电力电子与变流技术学习辅导与技能训练

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出版者:山东科学技术出版社
作者:王世桥
出品人:
页数:113
译者:
出版时间:2006-5
价格:13.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787533143237
丛书系列:
图书标签:
  • 电力电子
  • 变流技术
  • 学习辅导
  • 技能训练
  • 电路分析
  • 电力系统
  • 控制工程
  • 半导体器件
  • 仿真技术
  • 高等教育
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具体描述

电子技术与现代工程实践 深入解析现代电子系统的设计、应用与维护 本书特色: 本书旨在为电子工程、自动化、通信工程等相关专业的高年级学生、研究生以及一线工程技术人员提供一本全面、深入且具有高度实践指导意义的参考手册。我们摒弃了过于基础的理论复述,而是将焦点聚集于当代电子系统设计中面临的关键挑战、前沿技术应用以及故障诊断的实用方法论。全书结构紧凑,理论支撑扎实,同时融入了大量实际工程案例分析,确保读者能够高效地将所学知识转化为解决实际问题的能力。 --- 第一部分:微电子器件与集成电路的深度剖析 本部分将电子系统的“积木块”——半导体器件,提升到现代系统集成的高度进行探讨。 第一章:先进半导体材料与工艺发展趋势 本章详细介绍了硅基技术向第三代(如GaN、SiC)和第四代(如2D材料)半导体材料的演进路径。重点分析了宽禁带半导体在高频、高温、高功率密度应用中的物理优势,并对比了它们在制造工艺上的复杂性与成本效益。讨论了先进封装技术(如扇出型晶圆级封装FO-WLP、异构集成)如何突破传统摩尔定律的限制,实现系统级性能的飞跃。我们特别关注了可靠性工程在这些新材料器件中的挑战,包括热管理和界面应力分析。 第二章:模拟与混合信号集成电路设计原理 不同于传统的线性放大器理论,本章侧重于高精度、高速度集成电路的设计技巧。内容涵盖了低噪声放大器(LNA)的噪声匹配优化、高速运算放大器(Op-Amp)的相位裕度和瞬态响应校正。在混合信号部分,深入剖析了Sigma-Delta ($SigmaDelta$) 调制器的结构与噪声整形技术,以及逐次逼近型(SAR)ADC在提高采样率和有效位数(ENOB)时的关键设计瓶颈与解决方案,包括时钟抖动对量化噪声的影响分析。对于数据转换器,本书提供了详尽的寄生参数抑制和版图布局(Layout)的最佳实践指南。 第三章:CMOS器件的亚阈值与短沟道效应 本章超越了理想FET模型,深入探讨了现代深亚微米乃至纳米级CMOS晶体管面临的物理限制。详细分析了DIBL(漏致势垒降低)、热载流子效应和随机掺杂涨落(Random Dopant Fluctuation, RDF)对器件阈值电压稳定性的影响。针对这些问题,本书介绍了FinFET和Gate-All-Around (GAA) 结构的设计哲学及其对静电控制的改进,并探讨了低功耗设计中亚阈值导通(Subthreshold Conduction)的建模与管理。 --- 第二部分:数字系统与嵌入式计算架构 本部分聚焦于信息处理的核心——处理器和可编程逻辑的设计与优化。 第四章:高性能处理器流水线与乱序执行 本书阐述了现代CPU内部的关键结构,如指令级并行(ILP)的实现。详细解析了分支预测单元(BPU)的复杂算法(如TAGE预测器),以及重排序缓冲(Reorder Buffer, ROB)在保持程序正确性前提下实现指令乱序执行的机制。我们提供了针对特定工作负载(如科学计算或图形渲染)的缓存一致性协议(如MESI的扩展)的实际应用案例分析。 第五章:现场可编程门阵列(FPGA)的高效利用 本章面向需要实现定制化硬件加速的应用。内容侧重于硬件描述语言(VHDL/Verilog)的高级应用,包括时序约束的设定与分析,以及如何有效地利用FPGA内部的DSP Slice和Block RAM资源。特别强调了时钟域交叉(CDC)问题的设计处理和仿真验证方法,这是跨时钟域数据传输稳定性的基石。同时,本书也涵盖了基于FPGA的软核处理器(如RISC-V)的系统集成与定制化外设的开发。 第六章:实时操作系统(RTOS)与任务调度 本章深入实时系统的核心——调度机制。详细对比了固定优先级抢占式、轮转法和最早截止时间优先(EDF)等调度算法的适用场景、资源开销和最坏情况执行时间(WCET)的分析方法。讨论了中断延迟、上下文切换开销以及优先级反转问题的实际解决方案(如优先级继承协议)。本章还包括了针对嵌入式Linux内核中实时补丁(PREEMPT_RT)的配置与验证流程。 --- 第三部分:现代通信与信号处理基础 本部分探讨电子系统如何高效地采集、传输和解释信息。 第七章:数字调制与信道编码理论应用 本章超越了基础的FSK/PSK,重点讲解了OFDM(正交频分复用)技术在现代无线通信(如5G/Wi-Fi)中的核心优势与实现难点,包括循环前缀(CP)的设计和载波同步。在信道编码方面,本书深入分析了Turbo码和LDPC(低密度奇偶校验码)的迭代译码原理及其在实现高频谱效率下的性能优势,并提供了在FPGA上实现高效译码器的结构优化方案。 第八章:高速数据采集与前置处理 本章关注传感器接口与信号链的完整性。详细讨论了阻抗匹配、串扰(Crosstalk)和反射在高频PCB走线上的影响,并提供了SI(信号完整性)和PI(电源完整性)的仿真与测量方法。对于高速数据采集,本章讲解了时钟抖动(Jitter)的量化指标(如RMS Jitter、Peak-to-Peak Jitter)及其对系统误码率(BER)的直接影响。 第九章:嵌入式系统中的数字滤波器设计与实现 本章专注于实际应用的滤波器设计。讨论了FIR(有限脉冲响应)和IIR(无限脉冲响应)滤波器的结构选择、双线性变换法在从模拟到数字转换中的应用、以及量化效应对滤波器性能的影响。重点在于定点数实现的优化,包括截断误差和溢出处理,确保在资源受限的嵌入式硬件上实现高精度的信号处理功能。 --- 第四部分:电源管理与系统级可靠性 本部分关注电子系统稳定运行的能源基础和长期保障。 第十章:开关型电源(SMPS)的拓扑与控制 本书不拘泥于LDO,而是深入研究DC-DC变换器的设计。详细对比了Buck、Boost、Flyback等主流拓扑的开关损耗与传导损耗,并分析了磁性元件(电感和变压器)的饱和特性对系统动态响应的影响。重点介绍了峰值电流模式控制与平均电流模式控制的环路设计,以及如何通过Type-III补偿器实现对快速负载瞬态变化的稳定响应。 第十一章:电磁兼容性(EMC)设计与布局实践 EMC是现代电子产品走向市场的关键门槛。本章从系统层面讲解了辐射发射(RE)和抗扰度(RI)的测试标准与设计预防。内容涵盖了PCB多层板的电源/地平面分割策略、屏蔽层设计、以及如何有效处理地线噪声(Ground Bounce)。我们提供了针对高速I/O接口和开关电源模块的详细去耦电容选型和布局指南,以最小化高频噪声的耦合路径。 第十二章:系统级故障分析与诊断技术 本章面向工程维护与产品寿命保障。详细介绍了加速老化测试(HALT/HASS)的设计流程,用于发现设计裕度不足之处。针对电路板故障,系统地讲解了故障树分析(FTA)和失效模式与影响分析(FMEA)的方法论。在诊断工具方面,本书深入探讨了时域反射计(TDR)在PCB走线阻抗测量和故障定位中的实际应用,以及热成像技术在识别芯片过热点和隐性连接问题中的作用。 --- 总结: 本书通过对上述十二个核心主题的系统化讲解,构建了一个从微观器件物理到宏观系统可靠性的完整知识框架。它不仅仅是一本理论教材,更是一份面向复杂工程问题的实战指南,旨在培养读者运用多学科交叉知识解决高难度电子系统挑战的能力。

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读后感

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用户评价

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《电力电子与变流技术学习辅导与技能训练》这本书,在我看来,是一本集理论深度、实践指导和前沿视野于一体的优秀著作。作者在讲解电力电子基础知识时,非常注重从物理本质出发,对各种功率半导体器件(如二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT、SCR等)的工作原理、伏安特性、动态响应和损耗特性都进行了详尽的分析。在变流器拓扑方面,书中对各类DC-DC变换器(如Buck、Boost、Buck-Boost、SEPIC、Cuk、Flyback、Forward、Half-bridge、Full-bridge等)以及DC-AC变换器(逆变器)的原理、数学模型、控制方法都进行了深入的阐述。我特别喜欢书中关于高级PWM控制策略的讲解,如空间矢量脉宽调制(SVPWM),作者通过详细的矢量图解和数学推导,清晰地展示了其工作原理和优越性,这对于提高逆变器的性能至关重要。此外,书中对功率变换器设计中的一些关键问题,如高频变压器设计、电感设计、EMI抑制和滤波设计、散热设计以及PCB布局等方面,都给出了非常实用的指导和建议。让我感到惊喜的是,书中还重点介绍了电力电子技术在新能源发电(如光伏发电、风力发电)、电动汽车、电力系统等领域的发展和应用,这为我提供了宝贵的行业信息和发展方向。书中提供的众多例题和习题,涵盖了从基本概念到复杂系统设计的各个方面,能够有效地检验和巩固学习成果。这本书是一本真正能够帮助读者提升电力电子技术能力的宝典。

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作为一名在电力电子领域摸爬滚打多年的工程师,我对于《电力电子与变流技术学习辅导与技能训练》这本书的评价是相当高的。它不仅仅是一本技术手册,更像是一位经验丰富的导师,为我指明了许多之前未能深入理解的细节。书中的结构非常清晰,逻辑性强,从基础的半导体开关器件的物理特性,到各种电力电子变换器的基本拓扑和工作原理,再到复杂的控制算法和系统设计,都进行了详尽的阐述。我印象深刻的是书中对不同控制策略的比较分析,特别是对面向参数变化的鲁棒控制和自适应控制的介绍,这些内容在很多基础教材中是难以见到的。书中对于功率变换器的效率优化和散热设计方面的探讨也十分深入,这对于实际工程项目来说是决定性的因素。例如,在讲解集成电路设计与应用的部分,作者详细分析了驱动电路、保护电路以及高频变压器设计等关键环节,这些都是提升产品性能和可靠性的重要保障。此外,书中对一些新兴技术,如软开关技术、多电平变换器技术以及新能源并网技术也有所涉猎,为我们紧跟行业发展趋势提供了重要的参考。书中提供的案例分析,涵盖了工业电机驱动、电力品质改善(如STATCOM、SVG)以及电动汽车充电系统等多个实际应用领域,通过这些案例,我能够更深刻地理解理论知识在解决实际工程问题中的作用。习题的深度和广度也恰到好处,能够帮助读者检验和巩固所学知识,并能激发进一步的思考。这本书无疑是一本值得反复阅读和深入钻研的宝贵资源。

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我最近深入研读了《电力电子与变流技术学习辅导与技能训练》这本书,可以说是一次非常令人满意的学习体验。这本书在内容编排上非常有条理,从最基本的电力电子器件(如二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等)的特性和应用,循序渐进地深入到各种变流器的拓扑结构、工作原理、控制策略以及设计方法。我尤其喜欢书中对功率器件在不同工作模式下的电流、电压波形以及开关损耗的详细分析,这对于理解器件的实际性能和选择合适的器件至关重要。书中对各种PWM(脉冲宽度调制)技术的讲解也十分细致,包括电压型PWM、电流型PWM以及各种高级调制技术,并配以大量的仿真波形图,这使得原本抽象的控制概念变得直观易懂。此外,书中对几种典型的直流-直流(DC-DC)变换器,如Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk、SEPIC等,以及直流-交流(DC-AC)变换器(逆变器)的拓扑结构、等效电路模型、稳态分析和动态响应都进行了深入的阐述。对于设计者而言,书中提供的参数设计指南和仿真工具的使用建议,如MATLAB/Simulink,为实际电路的设计和验证提供了极大的便利。我特别注意到书中关于EMI(电磁干扰)抑制和滤波设计的章节,这在实际工程应用中是至关重要但常常被忽视的方面,这本书的覆盖使得其更加全面和实用。练习题的设计也很合理,涵盖了理论计算、参数选择到小型电路设计等不同层次,能够有效检验学习效果。总的来说,这是一本理论与实践相结合的优秀教材,值得反复学习和参考。

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我是一名初入电力电子行业的学习者,在寻找合适的学习资料时,偶然发现了《电力电子与变流技术学习辅导与技能训练》这本书,它彻底改变了我对这个领域的认识。这本书的语言风格严谨而又不失生动,作者在讲解复杂的概念时,总是会引用通俗易懂的类比,这对于我这种初学者来说,极大地降低了学习门槛。从最基础的二极管、三极管的PN结特性,到功率MOSFET和IGBT的栅极驱动特性,再到各种高级的功率器件(如IGCT、SiC MOSFET、GaN HEMT)的特性和应用,书中都进行了非常详尽的介绍。在变流器的部分,作者从最简单的Buck、Boost变换器开始,逐步深入到更复杂的隔离型变换器(如Flyback、Forward、Half-bridge、Full-bridge)以及非隔离型变换器(如SEPIC、Cuk、Zeta)的设计和分析。对于控制部分,书中也涵盖了模拟控制和数字控制的多种方法,包括PI控制、PID控制、电流内环和电压外环控制,以及各种高级的PWM调制技术。我特别欣赏书中关于功率变换器系统集成和可靠性设计的章节,作者详细分析了PCB布局、散热设计、电磁兼容性以及器件的选型和匹配等关键工程问题。书中提供的例题和仿真模型,更是让我在动手实践中加深了对理论知识的理解。这本书的知识密度非常高,但结构清晰,逻辑严谨,让我能够在各个层面都得到充分的提升。它不仅仅是一本教材,更是一本实用的参考书,我会在今后的学习和工作中反复研读。

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对于《电力电子与变流技术学习辅导与技能训练》这本书,我不得不说它在内容组织和深度上都做得相当出色。作者在阐述电力电子器件的工作原理时,不仅提供了基础的半导体物理模型,还深入探讨了器件在实际工作状态下的各种非理想特性,比如漏电流、导通压降、开关损耗以及结电容等。这些细节对于正确设计和分析功率变换器至关重要。在变流器拓扑方面,书中对各种DC-DC变换器(如Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk、SEPIC、Zeta、Flyback、Forward、Half-bridge、Full-bridge等)进行了全面的介绍,不仅给出了它们的电路结构、工作模式、数学模型,还详细分析了各自的优缺点和适用范围。在控制策略方面,书中涵盖了模拟控制和数字控制的多种方法,包括电流控制、电压控制、双环控制、以及各种先进的PWM调制技术,如SPWM、SVPWM、三角波比较法等。我尤其欣赏书中关于功率变换器设计与优化的章节,作者详细介绍了如何进行参数设计、器件选型、PCB布局、散热设计以及EMI抑制等,这些都是将理论转化为实际产品的关键步骤。书中提供的仿真实例,无论是使用MATLAB/Simulink还是其他仿真工具,都为读者提供了动手实践的机会,能够加深对理论知识的理解。此外,书中还对电力电子在新能源、电动汽车、工业驱动等领域的应用进行了详细的介绍,为读者提供了更广阔的视野。这本书的习题也非常有针对性,能够帮助读者巩固和提升所学知识。

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这本书的书名是《电力电子与变流技术学习辅导与技能训练》,它是一本非常实用的教材,能够帮助读者深入理解电力电子技术的核心概念。从我个人的学习经历来看,这本书在原理讲解上非常透彻,作者并没有止步于给出公式和结论,而是花了大量的篇幅去解释这些概念的由来和物理意义。例如,在讲解半导体器件的开关特性时,作者不仅详细列出了MOSFET和IGBT的各种参数,还深入分析了它们的导通和关断过程中的损耗机理,以及如何通过改变栅极驱动信号来优化开关性能。书中对于不同拓扑结构如Buck、Boost、Buck-Boost以及Flyback、Forward、Half-bridge、Full-bridge等变流器的分析也极其到位,不仅给出了数学模型,还结合了实际的电路工作波形和关键参数的计算方法,让我在理解这些复杂的电路时不再感到晦涩难懂。特别值得一提的是,书中对控制策略的讲解,例如PID控制、滞环控制以及各种高级的脉冲宽度调制(PWM)技术,都给出了清晰的原理阐述和仿真实例,这对我实际设计和调试变流器系统提供了极大的帮助。我尤其欣赏书中对各种应用场景的案例分析,从开关电源到电机驱动,再到新能源发电系统,这些贴近实际的例子让我能够将书本上的理论知识与工程实践紧密联系起来,对于提升我的工程应用能力起到了关键作用。而且,书中提供的习题,从基础的计算题到复杂的系统设计题,都能够有效地检验我对知识的掌握程度,并且通过解答这些习题,我能够进一步巩固和深化对概念的理解。这本书的语言也相对通俗易懂,对于初学者来说,它是一本极佳的入门书籍,而对于有一定基础的读者,它也能提供更深入的见解和更广阔的视野。我强烈推荐给所有正在学习或从事电力电子与变流技术领域的读者。

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在接触《电力电子与变流技术学习辅导与技能训练》这本书之前,我对电力电子领域的许多概念都感到有些模糊,尤其是涉及复杂的数学推导和波形分析时,常常力不从心。但是,这本书的出现彻底改变了我的看法。作者以一种非常系统且易于理解的方式,将复杂的电力电子知识分解成一个个易于消化的模块。在讲解功率器件的开关过程时,书中不仅给出了理想模型,还详细分析了实际器件的延迟、寄生参数以及门极驱动的细节,这些细节对于理解实际电路的性能至关重要。我对书中对各种DC-DC变换器拓扑的分析特别满意,比如在讲解Buck变换器时,作者不仅给出了连续导通模式(CCM)和断续导通模式(DCM)的详细分析,还包括了不同负载和输入电压条件下的工作特性。逆变器的部分,无论是单相还是三相,全桥还是半桥,书中都提供了详细的数学模型和控制方法,包括SPWM(正弦脉宽调制)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)等。让我尤为惊喜的是,书中还专门开辟了章节来讨论电力电子系统的电磁兼容性(EMC)问题,以及如何进行滤波和屏蔽设计,这在许多同类书籍中是较为少见的。此外,书中对参数化设计和仿真验证的强调,也让我认识到理论与实践相结合的重要性。书中提供的大量练习题,不仅能帮助我巩固理论知识,还能引导我独立思考和解决实际问题。这本书的出版,对于我这样渴望深入学习电力电子技术的学生和工程师来说,无疑是一份厚礼。

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《电力电子与变流技术学习辅导与技能训练》这本书,从我的视角来看,它是一本真正意义上的“工具书”,能够帮助我在繁杂的电力电子知识海洋中找到清晰的航线。书中对各种功率变换器拓扑的分析,可以说是做到了极致。例如,在分析Buck变换器时,作者不仅仅是给出了理想化的电压和电流波形,还深入探讨了开关损耗、传导损耗以及寄生参数的影响,并提供了详细的计算公式和设计表格,这让我能够更准确地估算器件的功耗和选择合适的散热方案。对于三相逆变器的分析,书中不仅讲解了传统的SPWM和SVPWM控制,还引入了空间矢量概念,并提供了详细的矢量图解,这对于理解载波基的PWM信号生成过程非常有帮助。此外,书中对高频变压器和电感的设计方法也进行了细致的阐述,包括磁芯材料的选择、绕组设计以及漏感和分布电容的优化等,这些都是实际电路设计中不可或缺的环节。让我尤其印象深刻的是,书中还专门介绍了电力电子系统在新能源发电(如光伏、风电)中的应用,以及在电动汽车、轨道交通等领域的发展现状,这为我提供了更广阔的视野和更深入的思考方向。书中提供的案例研究,都是来自于实际工程项目,具有很高的参考价值。通过学习这些案例,我能够将书本上的理论知识应用到解决实际工程问题中,从而提升我的工程实践能力。这本书的习题设计也很有挑战性,能够激发我的学习兴趣,并促使我去探索更深层次的知识。

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这本书《电力电子与变流技术学习辅导与技能训练》在我看来,是一本极其出色的学习资源,它能够帮助任何有志于深入理解电力电子与变流技术的人士,构建扎实的理论基础并掌握实用的技能。书中对功率半导体器件的讲解非常细致,不仅涵盖了肖特基二极管、功率MOSFET、IGBT、Thyristor等基本器件,还对一些新兴的宽禁带半导体器件(如SiC MOSFET、GaN HEMT)的特性和应用进行了深入的介绍,这让我对器件的最新发展有了清晰的认识。在变流器拓扑方面,本书对各种DC-DC变换器(如Buck、Boost、Buck-Boost、Flyback、Forward、Half-bridge、Full-bridge等)以及DC-AC变换器(逆变器)的工作原理、数学模型、控制策略和设计方法都进行了详尽的阐述。我尤其欣赏书中对各种PWM(脉冲宽度调制)技术的讲解,包括SPWM、SVPWM、滞环控制等,并提供了大量的仿真波形和分析,这使得抽象的控制概念变得直观易懂。此外,书中对电力电子系统的电磁兼容性(EMI)设计、滤波设计、散热设计、以及PCB布局等工程实践中的重要环节都给予了足够的重视,并提供了详细的指导。我特别喜欢书中关于面向实际应用的章节,如电机驱动、开关电源、不间断电源(UPS)、以及新能源并网系统等,这些案例分析让我能够将所学知识与工程实践紧密结合。书中提供的练习题设计得非常有水平,能够有效检验读者对知识的掌握程度,并促使读者进行更深入的思考和探索。

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《电力电子与变流技术学习辅导与技能训练》这本书,对我来说,是一次非常充实的学习旅程。作者在讲解电力电子器件时,不仅注重了理论分析,更强调了器件在实际应用中的行为特性,比如开关过程中的损耗、过冲、振铃以及如何通过栅极驱动电路来优化这些性能。在变流器拓扑方面,书中对各类DC-DC变换器(如Buck、Boost、Buck-Boost、SEPIC、Cuk、Flyback、Forward、Half-bridge、Full-bridge等)以及DC-AC变换器(逆变器)的工作原理、数学模型、控制方法和设计方法都进行了深入的阐述。我特别喜欢书中关于高级控制策略的讲解,比如如何实现电流定向控制、电压和电流双环控制,以及各种前馈补偿和鲁棒控制方法,这些都能够极大地提升变流器的动态性能和稳定性。此外,书中还详细介绍了电力电子系统在实际应用中的一些关键工程问题,如电磁兼容性(EMI)设计、滤波设计、散热设计、以及PCB布局等,并提供了具体的解决方案和设计技巧。让我印象深刻的是,书中还专门探讨了电力电子技术在新能源发电(如光伏发电、风力发电)、电动汽车、电力系统以及工业驱动等领域的应用,这为我提供了更广阔的视野和更深入的思考方向。书中提供的例题和习题设计得非常有针对性,能够帮助读者巩固和提升所学知识,并能够激发读者进行更深入的探索。

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