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☆☆☆☆☆

出版者:机械工业出版社

作者:徐德鸿

出品人:

页数:294

译者:

出版时间:2013-3

价格:49.80元

装帧:平装

isbn号码:9787111407522

丛书系列:电力电子新技术系列

图书标签:

电子
现代整流器技术
电力电子
整流电路
开关电源
电力变换
半导体器件
控制电路
滤波电路
变频器
电机驱动
现代技术

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具体描述

《现代整流器技术:有源功率因数校正技术》系统地介绍了功率因数校正电路的原理和应用技术。书中详细介绍了单相功率因数校正电路原理及控制方法（包括CCM单相Boost 型功率因数校正电路、CRM单相Boost型功率因数校正电路、交错并联功率因数校正电路、无桥型功率因数校正电路、低频开关功率因数校正电路）和三相功率因数校正电路原理及控制（重点介绍了电压型和电流型三相功率因数校正电路数学模型、锁相、PWM、控制技术）。此外，《现代整流器技术:有源功率因数校正技术》还介绍了软开关功率因数校正电路的原理，包括单相、三相有源箝位零电压开关功率因数校正电路。

《现代整流器技术:有源功率因数校正技术》可作为电气工程与自动化专业、电子信息工程专业的高年级本科生、电气工程学科的研究生参考书，也可作为从事开关电源、变频器、UPS、工业电源等电力电子装置开发、设计工程技术人员的参考书。

《现代整流器技术》图书内容概述（非实际内容）导言：电力电子的前沿视角本书旨在为电力电子领域的研究人员、工程师和高级学生提供一个前瞻性的视角，探讨当前电力变换领域中的关键技术、理论基础及其未来发展趋势。不同于侧重于特定器件或应用的书籍，本导论将宏观地审视电力电子系统的设计哲学、控制策略的演进以及系统集成所面临的复杂挑战。我们将深入剖析现代电源系统在效率、功率密度和可靠性方面的提升所依赖的核心科学原理。第一章：电力电子系统架构的范式转变本章将首先梳理电力电子技术从传统线性化控制向高度集成化、数字化控制范式的转变过程。重点讨论模块化多电平变换器（MMC）和先进的桥式拓扑在应对高压直流输电（HVDC）和高功率密度应用中的优势与局限。我们将引入“系统级优化”的概念，强调器件性能、电路拓扑和控制算法之间的协同作用。 1.1 拓扑演进：从传统到模块化深入比较经典两电平、三电平与先进的级联 H 桥 (CHB) 和中点钳位 (NPC) 拓扑在谐波抑制、电压平衡和开关频率选择上的差异。 1.2 功率密度极限的再思考分析热管理、电磁兼容性（EMC）设计在小型化过程中的关键瓶颈，并探讨如何通过集成式散热方案和先进封装技术来突破现有功率密度限制。 1.3 软开关技术的深入剖析详细阐述零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）在降低开关损耗中的作用，并探讨广义谐振电路在高频应用中的设计考量。第二章：先进控制理论在电力变换中的应用电力电子系统的性能高度依赖于其控制器的设计。本章将超越传统的 PI 调节器，聚焦于适应非线性、时变系统的先进控制方法。 2.1 空间矢量调制（SVM）的高级扩展探讨如何将模型预测控制（MPC）与 SVM 结合，以实现对电流、电压波形的精确、实时跟踪，尤其是在电网阻抗变化或负载瞬态响应的情况下。 2.2 鲁棒控制与自适应策略分析 $H_infty$ 控制和滑模控制（SMC）在处理系统不确定性（如参数漂移、外部干扰）方面的优势，并提供其实现在高动态响应系统中的设计流程。 2.3 基于模型的控制（MPC）的深入实践详细介绍 MPC 的离散化过程、约束处理机制，以及它在多目标优化（如同时最小化损耗和纹波）中的潜力。第三章：宽禁带半导体器件的系统影响碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等第三代半导体材料的商业化，彻底改变了电力电子的设计边界。本章侧重于分析这些新材料对系统设计带来的深远影响。 3.1 器件特性与系统选择标准对 SiC MOSFET、GaN HEMT 的导通电阻、结电容、雪崩特性进行对比分析，并建立基于应用需求的器件选型模型。 3.2 驱动电路的挑战与创新探讨高频、高压驱动电路在实现快速开关速率（$dv/dt$）时面临的米勒效应放大、栅极振荡和寄生参数耦合问题，并介绍光耦隔离驱动和集成式驱动解决方案。 3.3 电磁元件的再设计随着开关频率的提高，传统铁氧体磁芯的损耗急剧增加。本章将讨论新型纳米晶、铁氧体材料在设计高效、小尺寸变压器和电感中的应用，并探讨三维磁路设计对漏感控制的影响。第四章：数字化、互联化与智能运维现代电力电子设备不再是孤立的功率处理器，而是智能电网和工业 4.0 框架下的关键节点。本章关注数字化和信息技术在设备生命周期中的整合。 4.1 嵌入式系统与实时处理比较基于 DSP、FPGA 和高性能微控制器在执行复杂算法（如多核并行计算）时的适用场景，并讨论实时操作系统（RTOS）在保障控制周期确定性上的关键作用。 4.2 状态监测与预测性维护（PdM）介绍利用电流、温度、振动等传感器数据，结合数据挖掘和机器学习技术，对功率模块的健康状态进行评估的技术路线，以实现故障的早期预警。 4.3 通信与互操作性标准探讨电力电子设备在 SCADA、CANopen、EtherCAT 等工业总线标准下的数据采集、远程控制和互联互通的最佳实践。第五章：面向电能质量和电网互联的挑战随着可再生能源的接入，电力系统对变换器并网性能的要求日益提高。本章侧重于解决电能质量问题和并网稳定性。 5.1 谐波注入与注入阻抗分析深入分析变换器注入电网的电流谐波机理，并探讨如何通过改进调制策略（如随机调制）和优化滤波器设计来满足 IEEE 519 等严格的电能质量标准。 5.2 电网阻抗变化下的稳定性分析讨论当电网等效阻抗（Weak Grid）发生变化时，并网逆变器的环路稳定性问题。引入特征方程分析和李雅普诺夫稳定性理论在评估系统大范围稳定性上的应用。 5.3 动态无功功率补偿与电压支撑阐述先进逆变器如何通过快速响应有功和无功功率需求，参与电网电压调节，并介绍同步可调谐阻抗（STATCOM）与并网逆变器的技术融合。第六章：面向未来的集成化与可持续性设计本章展望电力电子技术在极端环境应用（如电动汽车、航空航天）以及可持续能源转化中的发展方向。 6.1 跨学科集成：电力电子与微电子的融合探讨片上系统（SoC）在电源管理中的潜力，以及如何通过更紧密的集成来减少信号路径、提升系统响应速度。 6.2 高温运行与热失效模型分析在无风扇、高环境温度下，功率模块的长期可靠性问题，并介绍基于先进热电学模型对器件寿命预测的方法。 6.3 循环经济与可回收性讨论电力电子设备在生命周期结束时的环境影响，并提出模块化设计、易于拆卸的材料选择在构建可持续电力电子系统中的重要性。结语：技术融合与创新路径总结电力电子技术正处于一个由器件创新驱动、由数字化赋能、由系统级复杂性定义的关键发展时期。本书强调，未来的突破将来自于对电、磁、热、控等多物理场耦合效应的深刻理解和跨学科的协同设计。

作者简介

目录信息

前言
绪论1
第1章有源功率因数校正技术
基础8
11整流电路及谐波8
12谐波的危害10
13功率因数、谐波、电磁干扰及
标准11
14谐波抑制方法14
141被动式谐波抑制方法14
142有源功率因数校正方法15
15功率因数校正电路17
151单相功率因数校正电路17
152三相功率因数校正电路19
16软开关PFC20
161软开关的概念20
162软开关PFC电路23
17本章小结27
参考文献28
第2章电力电子变换电路基础30
21DCDC变换器30
211降压型DCDC变换器30
212升压型DCDC变换器34
213升降压型DCDC变换器38
214隔离型变换器42
22DCAC变换器——逆变器49
221单相逆变器49
222脉宽调制（PWM）控制51
223三相逆变器53
224空间矢量调制（SVM）工作
原理55
23ACDC变换器——功率因数校正
电路56
231有源功率因数校正电路
分类56
232有源两级PFC变换技术56
233有源单级PFC变换技术58
24本章小结62
参考文献62
第3章单相有源功率因数校正63
31单相有源PFC原理63
311电阻负载模拟63
312电力电子变换器与有源
PFC64
32CCM单相Boost型PFC变换器68
321电路原理分析69
322CCM单相Boost型PFC变换器
的控制74
33DCM单相Boost型PFC变换器78
331CRM单相Boost型PFC变换器
电路分析81
332CRM单相Boost型PFC变换器
的控制85
34其他单相PFC变换技术87
341无桥型PFC变换电路87
342低频开关PFC变换电路87
343窗口控制PFC变换电路91
35本章小结93
参考文献93
第4章三相有源功率因数校正96
41三相单开关Boost型PFC电路及
控制96
411工作原理96
412三相单开关PFC电路的
控制103
42三相六开关PFC电路及控制105
43其他三相PFC电路108
431三相双开关PFC电路108
432三相三开关三电平PFC
电路109
433电流型三相PFC电路110
44本章小结110
参考文献111
第5章三相六开关电压型PWM
整流器的控制113
51三相三线PWM整流器原理
分析113
511三相三线PWM整流器的
工作原理113
512三相三线PWM整流器的空间
矢量坐标系下的数学
模型125
52三相三线PWM整流器的电流
控制134
521三相三线PWM整流器的
间接电流控制134
522三相三线PWM整流器的
直接电流控制135
523基于同步旋转坐标系的三相
三线PWM整流器的直接
电流控制136
524考虑电网电压不平衡时的
改进控制方法141
53三相四线PWM整流器的数学
模型和控制153
531三相四线PWM整流器的
数学模型154
532三相四线PWM整流器的
控制163
54交流电源锁相环技术171
541硬件锁相环174
542软件锁相环176
55本章小结184
参考文献184
第6章三相电流型PWM
整流器189
61三相电流型PWM整流器原理189
611三相电流型整流器的工作
原理189
612abc静止坐标系下的三相电流
型PWM整流器的数学
模型192
613dq旋转坐标系下三相电流
型PWM整流器的数学
模型194
614稳态分析196
615三相电流型PWM整流器的
交流小信号模型198
62三相电流型PWM整流器的调制
技术199
621电流型SPWM驱动信号的
分配原理199
622电流型PWM整流器的空间
矢量调制（SVM）技术200
63三相电流型PWM整流器的
控制203
631abc静止坐标系下的间接
电流控制原理203
632abc静止坐标系下的直接
电流控制原理205
633dq旋转坐标系下的直接电流
控制原理209
634基于调制比和相位角的电流
型整流器控制原理211
64本章小结214
参考文献214
第7章软开关有源功率因数校正
技术216
71PFC软开关技术的意义216
72软开关单相功率因数校正器217
721几种常见的单相软开关PFC
变换器拓扑219
722复合有源箝位ZVS单相PFC
变换器230
723最小电压有源箝位ZVS单相
PFC变换器233
73软开关三相PFC变换器234
731几种常见的三相软开关PFC
变换器拓扑234
732复合有源箝位ZVS三相PFC
变换器244
733最小电压有源箝位ZVS三相
PFC变换器246
74本章小结247
参考文献247
第8章ZVS有源箝位软开关
功率因数校正器251
81复合有源箝位ZVS单相Boost型
PFC变换器251
811复合有源箝位Boost型PFC
变换器工作原理分析252
812复合有源箝位Boost型PFC
变换器的谐振过程分析255
82最小电压有源箝位Boost型PFC
变换器261
821最小电压有源箝位Boost型
PFC变换器工作原理
分析262
822最小电压有源箝位Boost型
PFC变换器的谐振过程
分析265
823最小电压有源箝位Boost型
PFC变换器的稳态分析268
83复合有源箝位ZVS三相Boost型
PFC变换器271
831改进的复合有源箝位ZVS三相
Boost型PFC变换器空间矢量
调制方法273
832复合有源箝位ZVS三相Boost
型PFC变换器理论分析277
84最小电压有源箝位ZVS三相Boost
型PFC变换器290
85本章小结293
参考文献293
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面的配色和排版都透露着一种专业又不失现代感的气息。我是在一个专业论坛上看到有人推荐的，说是对电力电子领域的新进展有独到的见解，所以特意入手了一本。拿到手后，首先被其厚重感和纸张的质感所吸引，一看就是经过精心打磨的学术著作。虽然我更偏向于理论研究，但这本书的实例分析部分确实非常扎实，它没有停留在泛泛而谈的层面，而是深入到了具体电路拓扑的优化和器件选择的考量中。特别是关于SiC和GaN器件在高速开关应用中的最新研究成果，讲解得深入浅出，对于我们这些长期在实验室内摸爬滚打的人来说，无疑是提供了一个极佳的参考框架。它清晰地指出了当前技术瓶颈所在，并且提出了若干富有启发性的解决思路。这本书的深度和广度都超出了我的预期，很值得在工作之余反复研读，从中汲取新的研究灵感。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个设计评审会上，看到一位资深专家桌面上放着这本书，于是好奇地翻阅了几页，立刻就被其对功率半导体器件可靠性分析的章节所吸引。这本书并没有仅仅停留在器件参数的罗列上，而是深入探讨了器件在各种应力条件下的失效模式，比如雪崩击穿、热疲劳以及栅氧化层劣化等。作者用非常直观的曲线图和失效统计数据，清晰地展示了设计裕度不足可能带来的长期风险。这对于我们做工业级产品设计至关重要，因为产品的寿命和稳定性才是衡量设计优劣的最终标准。书中对MTBF（平均故障间隔时间）的预测方法也进行了详细的介绍，并结合了实际的加速寿命试验数据进行验证。这本书提供的不仅仅是设计方法，更是一种严谨的质量保障思维，帮助我重新审视了以往过于依赖经验的直觉式设计，转向更具数据支撑的可靠性工程实践。

评分☆☆☆☆☆

我之前一直苦于找不到一本能将电力电子系统的控制策略与电磁兼容性（EMC）设计有机结合起来的教材，市面上大多是分开论述的。这本书的出现，简直是为我解决了一个大难题。它在介绍高频开关电源设计时，非常细致地剖析了开关噪声的产生机理，并提出了从源头抑制噪声的有效方法，而不是仅仅在后期做被动屏蔽。作者在阐述相移全桥等复杂拓扑的控制时，采用了大量的数学模型推导，确保了理论推导的严谨性，这一点对于需要进行精确设计验证的工程师来说至关重要。最让我印象深刻的是关于无损开关技术的部分，它不仅介绍了传统的零电压/零电流开关，还探讨了混合模式开关的优势与劣势，对比分析得非常到位。读完这部分内容，我对如何设计出既高效又低干扰的电源系统有了全新的认识，完全可以作为未来项目设计的蓝本。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我最初买这本书是抱着试试看的心理，因为我更擅长的是传统的工控系统，对于这种偏重于电力电子核心技术的书籍，我有点担心自己会看不懂那些复杂的公式。然而，这本书的编排逻辑非常清晰，它没有一上来就抛出高深的理论，而是循序渐进地从基础的半导体器件特性讲起，逐步过渡到复杂的系统集成。它的图示非常丰富，每一个电路图都标注得清清楚楚，即便是初次接触这个领域的读者，也能大致把握住核心脉络。我特别欣赏作者在讲解散热管理和热设计时的务实态度，这在很多理论书籍中是被忽略的环节。书中详细讨论了不同封装的器件在实际工作环境下的热阻变化规律，这对于保证设备长期可靠运行具有指导意义。这本书成功地架起了一座从基础理论到工程实践之间的桥梁，让我这个“半路出家”的工程师也能轻松入门并找到提升的方向。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版风格非常具有学术气质，大量的公式和数学推导占据了相当的篇幅，对于我这种喜欢钻研底层原理的人来说，简直是如获至宝。特别是对新型磁性元件设计那一章节，作者引用了大量的文献，并结合自己的实验数据，对铁氧体磁芯的损耗模型进行了修正和优化，这在现有的教科书中是很少见的深度。它清晰地阐述了如何通过优化磁芯的几何结构和材料配比来降低高频下的磁芯损耗，这直接关系到整个电力转换效率的瓶颈突破。此外，书中对瞬态响应和环路补偿的设计讨论也极其细致，提供了多种现代控制算法（如非线性控制）在实际应用中的初步探讨，让我对下一代电源控制系统有了更宏大的构想。这本书无疑是为高水平的研究人员和追求极致性能的工程师量身打造的深度参考资料。

评分☆☆☆☆☆