Pulse Width Modulated (PWM) Power Supplies (Studies in Electrical and Electronic Engineering)

Pulse Width Modulated (PWM) Power Supplies (Studies in Electrical and Electronic Engineering) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Elsevier Science
作者:V. Quercioli
出品人:
页数:324
译者:
出版时间:1993-04-01
价格:USD 196.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9780444897909
丛书系列:
图书标签:
  • PWM
  • Power Supplies
  • Switching Power Supplies
  • DC-DC Converters
  • Power Electronics
  • Electrical Engineering
  • Electronic Engineering
  • Control Systems
  • Analog Circuits
  • Energy Conversion
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具体描述

A restricted source of power supply is analysed in this book - namely the switching mode power supplies (SMPS), which utilise the Pulse Width Modulation (PWM) technique to operate. Even though restricted, such a class of power supply is vital to circuits as most of modern electronic equipment is dependant on this form of technology to feed electronic boards. Its main advantages are greater efficiency, and its minimum physical size and weight.

Interdisciplinary knowledge such as circuit theory, semiconductor devices theory and technology, magnetics theory and technology, linear and nonlinear control theory is involved in the design of an SMPS.

This volume provides designers with an in-depth overview on the latest interdisciplinary methods involved in the design of switching mode power supplies, providing the reader with a tool whereby the learning time can be reduced and information about switching mode power supplies design processes can be easily accessed. The book adopts a systemic approach, subdividing the information into functional blocks whose properties and relationships are evaluated and compared with each other. A comprehensive list of references to the literature is given thus enabling the reader to follow up on more detail.

脉宽调制(PWM)功率变换器:设计、分析与应用 本书深入探讨了脉宽调制(PWM)技术在现代功率变换器设计中的核心地位及其广泛应用。作为研究电气与电子工程领域的重要参考,本书旨在为读者提供一个全面而深入的理解框架,涵盖PWM功率变换器的基本原理、高级分析方法以及实际工程中的关键考量。 核心内容概述: 第一部分:PWM功率变换器基础 DC-DC变换器中的PWM控制: 本部分将详细介绍Buck、Boost、Buck-Boost和Cuk等经典DC-DC变换器拓扑结构。重点在于阐述如何通过改变开关管的占空比来精确控制输出电压,并分析不同控制模式(如电压模式控制、电流模式控制)下的PWM信号生成机制。我们将深入剖析PWM开关的理想工作模式,以及其在实际应用中可能遇到的非理想效应,如开关损耗、导通损耗等。 PWM在AC-DC变换器中的应用: 探讨PWM技术如何应用于整流器和逆变器设计。在AC-DC变换方面,我们将聚焦于有源功率因数校正(PFC)技术,阐述如何利用PWM控制实现高功率因数,减少谐波注入,满足电网标准。在DC-AC变换方面,我们将介绍单相和三相逆变器,以及如何通过PWM策略(如正弦脉宽调制SPWM、三角波调制等)来生成接近理想正弦波的交流输出,并分析其在电机驱动、不间断电源(UPS)等领域的应用。 第二部分:高级PWM控制策略与分析 高级PWM调制技术: 除了基本的SPWM,本书还将深入研究更复杂的PWM调制技术,例如: 空间矢量脉宽调制(SVPWM): 详细阐述SVPWM在三相电压源逆变器(VSI)中的工作原理,通过生成电压矢量来实现对输出电压幅度和相位的精确控制,特别适用于电机驱动领域,能够提高效率和降低谐波。 集成化PWM(IPWM)和死区时间控制: 分析如何在PWM信号生成中考虑半导体开关的实际特性,包括死区时间的设置,以避免上下管直通短路,确保电路安全可靠运行。 谐波抑制PWM(HS-PWM): 介绍如何通过特殊的PWM波形设计来降低特定谐波分量,从而改善输出波形质量,减少对负载和电网的干扰。 PWM变换器的数学建模与仿真: 详细介绍用于分析PWM功率变换器动态性能的数学模型,包括平均模型、小信号模型等,并演示如何使用MATLAB/Simulink等仿真工具进行模型验证和性能预测。这将帮助读者理解变换器在不同工作点下的行为,并为控制器设计奠定基础。 反馈控制与稳定性分析: 探讨PWM功率变换器中常用的反馈控制方法,如PID控制、滞环控制、滑模控制等。重点分析控制系统的稳定性,理解补偿网络的设计原理,以确保变换器在各种负载和输入电压变化下都能稳定可靠地工作。 第三部分:PWM功率变换器的设计与优化 开关器件选型与驱动: 深入分析MOSFET、IGBT等功率半导体器件的特性,指导读者如何根据电压、电流、开关频率等要求选择合适的器件。同时,详细介绍功率器件的驱动电路设计,包括栅极驱动器的选择与设计,以及如何解决驱动过程中的寄生参数影响。 电感和电容设计: 介绍用于滤波和能量存储的电感和电容的选型与设计方法,重点关注其在PWM工作周期内的瞬态响应和能量损耗。将涉及电感饱和、电容等效串联电阻(ESR)等关键参数的考量。 散热与热管理: 探讨功率变换器中的热学问题,分析功率损耗的来源,以及如何进行有效的散热设计,包括选择合适的散热器、热界面材料,并介绍热仿真的应用。 电磁兼容性(EMC)设计: 阐述PWM功率变换器产生的电磁干扰(EMI)源,并介绍抑制EMI的设计策略,包括滤波器设计、PCB布局优化、屏蔽技术等,以满足EMC标准要求。 第四部分:PWM功率变换器的实际应用 电机驱动系统: 详细介绍PWM逆变器在交流和直流电机驱动中的应用,分析如何通过PWM控制实现电机的调速、转矩控制和节能。 不间断电源(UPS)与开关电源(SMPS): 探讨PWM技术在UPS和SMPS中的关键作用,包括电池充电、逆变输出、隔离设计等。 可再生能源并网: 分析PWM变换器在太阳能光伏发电、风力发电等领域的应用,如何实现DC-AC转换和电网同步。 LED照明驱动: 介绍PWM恒流驱动技术在LED照明领域的应用,实现LED亮度的精确控制和节能。 本书集理论分析、工程实践和前沿技术于一体,适合高等院校相关专业的学生、从事电力电子、电源设计、电机驱动及相关领域的研究人员和工程师阅读。通过学习本书,读者将能够掌握PWM功率变换器的核心技术,并具备独立设计、分析和优化相关应用的能力。

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用户评价

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我接触过不少关于开关电源的书籍,但这本书在深入剖析PWM控制环路设计方面,展现出了非凡的深度和广度。书中对于误差放大器的设计、反馈机制的建立以及如何应对系统中的非线性问题,进行了详尽的探讨。我尤其关注了其中关于电流模式控制和电压模式控制的比较分析部分,作者不仅清晰地指出了各自的优缺点和适用场景,还用非常精密的数学模型展示了它们在瞬态响应上的差异。对于那些希望将理论推向实践的高级工程师而言,书中提供的设计工具和仿真技巧无疑是宝贵的财富。我尝试按照书中的指导搭建了一个简易的闭环系统进行仿真验证,结果显示,书中的预测与仿真结果高度吻合,这充分证明了作者对该领域研究的透彻理解。书中的章节组织呈现出一种螺旋上升的结构,从宏观到微观,层层递进,保证了读者在掌握了基础后,能够顺利过渡到更复杂、更具挑战性的设计层面。

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从内容严谨性和参考文献的引用质量来看,这本书无疑达到了一个很高的学术标准。作者在每一关键结论的推导过程中,都保持了极高的数学准确性,并且对所使用的假设条件进行了明确的界定,这一点对于需要撰写技术报告或进行严谨学术研究的人来说至关重要。我注意到它对采样延迟、量化误差等在实际数字控制中常常被忽视的微小因素进行了细致的建模和分析。这些细节的打磨,使得本书不仅是一本实用手册,更是一部具有深刻理论价值的专著。书中大量的数学推导步骤清晰可见,尽管篇幅较长,但只要读者具备扎实的微积分和线性系统基础,就能循着作者的思路步步为营。这种对细节的执着和对理论深度的追求,极大地提升了本书在专业领域的权威性。

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对于资深的电源架构师来说,评估一本技术书籍的关键在于它对前沿技术和实际挑战的覆盖程度。这部作品在这方面表现得相当出色。书中不仅涵盖了传统的BUCK、BOOST等拓扑结构下的PWM实现,还专门辟出章节探讨了在高频应用和宽禁带半导体(如SiC和GaN)器件驱动下的特殊考量。我发现它在应对EMI/EMC问题时提供的方法论极具参考价值,特别是关于布局布线和滤波器的选择部分,给出了许多在标准教科书中难以见到的“经验之谈”。这些内容显然是作者长期积累的工程智慧的结晶,而不是简单的理论复述。它鼓励读者跳出标准设计流程的限制,去思考在特定限制条件下如何优化控制策略以达到最佳性能指标。阅读这本书的过程,更像是在与一位经验丰富的前辈进行一对一的深度交流,不断启发着我对现有设计瓶颈的思考。

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这本书的封面设计非常引人注目,色彩搭配既专业又不失活力,立刻就能吸引到那些对电力电子技术有浓厚兴趣的读者。作为一名刚刚接触这个领域不久的学生,我发现这本书在概念的引入上处理得非常巧妙。它没有一上来就抛出复杂的数学公式和晦涩的理论,而是通过非常直观的图示和清晰的文字,一步步地引导我们理解脉宽调制(PWM)的基本原理。特别是关于开关器件的动态特性和如何通过改变占空比来控制输出电压或电流的章节,作者的阐述详尽且逻辑性极强,这对于打下坚实的理论基础至关重要。我特别欣赏它在基础章节中引入的案例分析,这些案例往往贴近实际工程应用,让我能立刻将书本知识与现实世界中的电源设计联系起来,极大地增强了我的学习动力。这本书的排版和字体选择也十分考究,长时间阅读下来也不会感到视觉疲劳,这对于需要大量阅读参考资料的研究者来说,是一个非常贴心的设计。总的来说,它为初学者提供了一个友好而又深入的入门途径。

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这本书的语言风格带着一种英式工程文献特有的严谨与克制,但同时又不失为一种引人入胜的叙事方式。不同于某些教材的干巴巴描述,作者似乎擅长在复杂的公式和图表之间穿插一些历史性的注解或者对特定技术发展轨迹的感慨,这使得阅读体验非常流畅。例如,在讨论数字PWM实现时,作者对早期的固定频率和变频控制方式的演变进行了简短而精辟的总结,这让读者在理解当下技术的同时,也能体会到工程发展的脉络。全书的结构布局非常合理,章节之间的衔接自然流畅,仿佛在讲述一个完整且逻辑严密的故事。对于那些希望将理论知识内化为工程直觉的读者来说,这种结合了深度、广度和良好叙述风格的教材是极其难得的,它真正做到了知识的有效传递和思维方式的塑造。

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