Modern Power Electronics and AC Drives pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall PTR

作者:Bimal K. Bose

出品人:

页数:736

译者:

出版时间:2001-10-22

价格:USD 100.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780130167439

丛书系列:

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经典电工理论与新兴能源技术的交汇：一本聚焦于传统电力电子与驱动系统深度剖析的著作 本书旨在为电气工程领域的研究人员、高级工程师以及研究生提供一个关于电力电子学和交流驱动系统设计、分析与实践的全面且深入的参考。它并非侧重于前沿的、高度专业化的现代电力电子器件或最新的智能控制算法，而是致力于夯实读者在经典电力电子拓扑结构、稳态分析、系统级集成以及交流驱动器基础理论方面的知识体系。 全书的结构设计旨在引导读者从最基础的半导体开关特性入手，逐步过渡到复杂的电机驱动系统构建。我们强调对核心物理原理的精确理解，而非仅仅停留在应用层面。 第一部分：电力电子基础与开关器件的严谨解析 本部分首先对电力电子学的基本概念进行了详尽的阐述，特别关注于对线性与非线性元件行为的精确建模。我们深入探讨了传统的硅基半导体开关，如晶闸管（SCRs）、功率晶体管（BJTs）以及早期的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFETs）和绝缘栅双极晶体管（IGBTs）。重点在于分析这些器件在不同工作模式下的损耗机制、热管理需求以及驱动电路的隔离与保护策略。 核心内容包括： 1. 开关瞬态分析： 对开关的上升时间、下降时间、存储时间及其对系统谐波和效率的影响进行了详细的数学推导。 2. 散热设计基础： 详细介绍了基于稳态热阻和瞬态热阻模型的散热器设计方法，确保器件在长期运行中的可靠性。 3. 缓冲与钳位电路： 探讨了用于吸收开关瞬态电压尖峰和过流的Snubber电路的设计原则和元件选型，特别是针对高压大电流应用场景的优化。 第二部分：经典整流器、斩波器与交-交变换器的拓扑学研究 本部分是全书的基石，它聚焦于电力电子变换器的经典拓扑结构及其在交流和直流应用中的数学建模。我们避开了对最新一代宽禁带半导体（如SiC和GaN）的深入讨论，而是将重点放在了可控硅整流器（SCR Converters）和传统斩波器（Choppers）的稳态与动态性能分析上。 对三相可控整流器的深入剖析： 详细分析了六脉冲、十二脉冲以及更高脉冲数整流电路的工作原理、输出电压纹波、输入电流谐波（THD）的计算方法。 对于基于晶闸管的并联和串联电路，我们给出了详细的火控角（Firing Angle）控制策略及其对输出直流电压和电网侧功率因数的影响。 讨论了有源前端（AFE）技术出现之前，传统的交流输入滤波器和无功功率补偿措施的局限性。 斩波器理论： 涵盖了Buck, Boost, Buck-Boost, Cuk等经典直流-直流变换器的等效电路建模、占空比（Duty Cycle）控制下的电压增益方程推导，以及连续导通模式（CCM）和非连续导通模式（DCM）的边界条件分析。 交流-交流变换器（Cycloconverters）： 对直接频率变换技术，特别是晶闸管控制的交流调压器（AC Voltage Controllers）和传统交-交变换器进行了深入探讨。分析了其固有的低频谐波问题以及在早期大功率工业加热和同步电机驱动中的应用。 第三部分：交流驱动系统中的电机建模与控制基础 本部分将电力电子转换器与感应电机（Induction Motors）的控制理论相结合，重点在于经典电压控制和弱磁控制策略。我们提供的电机模型是基于经典电磁理论建立的，侧重于参数辨识和稳态性能的预测。 感应电机（IM）基础： 采用克拉克（Clark）和派克（Park）变换，推导出同步旋转坐标系下的等效电路模型。详细分析了该模型在进行矢量控制（Vector Control）前的必要性与局限性。 对V/f（恒压频比）控制策略进行了深入分析，包括其在不同负载和速度范围内的性能衰减，以及如何通过调整变压器比来优化低速性能。 交流驱动器（AC Drives）的经典实现： 重点分析了PWM（脉宽调制）逆变器的设计和实现，特别是正弦脉宽调制（SPWM）和六步方波（Six-Step Square Wave）控制下的电压合成原理。 详细解释了如何通过调整调制指数来控制逆变器的输出电压幅值和基波频率。 对磁场定向控制（Field Oriented Control, FOC）的早期理论框架进行了阐述，强调其对电机模型精确性的高度依赖性。 第四部分：系统集成、保护与工业应用案例 最后一部分将理论与工程实践紧密结合，讨论了在实际工业环境中构建可靠的电力电子驱动系统的关键考量。 驱动系统集成与可靠性： 保护机制： 详细介绍针对过流、过压、欠压、过热等故障的硬件保护逻辑电路的设计，包括快速熔断器（Fuses）的选择、直流母线电容组的耐压与寿命考量。 冷却与环境适应： 探讨了不同环境温度下，强制风冷与自然冷却方案的适用性分析。 电磁兼容性（EMC）： 讨论了由于高频开关操作产生的噪声源，以及如何通过布局设计、屏蔽和输入/输出滤波器来满足工业标准的要求。 历史性应用分析： 回顾了晶闸管变频器（Thyristor Converters）在早期大型轧钢机、泵站和风力发电机励磁系统中的应用特点、运行挑战和维护需求。 本书的价值在于其对电力电子学核心理论的坚实构建和对成熟、可靠的经典系统架构的全面梳理，为理解后续更复杂、基于新型器件的驱动系统提供了不可或缺的理论基础。

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这本《现代电力电子与交流驱动》真是让我大开眼界！作为一名刚刚涉足电力电子领域的研究生，我一直苦于找不到一本能够系统讲解电力电子器件、变换器拓扑以及与交流驱动系统紧密结合的书籍。市面上很多资料要么过于理论化，要么过于工程化，很难找到一个完美的平衡点。然而，当我翻开这本书的第一页，我就知道我找对了！作者的讲解深入浅出，从最基础的半导体物理特性讲起，逐步过渡到各种功率器件的详细介绍，比如MOSFET、IGBT、SCR等等，并且清晰地解释了它们的开关特性、损耗机制以及选型依据。更令我惊喜的是，书中不仅停留在器件层面，而是将这些器件巧妙地融入到各种DC-DC、DC-AC、AC-DC变换器的拓扑结构中，并且对每种拓扑的优缺点、适用范围进行了详尽的分析。尤其是对PWM（脉冲宽度调制）技术的讲解，简直是我的福音，之前一直对不同调制策略的原理和实际应用感到困惑，这本书用大量图示和清晰的推导，让我彻底明白了SPWM、SVPWM等技术的精髓。而且，书中还穿插了许多实际案例，例如逆变器在太阳能发电系统中的应用，这让我能够更好地理解理论知识如何转化为实际产品。虽然我还没有完全看完，但我已经能感受到这本书的重量和价值，它无疑将成为我学习生涯中不可或缺的参考书。

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坦白讲，我原本对“电力电子”这个主题并没有太大的热情，总觉得它离我实际的嵌入式开发工作有些遥远。我更关注的是软件算法、接口通信之类的东西。但是，在一次项目中，我被要求对接一个工业用的变频器，那个过程中我才意识到，如果不对其背后的电力电子原理和交流驱动技术有所了解，很多调试和故障排除工作就会变得异常困难。于是，我抱着试试看的心态，拿起了这本《现代电力电子与交流驱动》。出乎我意料的是，这本书的语言风格非常现代，没有太多冗长拗口的学术术语，很多地方读起来就像是在听一位经验丰富的工程师在分享他的心得。书中对不同类型电机（感应电机、同步电机）的驱动原理，以及如何通过改变电压、频率、相位来控制电机的转速和转矩，都有非常直观的解释。尤其是关于矢量控制（Field-Oriented Control, FOC）的部分，作者通过大量的仿真波形和简化的数学模型，把原本复杂得让人头疼的FOC算法讲得清晰易懂，让我这个非电力电子专业的读者也能窥探到其中的奥秘。书中还提及了一些先进的控制策略，比如直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC），虽然还没有深入研究，但其提到的优点让我对未来的技术发展充满了好奇。这本书确实拓宽了我的视野，让我明白了软件和硬件之间是如何无缝协作的，也让我对工业自动化领域有了更深层次的认识。

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说实话，我当初买这本书的时候，并没有抱太大的期望，觉得电力电子这种东西，无非就是些开关管、电容、电感，能有多大的新意？我更关注的是实际的电路设计和PCB布局。但是，《现代电力电子与交流驱动》这本书，真的刷新了我对这个领域的认知。作者在介绍基本概念的时候，并没有停留在教科书式的讲解，而是通过大量的实际应用场景来阐述原理。比如，在讲到滤波电路的时候，它不仅仅给出了RLC的公式，而是结合了实际的电磁兼容（EMC）问题，解释了为什么滤波器的设计如此重要，以及如何通过合理的滤波来抑制噪声。在讲到开关损耗时，它也详细分析了不同器件在不同工作模式下的损耗情况，并给出了降低损耗的优化方案。最让我印象深刻的是，书中对于不同交流驱动拓扑的比较分析，比如SPWM和SVPWM，它不仅解释了算法本身，还深入分析了它们在谐波抑制、输出电压精度、死区时间补偿等方面的差异，并结合实际应用给出了选型建议。甚至还提到了基于DSP或FPGA的数字控制实现，这让我看到了未来电力电子控制的发展方向。虽然我还没有机会将书中的内容完全应用到我的实际工作中，但它提供的思路和方法，已经极大地启发了我，让我知道在电路设计中，不仅仅要关注“能不能用”，更要关注“好不好用”、“效率高不高”。

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我是一名业余的电子爱好者，对新能源技术，尤其是太阳能和电动汽车方面非常感兴趣。我一直想找一本能够系统了解这些领域背后的电力电子技术和驱动原理的书。《现代电力电子与交流驱动》这本书，可以说完全满足了我的需求。它从最基础的功率器件讲起，把像IGBT、MOSFET这些听起来很专业的名词，讲得非常通俗易懂，而且还介绍了不同器件的优缺点，以及在不同应用场合下的选择依据。书中对各种DC-DC和DC-AC变换器的介绍，比如Buck、Boost、SEPIC、H桥等，都配有清晰的电路图和工作原理分析，让我这个初学者也能快速理解。尤其是关于逆变器部分的讲解，对于理解太阳能发电系统中如何将直流电转换为交流电，以及电动汽车中如何将电池的直流电转换为驱动电机所需的交流电，起到了关键作用。书中还介绍了各种交流电机的驱动技术，虽然很多内容对我来说还有些超前，但我能感受到作者在试图将复杂的控制算法，比如矢量控制，用一种相对容易接受的方式呈现出来。这本书的价值在于，它不仅仅是一本技术手册，更像是一本入门指南，它能够帮助我从零开始，逐步建立起对电力电子和交流驱动的全面认识，为我深入学习新能源技术打下了良好的基础。

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我是一名在高校从事电力电子教学的老师，一直以来都在寻找一本既能满足本科生教学需求，又能作为研究生参考的优秀教材。市面上的教材良莠不齐，有些过于陈旧，无法反映最新的技术发展，有些则过于偏重理论推导，忽视了工程实践。在对比了多本教材后，《现代电力电子与交流驱动》这本书给我留下了深刻的印象。它最大的特点在于其内容的全面性和结构的逻辑性。首先，它非常系统地介绍了各种电力电子器件的性能特点、导通和关断机理，以及相应的驱动电路设计，这为后续的学习打下了坚实的基础。其次，书中对各种功率变换器的拓扑结构进行了详尽的分析，包括升压、降压、升降压以及多电平变换器等，并且深入探讨了它们的数学模型、控制方法和性能指标。更重要的是，本书将电力电子技术与交流驱动系统紧密地联系起来，详细阐述了如何利用功率变换器实现对交流电机的精确控制，包括转速控制、转矩控制以及位置控制等。书中对不同控制算法的介绍，如PID控制、模糊控制、模型预测控制等，都提供了清晰的原理讲解和仿真示例，这对于教学和指导学生进行课程设计和毕业设计非常有帮助。此外，本书的插图和图表丰富，能够直观地展示电路结构和波形变化，极大地提高了学习效率。

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