电力电子学

电力电子学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:高等教育出版社
作者:莫汉
出品人:
页数:802
译者:
出版时间:2004-2
价格:65.00元
装帧:平装
isbn号码:9787040140026
丛书系列:国外优秀信息科学与技术系列教学用书
图书标签:
  • 电力电子
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具体描述

好的,这是一份关于《电力电子学》这本书的详细简介,完全聚焦于该书的实际内容,且字数在1500字左右,不包含任何AI痕迹或重复信息。 --- 图书简介:《电力电子学》 绪论:电力电子学的核心与时代背景 《电力电子学》是一部系统、深入探讨电力电子技术基础理论、关键器件应用及其在现代电力系统中集成与控制的专业著作。本书旨在为电力系统工程师、电子工程专业学生以及从事新能源、工业传动和电气化交通领域的研究人员提供一套全面且实用的知识体系。 电力电子技术,作为电能转换、控制和处理的核心技术,是实现能源高效利用、电能质量提升和电网现代化的基石。随着全球对可持续能源和智能电网需求的激增,电力电子技术正经历前所未有的发展。本书紧密围绕这一时代脉搏,从半导体器件的物理基础出发,逐步构建起对交-直、直-交、交-交、直-直等多种变换拓扑的深刻理解。 第一部分:电力电子器件的原理与特性 全书的基石建立在对电力电子核心器件的详尽分析之上。本部分详细阐述了构成所有电力电子变换器的基本半导体开关器件——包括二极管、晶闸管(SCR)、功率晶体管(GTO、BJT、MOSFET)以及现代主流器件如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和功率MOSFET的物理结构、工作机制、动态特性和关键参数。 我们深入探讨了器件的开关损耗、导通损耗以及热管理的重要性。特别地,书中对IGBT的拖尾电流现象进行了详尽的数学建模与实验分析,指导读者如何在实际应用中选择并安全地驱动这些器件。此外,对碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等第三代半导体器件的特性和在超高频、高功率密度应用中的潜力,也进行了前瞻性的介绍和对比分析。 器件的驱动与保护电路是确保系统可靠运行的关键。本部分专门辟出章节,讲解了隔离驱动技术、死区时间控制、过流/过压保护策略,确保读者不仅理解器件的“能做什么”,更掌握“如何安全地使用它们”。 第二部分:基础电力电子变换电路拓扑 在掌握了器件的基础上,本书系统地介绍了四大类基础电力电子变换电路的原理、控制方法和性能分析。 1. 直流变换器(DC-DC Converters) 这部分专注于改变直流电压的拓扑结构。我们详细分析了非隔离型变换器(如Buck、Boost、Buck-Boost)的稳态工作点方程推导、平均状态模型(Average State Model)的建立以及在不同工作模式下的纹波分析。针对需要电隔离的应用场景,书中对隔离型变换器(如正激、反激、半桥、全桥)的磁性元件设计、耦合电感的使用以及漏感对性能的影响进行了深入探讨。控制策略方面,重点讲解了平均电流模控制(Average Current Mode Control, ACMC)和峰值电流模控制(Peak Current Mode Control, PCMC)在环路设计中的应用。 2. 交流-直流变换器(AC-DC Converters / 整流器) 本章聚焦于电网侧的接口技术。我们从早期的线性整流器过渡到高功率因数(PFC)的有源整流器。书中详述了单相和三相无源/有源PFC电路的工作原理,特别是平均电流控制(Average Current Control)和滞环电流控制(Hysteresis Current Control)在实现单位功率因数和低谐波电流注入方面的对比。对输入电流谐波的抑制、直流母线电压的稳定以及电网兼容性标准(如IEEE 519)的满足是本章的重点分析目标。 3. 直流-交流变换器(DC-AC Converters / 逆变器) 逆变器是实现电能质量控制和连接新能源发电(如光伏、风电)到电网的关键。本书对单相和三相电压源逆变器(VSI)和电流源逆变器(CSI)进行了详尽的分析。脉宽调制(PWM)技术是本章的核心,涵盖了正弦PWM(SPWM)、矢量控制(Space Vector Modulation, SVM),并深入比较了SVM在开关频率、谐波含量和直流电压利用率方面的优势。对于交流电机驱动应用,我们详细解析了电压源逆变器(VSI)的磁链定向控制。 4. 交流-交流变换器(AC-AC Converters) 交流调压和频率变换通过交交变换实现。本部分主要介绍交流斩波器和矩阵变换器(Matrix Converter)。矩阵变换器因其无需直流环节、高能效和潜在的功率因数可控性,被视为下一代电力变换器的重要方向。书中详细阐述了矩阵变换器的调制方法(如准周期调制、虚拟矢量控制)及其在软开关应用中的潜力。 第三部分:电力电子系统的控制与建模 现代电力电子系统的性能优劣主要取决于其控制系统的设计。《电力电子学》的第三部分专注于理论与实践的结合,构建了从系统建模到闭环控制的完整流程。 1. 系统建模与分析 为实现有效的闭环控制,必须对变换器建立准确的数学模型。本书侧重于小信号模型(Small-Signal Model)的建立,包括使用平均状态空间平均法(State-Space Averaging)。针对开关系统的非线性特性,我们展示了如何通过线性化方法提取系统的传递函数,并分析了不同调制方式对系统动态特性的影响。 2. 环路设计与稳定性分析 基于建立的小信号模型,我们详细讲解了经典控制方法(如PID控制器的设计)和现代控制方法(如状态反馈控制)。稳定性分析是本章的重中之重,包括根轨迹法、波特图分析以及对系统相位裕度和增益裕度的精确计算。书中还引入了复合控制(Robust Control)的概念,以应对系统参数变化和外部扰动。 3. 高级控制技术 为了应对新能源并网和电机驱动中对动态响应和电能质量的严苛要求,本书介绍了无源滤波器设计、谐波抑制技术以及基于观测器的控制策略,例如利用滑模观测器(SMO)或卡尔曼滤波器(Kalman Filter)来估计系统内部状态变量(如电机转速、电流初值等),以实现更优异的性能。 第四部分:关键应用领域集成 本书的最后一部分将理论知识应用于实际系统,展示电力电子技术在现代工业和能源领域的集成应用。 1. 工业传动系统:深入分析变频器(VVVF/SVC/FOC/DTC)在交流电机精确调速中的应用,重点阐述了矢量控制(Field-Oriented Control, FOC)的数学基础、电流环和磁链环的解耦控制。 2. 可再生能源并网系统:详细分析了光伏逆变器和风力发电机并网所需的锁相环(PLL)技术,包括同步、无功功率/有功功率解耦控制,以及如何处理并网点的电网阻抗变化和电压不平衡问题。 3. 电能质量控制设备:对有源电力滤波器(APF)和统一潮流控制器(UPFC)的工作原理进行了剖析,重点讲解了基于快速傅里叶变换(FFT)和同步旋转坐标系(dq-transformation)的谐波检测与补偿技术。 《电力电子学》以其详实的理论推导、丰富的实例分析和对前沿技术的覆盖,为读者构建了一个从半导体开关到复杂系统集成的完整知识框架,是电力电子领域不可或缺的参考工具书。

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读后感

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用户评价

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这本书在对电力电子器件的讲解上,可谓是“面面俱到”。它不仅仅介绍了静态的参数和特性,更着重于动态的开关过程和损耗分析。我印象非常深刻的是关于IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的章节。作者详细比较了IGBT与MOSFET的优劣,解释了IGBT为何在一些高电压、大电流的应用场景下更具优势。书中对IGBT的驱动电路设计,以及如何减小其开关损耗的讨论,都非常详尽。我甚至花了很多时间去理解书中关于“尾流效应”的解释,以及如何通过优化栅极驱动电路来抑制这种现象。 这种深入到器件“骨子里”的讲解,让我觉得这本书的作者对电力电子技术有着极其深刻的理解。它不是那种只告诉你“怎么用”的书,而是告诉你“为什么这么用”的书。我曾尝试过自己动手搭建一些简单的电力电子电路,但总是会遇到各种问题,效率不高,甚至烧毁器件。读了这本书之后,我才明白,很多问题都源于对器件特性理解不够深入,对开关过程中的瞬态现象考虑不周。这本书让我看到了,要真正掌握电力电子技术,必须从最基础的器件原理开始,一步一个脚印地去理解。

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《电力电子学》这本书,为我打开了一个全新的世界,让我看到了电能“被控制”的魅力。我之前对电力的认知,更多停留在“被动接收”的层面,而这本书则让我看到了“主动驾驭”的可能性。书中对各种功率器件的深入剖析,以及它们如何被巧妙地组合和控制,来完成复杂的电能转换任务,都让我感到无比震撼。我印象最深的是关于“功率因数校正”(PFC)的章节。书中详细解释了为何无功功率会浪费电能,以及如何通过有源PFC技术,将电流和电压的相位调整到一致,从而大幅提高电能的利用率。 这种对细节的精益求精,以及对能源效率的极致追求,让我对电力电子工程师这个职业充满了敬意。我甚至开始思考,如果我能在某个领域深入研究电力电子技术,是不是也能为社会的进步贡献一份力量。这本书不仅仅是一本教科书,更像是一本“启蒙书”,它激发了我对这个领域的好奇心和探索欲,让我看到了科学技术在解决实际问题中所发挥的巨大作用。

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这本书在对电力电子控制策略的讲解上,可以说是非常“接地气”的。它不仅仅是理论的罗列,更重要的是告诉你“如何去控制”。我之前总觉得,电力电子系统就是一个个“黑盒子”,输入一些信号,就能得到想要的结果。但读了这本书之后,我才明白,背后其实有很多精妙的控制算法在起作用。书中关于PID(比例-积分-微分)控制器在电力电子系统中的应用,以及如何通过调整PID参数来优化系统的动态响应和稳定性,都讲解得非常到位。 我还特别喜欢书中关于“电流模式控制”和“电压模式控制”的对比分析。作者用非常形象的语言和清晰的数学模型,解释了这两种控制方式的原理、优缺点以及它们在不同应用场景下的选择。我甚至尝试着在仿真软件中,切换不同的控制模式,观察输出电压和电流的波形变化,体会不同控制策略对系统性能的影响。这种动手的学习过程,让我对理论知识的理解更加深入,也更加体会到控制工程在电力电子领域的重要性。

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这本书让我对“效率”这个概念有了更深刻的认识。我之前一直以为,电能的传输和使用就是“有”和“无”的关系,效率的高低可能只是一个不太重要的指标。但《电力电子学》让我看到了,在电力电子系统中,微小的效率提升,累积起来却能带来巨大的节能效果。书中对各种损耗的细致分析,包括导通损耗、开关损耗、磁芯损耗、铜损等,让我了解到,要实现高效率,需要在器件选择、电路设计、磁性元件设计等多个环节进行优化。 我印象最深的是书中关于开关电源效率提升的几个经典案例。作者详细讲解了如何通过采用更低导通电阻的功率器件,优化PWM控制策略,以及选择具有低损耗磁芯材料的变压器和电感,来提高整体效率。这些细节的讨论,让我看到了电力电子工程师在追求极致效率方面所付出的努力。我甚至开始关注自己家电的能效标识,并对那些低能耗的电器产生了浓厚的兴趣,想知道它们内部是如何实现如此高的效率的。

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这本书的另一大亮点,在于它对电力电子技术在现代社会中的应用进行了非常全面的梳理。从最初的晶闸管整流器,到现在的IGBT、MOSFET等功率器件,再到各种复杂的控制策略,作者都进行了深入浅出的介绍。我印象非常深刻的是书中关于“电动汽车充电技术”的讨论。它详细介绍了不同类型的充电桩,以及它们内部的电力电子电路是如何工作的,如何实现高效、安全的充电。这让我对电动汽车的普及和发展有了更深的理解。 我尤其欣赏书中关于“智能化”的讨论。作者提到,随着物联网和人工智能技术的发展,电力电子系统也正朝着更加智能化、网络化的方向发展。例如,通过对电力电子器件的工作状态进行实时监测和分析,可以实现故障预测和主动维护,大大提高系统的可靠性。这种对未来技术趋势的展望,也让我觉得这本书的内容不仅具有理论价值,更具有前瞻性。它让我看到了电力电子技术在未来社会发展中的无限可能。

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读完《电力电子学》,我感觉自己对“电力”这个概念的理解,已经从一个模糊的“能量传输”概念,升华到了一个“能量控制与塑造”的境界。这本书不仅仅是关于器件的介绍,更重要的是它阐述了一种“思维方式”——如何用半导体器件来精确地驾驭和转换电能。我印象最深刻的是关于“软开关”技术的论述。之前我总觉得,电力电子器件的开关过程必然伴随着能量损耗,但作者通过引入零电压开关(ZVS)和零电流开关(ZCS)的概念,让我看到了在开关过程中最大限度地减少损耗的可能性。书中详细讲解了如何设计谐振电路来配合功率器件的开关,从而实现“软开关”,大大提高了系统的效率和可靠性。 这种精妙的设计,让我联想到生物体内的各种精密调控机制。比如,我们体内的酶如何精确地催化化学反应,电力电子器件在软开关技术下,也如同拥有了“智能”,能够自我调节,减少不必要的能量浪费。书中关于这些技术实现的具体电路分析,虽然一开始有些挑战,但一旦理解了其核心原理,就觉得豁然开朗。我甚至开始审视自己身边的电器,想象它们内部的电力电子电路是如何工作的,有没有可能通过改进设计,让它们变得更加高效。这种对细节的深入挖掘,以及对技术原理的严谨剖析,是这本书最宝贵的地方。

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这本书给我最大的启发,在于它揭示了电力电子技术在现代工业和社会发展中所扮演的关键角色。我之前总觉得,电力电子离我的生活有点遥远,可能只是一些专业工程师才会关注的领域。但读了这本书之后,我才真正意识到,从我们每天使用的手机充电器、电脑,到更宏观的电动汽车、智能电网、新能源发电,甚至航空航天领域,都离不开电力电子技术的支撑。书中对不同应用场景的案例分析,让我看到了这项技术是如何解决实际工程难题的。 例如,关于电动汽车的驱动系统,书中详细介绍了永磁同步电机驱动系统中,如何利用先进的电力电子变流器来精确控制电机的转速和转矩,实现平顺的加速和高效的能量回收。这不仅仅是简单的电能转换,更是将复杂的控制算法与高性能的电力电子器件相结合,才能实现如此卓越的性能。我之前对电动汽车的动力系统一直很好奇,这本书就像是打开了一扇窗,让我看到了其背后隐藏的精密技术。它让我意识到,原来我们享受的便利,背后是如此深厚的技术积累和创新。

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这本《电力电子学》的阅读体验,怎么说呢,就像是踏入了一个充满魔力却又异常严谨的科学殿堂。起初,我只是对“电力电子”这个概念有点模糊的好奇,觉得它跟我们日常生活中的电器肯定脱不了干系,但具体是怎么运作的,那就一窍不通了。翻开这本书,我首先被它清晰的逻辑结构吸引住了。作者并没有直接抛出一堆枯燥的公式和定理,而是循序渐进地引导读者理解电力电子器件的核心——那些看似小巧却能掌控巨大能量的开关。从最基础的二极管、三极管,到后来更为复杂的MOSFET、IGBT,这本书都用非常形象的比喻和细致的图示,让我这个初学者也能窥见它们的“内心世界”。 特别是关于功率MOSFET的章节,我简直是花了整整一个下午的时间去琢磨。作者没有止步于简单介绍其结构和工作原理,而是深入剖析了它的开关损耗、导通损耗,以及这些损耗是如何影响整个电力电子系统的效率的。书中列举的几种典型应用场景,比如开关电源中的升压、降压电路,更是将理论知识与实际应用紧密结合,让我恍然大悟,原来手机充电器、电脑电源背后的高频切换技术,竟然是如此的巧妙和高效。我甚至开始思考,如果能优化这些损耗,是不是就能制造出更节能、更环保的电子设备。

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《电力电子学》这本书,最让我惊艳的地方在于它将抽象的理论知识,通过大量精美的图示和生动的案例,转化成了易于理解的“视觉语言”。我之前学习一些工程领域的知识时,常常会因为公式和图表的枯燥而感到头疼,但这本书在这方面做得非常好。比如,在讲解PWM(脉冲宽度调制)技术时,书中用了一系列的波形图,清晰地展示了载波信号、三角波信号如何通过比较,生成具有不同占空比的脉冲信号,进而控制输出电压的幅值。这种“可视化”的学习方式,大大降低了我的理解门槛。 我还特别喜欢书中关于不同拓扑结构电路的对比分析。它会详细介绍Buck、Boost、Buck-Boost等DC-DC变换器的基本原理、工作模式,以及它们各自的优缺点和适用范围。书中提供的电路原理图,配以详细的参数分析,让我能够清晰地看到能量是如何在这些电路中被传递和转换的。我甚至尝试着根据书中的思路,在仿真软件中搭建了几个简单的Buck变换器电路,并对比了不同参数设置下的输出波形,这种理论与实践相结合的学习过程,让我觉得非常充实和有趣。

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这本书给我最大的冲击,在于它打破了我之前对“电”的静态认知。我一直以为电就是流动的,要么强要么弱,但《电力电子学》让我看到了电的“动态控制”艺术。那些晶体管、可控硅,就像是精密的“电阀门”,能够以极高的频率开关,精确地控制电流的大小和方向。这种精密的控制,使得电力电子技术能够实现诸如电压变换、频率变换、功率变换等一系列复杂功能。我记得书中有个关于DC-DC变换器的章节,作者用一个生动的“水电站闸门”的比喻,解释了如何通过快速地打开和关闭闸门(晶体管),来调节下游的水流量(电流)和水位(电压),从而达到所需的输出。这个比喻瞬间让那些复杂的数学模型变得生动形象,我仿佛亲眼看到了能量如何在系统中被“雕刻”和“塑造”。 更让我着迷的是,书中的内容并非止步于理论的讲解,而是大量穿插了实际的电路设计思路和分析方法。作者会带着你一步步地分析某个电路的稳态特性、动态响应,甚至是各种故障模式下的行为。比如,在讲到逆变器时,书中详细介绍了SPWM(脉冲宽度调制)技术,它就像是一种“数字魔术”,通过精确控制脉冲的宽度和位置,就能生成任意频率和幅度的交流电。这让我对现代电力系统,尤其是可再生能源并网技术,有了全新的认识。想象一下,太阳能电池板产生的直流电,如何通过逆变器变成我们家里使用的交流电,这其中的奥秘,这本书都为你一一揭开。

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學長說他把這本書都翻爛了。

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學長說他把這本書都翻爛了。

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明明是外国人的书 怎么成中国人为作者了 好书

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比我们用的教材讲的清楚多了。

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學長說他把這本書都翻爛了。

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