具体描述
《电力电子与电机系统集成分析基础》从电力电子与电机系统集成的角度出发，将电机、电力电子变换及其控制有机地结合在一起进行分析和应用。《电力电子与电机系统集成分析基础》共分8章，主要介绍电力电子与电机集成系统的基本特征和主要内容；分析变频电源对交流电机的影响，介绍变频调速电机设计概念及谐波分析和可控优化运行；介绍电力电子变换器中的半导体器件及其主回路特点，重点介绍多电平主回路结构；介绍与多电平结构相对应的PWM控制方法及其变异；着重分析系统中的部件匹配和集成特性效应；讨论系统高精度闭环控制方法；分析集成系统中的数据通信；从能量变换的角度，讨论集成系统中的电磁关系、电磁能量变换建模以及电磁能量传输等。
《电力电子与电机系统集成分析基础》可供从事电力传动系统设计、研究、运行和管理等工作的专业科技人员、技术管理人员以及高等院校有关专业的教师与学生参考使用，《电力电子与电机系统集成分析基础》可作为电力电子与电力传动学科的研究生教材。
《现代电力电子学：原理、设计与应用》 内容概要： 本书旨在全面深入地阐述现代电力电子技术的核心原理、关键设计方法以及广泛的应用前景。内容涵盖了电力电子变换器（如AC-DC、DC-DC、DC-AC、AC-AC变换器）的基本拓扑结构、工作机理、控制策略以及功率器件的选择与驱动。同时，本书还将探讨电力电子系统在新能源发电（太阳能、风能）、电动汽车、工业驱动、智能电网等领域的集成化设计理念与实践，强调系统优化、效率提升、可靠性保障以及电磁兼容性（EMC）等关键问题。 第一部分：电力电子变换器基础 第一章：电力电子学概述与基本概念 本章将为读者构建电力电子学的宏观认知框架，从历史发展、学科地位、核心任务出发，引入功率半导体器件（二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等）的基本特性、静态和动态参数，以及它们在电力电子电路中的基本作用。此外，还将介绍电流型和电压型电路的分析方法，以及开关频率、损耗、效率等关键性能指标的定义与计算。 第二章：AC-DC变换（整流） 本章聚焦于AC-DC变换器，详细介绍单相和三相不可控整流器（半波、全波、桥式）的工作原理、输出电压纹波特性以及负载特性。接着，深入探讨可控整流器（相控整流器）的触发控制方式、输出电压的调节机制，以及谐波产生的根源与抑制方法，如移相触发、倍频触发等。最后，将介绍功率因数校正（PFC）技术的基本原理和几种常见的PFC电路拓扑（如升压式PFC、反激式PFC）。 第三章：DC-DC变换 本章是电力电子学中的核心章节之一，详细剖析各种DC-DC变换器的基本拓扑，包括： 降压（Buck）变换器： 工作原理、占空比与输出电压的关系、电感和电容的设计考量、输出纹波分析。 升压（Boost）变换器： 工作原理、占空比与输出电压的关系、关键元件参数选择、连续导通模式（CCM）与断续导通模式（DCM）的差异。 升降压（Buck-Boost）变换器： 工作原理、输出电压极性反转、设计特点。 Cuk、SEPIC、Zeta变换器： 介绍这些具有隔离或非隔离特性的复杂拓扑，分析其工作原理和优缺点。 多相DC-DC变换器： 探讨多相化带来的优势，如减小纹波、提高功率密度。 开关模式与控制： 深入讲解脉冲宽度调制（PWM）的各种调制方式（如中心对齐PWM、随机PWM），以及电压模式控制、电流模式控制等主流控制策略。 第四章：DC-AC变换（逆变） 本章主要研究DC-AC变换，即逆变器。将从单相逆变器开始，介绍方波输出逆变器和PWM控制的逆变器。接着，重点阐述三相PWM逆变器，包括其基本工作原理、空间矢量脉宽调制（SVPWM）等高级调制技术。还将探讨单极性PWM和双极性PWM的差异，以及谐波注入法在改善输出波形方面的作用。此外，将介绍基于逆变器的应用，如不间断电源（UPS）和电动汽车电机驱动。 第五章：AC-AC变换 本章介绍AC-AC变换器，主要包括： 交流斩波器（AC Chopper）： 介绍单相和三相交流斩波器的原理，包括用于调压和调频的应用。 变频器（Frequency Converters）： 讲解直接变频器（Matrix Converter）和间接变频器（VSI/CSI-based Frequency Converters）的设计与控制，重点在于实现输出电压和频率的独立调节。 第二部分：关键设计要素与集成分析 第六章：功率半导体器件及其驱动 本章将深入分析各种功率半导体器件的选型依据，包括额定电压、额定电流、开关损耗、导通损耗、热阻、可靠性等。详细讲解MOSFET、IGBT、SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）器件的最新发展和特点。同时，重点关注功率器件的驱动电路设计，包括隔离驱动、非隔离驱动、门极驱动信号的整形与优化，以及驱动电路的功耗和响应速度。 第七章：电磁兼容性（EMC）设计 本章将系统性地讲解电力电子系统中的电磁兼容性问题。从电磁干扰（EMI）的产生机理出发，分析传导干扰和辐射干扰的来源，并介绍相应的抑制技术，如滤波设计（EMI滤波器）、屏蔽技术、接地技术、PCB布局优化等。同时，还将讨论电磁兼容性测试标准与方法。 第八章：热管理与可靠性设计 功率器件在工作时会产生大量的热量，因此热管理是电力电子系统设计中至关重要的一环。本章将介绍各种散热技术，包括自然对流、强制风冷、液冷等，并讲解散热器的选型与设计。同时，还将讨论功率器件的可靠性问题，包括过热、过压、过流等失效模式，以及相应的保护措施和系统级可靠性设计。 第九章：电力电子系统的建模与仿真 为了分析和优化电力电子系统的性能，建模与仿真技术是必不可少的工具。本章将介绍用于电力电子电路和系统建模的常用方法，如平均模型、小信号模型、瞬态模型等。同时，还将介绍主流的仿真软件（如MATLAB/Simulink, PSIM, PLECS）在电力电子系统分析中的应用，包括瞬态分析、稳态分析、频率响应分析等。 第十章：电力电子控制系统设计 本章将深入探讨电力电子系统的控制策略。除了前面提到的基本控制方法，还将介绍更高级的控制技术，如滑模控制、模糊控制、模型预测控制（MPC）等。重点分析如何根据系统特性和性能要求，设计稳定、快速、精确的控制回路，并讨论数字控制器的实现。 第三部分：集成应用与未来发展 第十一章：新能源发电系统集成 本章将聚焦于电力电子技术在太阳能光伏发电和风力发电系统中的应用。详细介绍光伏逆变器（集中式、组串式、微型逆变器）和风力发电机组变流器（双馈异步发电机变流器、永磁同步发电机变流器）的设计原理、控制策略以及并网要求。讨论MPPT（最大功率点跟踪）技术、电网支撑功能（如谐波补偿、电压跌落穿越）等关键技术。 第十二章：电动汽车驱动系统 本章将深入分析电力电子技术在电动汽车（EV）和混合动力汽车（HEV）驱动系统中的核心作用。详细介绍电机控制器（逆变器）、DC-DC变换器（用于电池充电和车载电源）、车载充电机（OBC）的设计与挑战。重点探讨高效能电机驱动策略、能量回收制动、电池管理系统（BMS）的接口和通信。 第十三章：工业驱动与电机控制 本章将讲解电力电子在各种工业电机驱动中的应用，如感应电机、同步电机、直流电机等。重点介绍变频器（VFD）在调速、软启动、节能方面的作用。还将涉及伺服驱动、机器人驱动等高性能电机控制技术。 第十四章：智能电网中的电力电子技术 本章探讨电力电子技术在构建和优化智能电网中的重要角色。介绍柔性直流输电（HVDC）技术、统一潮流控制器（UPFC）、动态电压恢复器（DVR）等柔性交流输电系统（FACTS）装置。还将讨论分布式发电的接入、微电网的构建与控制、储能系统的集成等。 第十五章：电力电子系统集成设计理念与趋势 本章将总结前面各章节的内容，并展望电力电子技术的未来发展。强调多电平变换器、宽禁带半导体器件（SiC, GaN）的应用，以及数字化、智能化、集成化设计理念。探讨面向物联网（IoT）和工业4.0的电力电子系统解决方案，以及可持续能源发展和能源互联网的趋势。 本书内容旨在为读者提供一个扎实的电力电子理论基础，以及解决实际工程问题的能力，使其能够胜任电力电子领域相关的设计、研发和应用工作。
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