Fundamentals of Power Electronics With Matlab pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Charles River Media

作者:Shaffer, Randall

出品人:

页数:384

译者:

出版时间:

价格:729.91元

装帧:HRD

isbn号码:9781584508526

丛书系列:

图书标签:

• 工程
• PowerElectronics
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• IC
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• MATLAB
• 电力系统
• 开关电源
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• 电路分析
• 控制系统
• 半导体器件
• 电机驱动
• 可再生能源

探索电力电子世界的奥秘：原理、设计与实践 电力电子技术，作为现代能源转换与控制的核心，深刻地影响着我们生活的方方面面。从智能手机的充电器到庞大的工业驱动系统，再到可持续能源的接入，电力电子无处不在，它如同看不见的桥梁，连接着交流电网与各种直流设备，实现能源的高效、灵活与智能转换。 本书旨在为读者提供一个全面而深入的电力电子技术导论。我们不仅仅关注理论的精妙，更强调实践的可行性。我们将带领您一步步走进这个充满挑战与机遇的领域，揭示电力电子转换器的工作原理，探讨设计中的关键要素，并引导您掌握实际应用中的关键技术。 一、电力电子转换器的基石：原理深度解析 电力电子的核心在于通过控制半导体器件的开关动作，实现电能的变换。本书将从最基本的DC-DC转换器入手，深入剖析其工作原理，包括降压（Buck）、升压（Boost）和升降压（Buck-Boost）等拓扑结构。您将理解如何通过脉冲宽度调制（PWM）等控制策略，精确调控输出电压和电流，实现能量的有效传递。 接着，我们将视线转向AC-DC转换，即整流器。本书将详细介绍半波、全波整流以及桥式整流电路，并探讨有源功率因数校正（APFC）技术的重要性，它不仅能提高电能利用率，更能减少对电网的谐波污染。 更进一步，我们将深入AC-AC转换的世界，探讨交流调压器和变频器。您将学习如何通过控制开关器件，实现交流电压的连续可调，以及如何通过改变输出电压和频率，实现电机速度的精确控制，这对于工业自动化和电动汽车等领域至关重要。 最后，我们不会忽略DC-AC转换，即逆变器。本书将详细介绍单相和三相逆变器，并着重讲解其调制策略，如SPWM（正弦脉冲宽度调制），以生成高质量的交流输出。这对于并网逆变器、不间断电源（UPS）以及各种电力驱动系统至关重要。 在原理讲解过程中，我们将穿插大量的图示、波形分析和数学推导，力求将复杂的概念化繁为简，帮助读者建立坚实的理论基础。 二、从概念到现实：电力电子设计的艺术 理论的掌握是设计的基础，而设计则是将理论转化为实际产品的关键。本书将引导您掌握电力电子设计的核心要素，包括： 器件选择的智慧： 半导体器件是电力电子的心脏。我们将深入探讨二极管、晶闸管（SCR）、双极性晶体管（BJT）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）等关键器件的特性、选型依据以及驱动要求。您将学会如何根据应用场景、电压电流等级、开关频率和散热需求，选择最合适的功率器件。 控制系统的精妙： 一个优秀的控制系统能够确保转换器稳定、高效地工作。我们将介绍PID（比例-积分-微分）控制器等经典控制算法，并探讨其在电力电子系统中的应用。同时，您将了解电流环和电压环的设计思路，以及如何应对负载变化和电网波动。 被动元件的考量： 电感和电容是电力电子转换器中不可或缺的储能元件。本书将指导您如何根据转换器的拓扑结构、工作频率和性能要求，计算和选择合适的电感值和电容值，并讨论寄生参数对性能的影响。 散热设计的重要性： 功率器件在工作时会产生热量，有效的散热是保证器件可靠运行和系统稳定性的关键。我们将探讨散热的基本原理，介绍不同的散热方式，并指导您如何进行初步的散热设计。 PCB布局的考究： 高频开关器件的快速开关动作会产生电磁干扰（EMI）。本书将强调PCB布局的重要性，提供一些基本的布局原则，以最小化寄生参数的影响，提高系统的抗干扰能力。 三、理论与实践的桥梁：实例分析与应用前景 本书不仅停留在理论和设计的层面，更将通过丰富的实例，展示电力电子技术在各个领域的广泛应用。 绿色能源的接入： 太阳能光伏发电、风力发电等可再生能源的普及，离不开高性能的并网逆变器。我们将探讨并网逆变器的关键技术，如最大功率点跟踪（MPPT）、谐波抑制和电网同步等。 电动汽车的动力心脏： 电动汽车的电机驱动系统是电力电子技术的核心应用之一。本书将介绍电机驱动器的工作原理，如DC-DC升压充电、DC-AC逆变驱动等，并讨论电池管理系统（BMS）与电机驱动器的协同工作。 工业自动化与驱动： 变频器在工业电机驱动中的应用，极大地提高了生产效率和能源利用率。本书将深入分析变频器的不同类型和控制方式，以及其在冶金、化工、纺织等行业中的应用。 消费电子的便捷： 从手机充电器到笔记本电脑电源适配器，高效、小型化的DC-DC转换器是这些设备的基石。本书将讨论移动电源、开关电源等日常消费电子产品的设计要点。 智能电网的演进： 随着智能电网的发展，电力电子技术在柔性直流输电（HVDC）、储能系统以及配电网优化等方面发挥着越来越重要的作用。我们将展望电力电子在智能电网中的未来发展方向。 通过这些实例的分析，您将更深刻地理解电力电子技术在现实世界中的价值和潜力，并激发您在该领域进行更深入探索的兴趣。 本书的目标是让每一位读者，无论您是电子工程专业的学生、研究人员，还是从事相关行业的工程师，都能通过阅读本书，建立起对电力电子技术的系统认知，掌握核心的设计方法，并对未来的技术发展趋势有所洞察。电力电子的世界广阔而迷人，让我们一起踏上这段探索之旅，共同解锁能源转换的无限可能。

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**第四段评价：** 作为一本旨在提供“基础”的著作，它在讲解的广度上做得相当出色，几乎覆盖了从基本开关电路到先进控制策略的完整谱系。我发现它在阐述调制技术，特别是空间矢量调制（SVM）时，采用了一种非常直观的几何解释，将复杂的矢量旋转分解到了二维平面上，使得原本抽象的计算过程变得图像化、易于理解。这对于我过去在理解不对称调制和死区时间补偿时产生的困惑，提供了极大的帮助。此外，书中的章节安排具有很强的逻辑性，从基础的DC-DC转换，过渡到DC-AC逆变，再到AC-AC变换，每一步的衔接都非常自然，仿佛在引导读者进行一次结构化的能力升级。尽管这本书的理论深度毋庸置疑，但它非常注重工程实现的“落地性”，会不时穿插一些关于EMI/EMC设计初级考量的提示，这使得它在厚重的理论背后，仍能感受到对实际产品开发流程的关怀。

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**第五段评价：** 这本书的结构组织非常适合作为自学进阶的参考资料，它的知识点密度非常高，每一页都承载了大量的关键信息。我个人特别喜欢作者在处理多相系统和无源滤波器设计时的系统性方法论——不是简单地罗列公式，而是建立了一个关于系统阻抗匹配和能量流动的统一视图。这种宏观的视角帮助我跳出了具体电路结构的限制，去思考更本质的能量传递效率问题。它的章节结尾通常会附带一些启发性的思考题，这些问题往往不是简单的计算题，而是需要读者综合运用前后知识点进行分析和论证，极大地锻炼了独立解决复杂问题的能力。虽然这本书的插图数量相对精简，但每一个图示都恰到好处地服务于文字说明，绝无冗余。读完此书，我感觉自己对电力电子系统的“设计哲学”有了全新的领悟，不再局限于某个特定应用的实现，而是获得了可以迁移到任何新拓扑设计中的思维框架。

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**第二段评价：** 坦白说，这本书的阅读体验非常“硬核”，它丝毫不避讳复杂的数学建模，对于初学者来说可能需要付出极大的耐心和时间去啃。我花了将近一周时间才完全消化了关于开关损耗和传导损耗精确建模的那几章。然而，一旦跨过这道门槛，你会发现所有的复杂现象都有了一个可量化的描述工具。它的优势在于其严谨性，每一条结论都有清晰的数学推导作为支撑，这对于需要进行严格设计验证的研发工作者来说至关重要。我特别欣赏作者在引入新型拓扑结构时，总是先从经典拓扑的局限性出发进行对比分析，这种“对比学习法”极大地加深了对创新点价值的认识。这本书很少使用花哨的图表来分散注意力，全篇聚焦于核心物理和数学原理的阐述，文字密度非常高，这意味着你需要非常专注地去阅读，并准备好大量的草稿纸来进行同步演算。对于那些追求“知其所以然”的深度学习者，这本书无疑是架起了通往高阶电力电子设计殿堂的坚实阶梯。

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**第三段评价：** 这本书的叙事风格带着一种老派的学术权威感，语言精准而内敛，几乎没有多余的“闲聊”成分。它更像是一部经典教材的再版升级，重点在于巩固和扩展对传统电力电子模块（如逆变器、整流器）的理解。我尤其欣赏它对功率半导体器件非线性特性的处理方式，它没有简单地将器件视为理想开关，而是深入探讨了二极管反向恢复和MOSFET开关拖尾电流对系统谐波注入的影响，并给出了相应的等效电路模型。对于那些需要在高频、高功率密度场景下工作的工程师而言，这种对“非理想性”的精细刻画是至关重要的。不过，我必须指出，它在涉及最新的宽禁带半导体（如SiC和GaN）的特定应用优势和散热挑战方面，篇幅相对有限，更偏向于基于传统硅基器件的稳健设计哲学。总体而言，它像是一位经验丰富的导师，在你迷茫时提供了一套经过时间检验、逻辑自洽的设计框架。

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**第一段评价：** 这本书简直是为那些在电力电子领域摸爬滚打、渴望系统性提升理论功底的工程师和研究生量身定做的“武功秘籍”。它最让我印象深刻的是其对基本原理的深入剖析，那种层层递进、抽丝剥茧的讲解方式，让你在面对复杂的拓扑结构时，不再是死记硬背公式，而是能真正理解能量转换的内在逻辑。比如，作者在阐述开关模式电源（SMPS）的控制环路设计时，没有仅仅停留在波特图和相频响应的数学推导上，而是花费大量篇幅去解释为什么选择某种补偿器结构，以及不同参数对系统瞬态响应和稳定性的实际影响。即便是对于我已经非常熟悉的Buck和Boost变换器，书中提供的不同工作模式下的平均模型推导，也让我发现了过去忽略的一些细微差别。尤其值得称赞的是，它对器件选择和热管理方面的讨论，虽然不是核心的篇幅，却体现了作者深厚的工程实践经验，让理论学习与实际应用之间架起了一座坚实的桥梁。读完前面几章，我感觉自己对整个电力电子系统的“脉络”有了更清晰的把握，不再是零散的知识点堆砌。

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