电力电子技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国电力

作者:刘立平

出品人:

页数:196

译者:

出版时间:2007-8

价格:19.60元

装帧:

isbn号码:9787508358710

丛书系列:

图书标签:

• 电力电子
• 电力系统
• 电子技术
• 开关电源
• 逆变器
• 整流器
• 电力变换
• 电路分析
• 控制技术
• 新能源

电力电子技术 内容简介： 本书深入探讨了电力电子领域的基础理论、核心技术以及前沿应用，旨在为读者构建一个全面而扎实的知识体系。内容涵盖了从基础器件到复杂系统的完整链条，重点突出了现代电力电子技术在能源转换、电机驱动和智能电网中的关键作用。 第一部分：电力电子基础与器件 本部分首先回顾了电力电子学的基本概念，包括电力变换的基本拓扑结构、控制原理以及系统分析方法。随后，详细介绍了构成电力电子系统的核心——半导体功率器件。 功率半导体器件： 深入剖析了当今主流功率器件的工作原理、特性曲线及其在实际电路中的应用限制。重点讲解了功率晶体管（BJT）、功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的工作机理、开关特性和热管理要求。对于新型器件，如碳化硅（SiC）MOSFET和氮化镓（GaN）HEMT，本书也进行了详尽的介绍，分析了它们在高频、高功率密度应用中的优势与挑战。讨论了器件的可靠性、寿命评估以及如何根据具体应用选择最合适的器件类型。 驱动与保护电路： 阐述了如何有效地驱动大功率开关器件。详细介绍了栅极驱动电路的设计要点，包括死区时间控制、共模抑制、欠压保护和过流保护机制。探讨了隔离技术（光耦、变压器隔离）在驱动电路中的应用，确保高低压侧的安全隔离。 第二部分：基本电力变换电路 本部分聚焦于电力电子系统的四大基本功能模块，即交流-直流（AC/DC）、直流-交流（DC/AC）、直流-直流（DC/DC）和交流-交流（AC/AC）变换器。 整流与逆变（AC/DC与DC/AC）： AC/DC变换： 详细分析了不可控、半控和全控整流电路的工作模式，重点研究了有源功率因数校正（PFC）技术。阐述了单相和三相PFC电路，包括CCM和DCM工作模式下的控制策略。针对高功率密度需求，介绍了软开关技术在整流器中的应用。 DC/AC变换（逆变器）： 全面梳理了方波、正弦脉宽调制（SPWM）和空间矢量调制（SVM）技术。深入分析了单相和三相电压源逆变器（VSI）和电流源逆变器（CSI）的工作原理、输出谐波分析及滤波设计。 DC/DC变换： 覆盖了所有主要的DC/DC拓扑结构。详细分析了非隔离型变换器（如Buck, Boost, Buck-Boost）和隔离型变换器（如Flyback, Forward, Half-Bridge, Full-Bridge, LLC谐振变换器）。针对隔离型变换器，重点讨论了变压器设计、漏感处理以及谐振网络的优化，以实现高效率和低EMI。 AC/AC变换： 介绍了周期性、非周期性AC/AC变换，特别是交交变频器（Cycloconverter）和矩阵变频器（Matrix Converter）的工作原理、控制方法以及其在交流电机驱动中的优势。 第三部分：控制技术与系统建模 本部分深入讲解了实现电力电子系统精确、动态控制所需的理论和方法。 系统建模与分析： 采用不同的建模方法，包括状态空间平均法（State-Space Averaging）和平均模型法，对各类变换器进行建模，推导出系统的动态特性。分析了小信号模型，为后续的反馈控制设计奠定基础。 反馈控制策略： 详细阐述了经典的模拟控制和先进的数字控制技术。重点讲解了电流环、电压环和功率环的级联控制结构。详细介绍了PID控制器的参数整定方法（如根轨迹法、波特图法）。 先进控制方法： 介绍了滑模控制（SMC）、模糊控制、自适应控制在应对非线性、时变负载和参数不确定性时的应用。着重分析了针对开关系统固有特性的开关模式控制（SMC），包括峰值电流控制和平均电流控制的性能比较。 无源与有源滤波技术： 分析了电力电子系统产生的谐波和无功功率问题。介绍了无源滤波器的结构与设计，并重点讲解了有源电力滤波器（APF）的控制策略，如dq解耦控制、谐波提取算法（如SOGI-PLL、虚拟同步机法等）。 第四部分：应用领域 本部分将理论知识应用于现代电力电子系统的具体工程实践中，覆盖了三大核心应用领域。 电力电子在电机驱动中的应用： 详细介绍了交流电机（感应电机、永磁同步电机PMSM）和直流电机（有刷/无刷）的驱动技术。重点分析了矢量控制（Field-Oriented Control, FOC）和直接转矩控制（DTC）的原理、实现流程与性能差异。讨论了高精度伺服驱动系统中的电流环和速度环的协同设计。 可再生能源并网技术： 阐述了光伏发电和风力发电系统中的最大功率点跟踪（MPPT）技术、DC/DC升压电路设计以及并网逆变器的控制。详细分析了电网故障穿越（LVRT/HVRT）要求以及并网逆变器的并网稳定性分析。 电力系统与能源电子： 探讨了高压直流输电（HVDC）中的关键技术，包括电压源变流器（VSC-HVDC）的工作模式。介绍了固态变压器（SST）的基本概念、拓扑结构及其在电网柔性互联中的潜力。 总结与展望： 全书贯穿了“器件-电路-控制-应用”的研究主线，强调理论推导与工程实践的结合。对于每一个关键环节，本书都提供了系统的分析方法和设计流程，旨在培养读者独立设计、分析和解决现代电力电子系统问题的能力。未来的发展方向，如超宽禁带器件的集成应用、面向数字化的先进控制算法以及微电网与储能系统的集成，也将在书中有所提及和展望。

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这是一部需要反复研读的工具书，它的语言风格非常凝练，信息密度极高。初读时可能会感觉节奏稍快，很多重要的结论都是在紧凑的论述中自然而然地导出的。它更适合已经有一定基础，希望将知识体系化和精细化的专业人士。我特别欣赏它在处理“系统集成与可靠性”这一主题时的视角。作者强调了不仅仅是电路本身的性能，还包括如何通过合理的机械结构、冷却方案以及保护机制来确保整个装置长期稳定运行。书中有一章专门讨论了环境应力（如温度循环、振动）对电子连接可靠性的影响，并给出了具体的降额设计准则。这种将热、机、电多学科知识融为一体的分析方法，极大地拓宽了我们对“好设计”的定义。总而言之，这本书提供的知识深度足以支撑我们解决行业内的“硬骨头”问题，是案头必备的参考宝典。

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这本书的编排结构体现出一种极强的体系化思维。它不像传统的按元件分类来组织章节，而是更多地围绕“功能模块”和“系统实现”来展开。例如，它没有将所有DC/DC变换器放在一起详述，而是将基于特定拓扑的升降压方案放在一起讨论，并重点对比它们在特定输入输出范围下的优劣。这种基于系统需求的组织方式，使得读者在构建一个完整系统时，能更直观地进行技术选型和权衡。我个人认为，书中关于磁性元件设计的章节是其亮点之一。作者没有局限于传统的计算方法，而是深入探讨了磁芯材料的非线性特性对瞬态响应的影响，这在设计高动态性能电源时是决定性的因素。另外，书后附带的附录部分，包含了大量常用的设计表格和查表数据，这些都是日常工作中极为珍贵的工具性资源，看得出编者在实用性上的用心程度非同一般。

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这部书给我带来了非常深刻的体验，感觉作者在内容的组织上花了很多心思。首先，它在理论基础的阐述上非常扎实，从最基础的半导体器件特性入手，逐步过渡到复杂的拓扑结构分析，逻辑性极强。我特别欣赏它在推导过程中对物理过程的细致描绘，不像有些教材那样只是简单地给出公式，而是让你真正理解能量转换的机理。比如，对于开关损耗的建模部分，书中采用了多种视角进行剖析，这对于我深入理解高频应用中的效率瓶颈至关重要。再者，图表的质量非常高，那些关键波形图和等效电路图清晰明了，即便是初学者也能迅速抓住重点。我花了很长时间研究其中关于无源元件选择的部分，作者给出的指导非常实用，兼顾了理论的严谨性和工程实践的需求，避免了许多新手在设计时容易陷入的误区。这本书的深度和广度都恰到好处，既能满足科研人员对前沿技术的探讨需求，也能为工程技术人员提供可靠的设计参考。

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读完这本书，我最大的感受是作者对“工程精度”的执着追求。很多教材在讲述一些优化方法时，往往只停留在概念层面，但本书却深入到了如何用仿真软件精确验证这些优化效果的步骤。对于诸如杂散参数对谐振的影响、PCB布局对电流环稳定性的制约等细节，书中都有深入且不失深度的探讨。特别是对于系统级仿真模型建立的部分，提供了非常详尽的建模指导，这使得我们可以快速搭建起一个能反映真实系统行为的数字孪生模型。这在当前快速迭代的产品开发周期中，无疑是效率的巨大提升。此外，书中对新兴技术的介绍也十分及时，比如SiC和GaN器件在高频开关下的独特挑战与应对策略，阐述得非常到位，这让我对下一代功率转换系统的设计有了更清晰的前瞻性认识，避免了在技术选型上落伍。

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拿到这本厚厚的书时，我原本有些担心内容会过于晦涩难懂，但实际阅读后发现，作者的叙事风格非常具有亲和力。它不像一本纯粹的教科书，更像是一位经验丰富的前辈在手把手地教你。尤其是在介绍复杂控制策略时，作者没有一股脑抛出大量的数学语言，而是先用非常生动形象的比喻来勾勒出控制器的基本思想，然后再逐步引入数学模型进行精确化。这种“先知其然，再知其所以然”的教学方式，极大地降低了学习曲线的陡峭程度。我尤其喜欢书中穿插的“案例分析”模块，每一个案例都紧密结合了实际工业应用中遇到的典型问题，例如如何处理EMI问题、如何进行热管理优化等。这些实例的分析过程非常透彻，展示了理论知识在实际工程中是如何被灵活运用的，这对于我正在进行的项目收尾工作提供了很多启发性的思路，避免了许多重复性的试错过程。

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