变频器从原理到完全应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:龚仲华

出品人:

页数:578

译者:

出版时间:2009-10

价格:59.00元

装帧:

isbn号码:9787115201294

丛书系列:

图书标签:

• 变频器
• 电力电子
• 电机控制
• 工业自动化
• 驱动技术
• 电气工程
• 节能技术
• 故障诊断
• 应用案例
• 维修实践

《现代电力电子技术：从器件到系统设计》 本书旨在全面深入地探讨现代电力电子技术的核心理论、关键器件及其在各类系统中的应用。 本书内容涵盖电力电子技术的基础理论框架、关键功率半导体器件的特性与驱动、经典及新型拓扑结构的分析与控制，以及面向特定应用领域（如电机驱动、电源系统、新能源接入）的工程实践与设计方法。 第一部分：电力电子学基础与器件原理 本部分首先构建电力电子学的理论基础，重点阐述电能变换的基本模式（交-直、直-交、交-交、直-直变换）的物理本质、数学模型及其分析方法。随后，深入剖析构成电力电子系统的核心——功率半导体器件。 1. 基础理论与分析方法： 详细介绍开关损耗、导通损耗的计算模型，以及热管理在器件可靠性中的重要性。对不同拓扑结构的稳态和动态特性进行傅里叶分析和状态空间建模，为后续的控制系统设计提供坚实的基础。探讨了PWM（脉宽调制）技术的多样性，包括正弦波PWM、矢量控制下的空间矢量调制（SVM）及其在三相系统中的应用优势。 2. 关键功率半导体器件深度解析： 本书对当前主流及前沿功率半导体器件进行了详尽的对比和分析，着重讲解其物理结构、工作机制、参数指标（如$ ext{d}V/ ext{d}t$承受能力、短路能力、开关速度等）。 二极管与晶闸管（SCR）： 经典器件的恢复特性、门极控制机制及其在早期的整流电路中的作用。 功率MOSFET与IGBT： 深入剖析导通电阻$R_{ ext{DS(on)}}$的温度依赖性、$ ext{d}V/ ext{d}t$效应下的米勒平台问题，以及IGBT的电流拖尾现象。重点讲解栅极驱动电路的设计，包括隔离、米勒箝位以及如何有效抑制开关振荡。 新型宽禁带器件（SiC MOSFET与GaN HEMT）： 详述碳化硅和氮化镓材料的独特优势，如更高的击穿电场、更低的开关损耗。分析其在高频、高功率密度应用中的可行性，以及在驱动和布局设计上需要克服的特定挑战（如栅极氧化层可靠性、寄生电感的敏感性）。 第二部分：经典与现代电路拓扑结构 本部分系统梳理了电力电子变换器的主要拓扑结构，侧重于其在不同应用场景下的适用性、效率和复杂性权衡。 1. 直流斩波电路（DC-DC）： 全面覆盖降压（Buck）、升压（Boost）、降压-升压（Buck-Boost）等基本拓扑。引入非隔离式和隔离式（如正激、反激、半桥、全桥LLC谐振变换器）的结构原理，详细分析LLC谐振变换器在实现零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）过程中的能量传递路径、工作模态划分及频率控制策略。 2. 交流变换器： 深入研究单相和三相逆变器。重点分析电压源逆变器（VSI）和电流源逆变器（CSI）的结构特点、调制方法（正弦调制、空间矢量调制）。对多电平逆变器（如NPC、FPC、CHB）的拓扑优势、电压平衡控制、直流侧电容的均压技术进行了详尽阐述，强调其在降低谐波、提高输出质量方面的工程价值。 3. 矩阵变换器（Matrix Converters）： 作为直接交流调压（DC-less）方案，本书详细介绍了矩阵变换器的拓扑结构、开关器件的排列组合，以及其关键的输入/输出电压、电流的调制策略，特别是虚拟矢量调制（VVM）技术，分析其在高频直接交流驱动中的潜力与挑战。 第三部分：控制系统与工程实现 电力电子系统的性能优化严重依赖于先进的控制技术。本部分将理论分析与实际控制相结合。 1. 经典控制理论在电力电子中的应用： 讲解如何利用传递函数、根轨迹、波特图等经典方法对变换器进行小信号建模。详细分析基于PID控制器的设计流程，包括如何根据系统带宽、相位裕度等指标进行参数整定，以及如何处理开关系统的离散化问题。 2. 数字控制与现代控制策略： 重点介绍基于DSP/FPGA的数字控制实现。深入探讨了滞环控制、平均电流模控制（Average Current Mode Control）等电流环控制策略，以及如何设计前馈补偿以提高系统对输入电压扰动的快速响应能力。 3. 功率因数校正（PFC）与有源滤波： 系统讲解单级和两级PFC电路的工作原理，包括升压式PFC和CCM/DCM工作模式的控制设计。讨论无源、有源和混合型功率因数校正技术，以及基于PWM逆变器的并联型和串联型有源电力滤波器（APF）的控制算法，用于抑制电网谐波和补偿无功功率。 第四部分：特定应用系统设计实例 本部分聚焦于电力电子技术在现代工程领域的具体落地，强调系统级的集成与优化。 1. 电机驱动系统： 详细阐述永磁同步电机（PMSM）和异步电机（IM）的矢量控制（Field-Oriented Control, FOC）原理，包括磁链观测器、转矩环与电流环的级联设计。讨论直接转矩控制（DTC）与FOC在动态性能、开关频率利用上的优劣对比，以及高压大功率驱动系统中的器件选型与散热设计。 2. 新能源并网与储能系统： 分析光伏逆变器（尤其是多电平拓扑在MW级应用中的优势）和风力发电机的变流器拓扑结构（如双馈感应发电机DFIG、全功率变流器PMSG）。对电网与并网逆变器之间的阻抗匹配、次谐波抑制以及暂态稳定控制（如虚拟同步机VSM技术）进行深入探讨。 3. 高密度电源设计： 讲解如何通过提高开关频率、采用先进的散热技术（如液体冷却、叠层母线技术）以及优化磁性元件（变压器、电感）的集成设计，实现电源系统的功率密度突破。分析高频工作对电磁兼容性（EMC）设计带来的新挑战及其对策。 本书内容结构严谨，逻辑清晰，理论深度足以支撑研究生阶段的学习与研究，同时又注重工程实例的剖析，是电力电子领域工程技术人员、科研人员及相关专业师生的重要参考书。

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翻开这本书，我仿佛看到了一幅宏大的工业自动化图景在我眼前徐徐展开。我猜想这本书不仅仅局限于讲解变频器的技术细节，更可能探讨了变频器在整个工业生产流程中的战略地位和发展趋势。我希望书中能够深入分析变频器在节能减排、提高生产效率、降低运行成本等方面的宏观效益，并结合国家政策和行业发展方向，阐述变频器技术的未来发展前景。我特别关注书中关于“智能化”和“数字化”变频器的部分，这些是工业4.0时代的重要组成部分，我希望能够了解最新的技术动向和应用前景。我还期待书中能够分享一些关于变频器在新能源、轨道交通、智能制造等新兴领域的应用案例，这些能够拓宽我的视野，让我对变频器技术的应用潜力有更深的认识。总而言之，我希望这本书能够帮助我站在更高的维度去理解变频器技术，不仅掌握其“术”，更能洞察其“道”，成为一名对行业发展有深刻见解的专业人士。

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这本书的封面设计我第一眼就觉得非常吸引人，那种科技感和专业感扑面而来，仿佛我捧在手里的是一本穿越时空的宝典，将我引向未知的技术殿堂。拿到书的时候，我迫不及待地翻开，希望能够立刻进入变频器的奇妙世界。我一直对工业自动化领域有着浓厚的兴趣，尤其是那些能够优化能源利用、提升生产效率的设备，而变频器无疑是其中的翘楚。我尤其好奇它背后复杂的电力电子技术是如何实现对电机速度的精确控制，以及在各种工业场景下，它又是如何发挥至关重要的作用的。我设想这本书会深入浅出地讲解变频器的基本工作原理，从最基础的电力转换到复杂的控制算法，一步步揭示它的奥秘。同时，我也期待它能分享一些真实的工业应用案例，让我能够将理论知识与实际生产联系起来，理解变频器在不同行业，比如纺织、冶金、化工等领域是如何大显身手的。我希望这本书不仅能让我“知其然”，更能让我“知其所以然”，成为我探索工业自动化道路上的得力助手，为我未来的职业发展打下坚实的基础。

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我被这本书的实用导向深深吸引。虽然我并非电子工程专业的科班出身，但我在实际工作中经常接触到变频器，并且深感掌握其应用技巧的重要性。我希望这本书能够提供大量贴近实际的案例分析，例如在不同负载特性下如何选择合适的变频器型号，如何进行有效的参数设置以达到最佳的节能效果，以及如何处理常见的运行故障和排除方法。我特别关注书中关于“软启动”、“PID控制”等实用功能的讲解，这些功能在日常工作中能够大大提高设备运行的平稳性和效率。此外，我也期待书中能够有一些关于变频器选型、安装调试、维护保养方面的指导性内容，这些都是我作为一名一线工程师非常急需的知识。如果书中还能包含一些关于变频器与其他自动化设备，如PLC、HMI等进行集成的案例，那对我来说更是锦上添花。我希望这本书能成为我工作中的“一本通”，让我能够快速上手，解决实际问题，成为一名更优秀的自动化工程师。

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这本书的气质非常独特，给我的感觉更像是一位经验丰富的工程师在娓娓道来。我设想书中不会充斥着枯燥的理论公式，而是更多地融入作者多年实践的经验和心得。我期待书中能够分享一些“小技巧”和“窍门”，比如如何规避常见的选型误区，如何快速诊断变频器的故障原因，如何在有限的资源下实现最优的控制效果等等。我特别喜欢那些能够引发思考的章节，比如探讨变频器在不同行业应用中的“痛点”以及作者提出的解决方案。我猜想书中可能会有大量的图示和流程图，将复杂的概念具象化，让我更容易理解。我还希望书中能够提到一些关于变频器选型软件的使用技巧，以及如何利用现有的工具进行性能评估。总而言之，我希望这本书能够成为我成长道路上的“良师益友”，不仅传授知识，更能启发思维，让我能够以更成熟、更专业的视角去理解和应用变频器技术。

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这本书给我最深刻的印象是其严谨的学术态度和扎实的理论功底。从我翻阅的目录和章节标题来看，它似乎涵盖了变频器技术的方方面面，从基础的半导体器件特性，到复杂的PWM调制策略，再到各种保护和通信接口的实现，都进行了详细的阐述。我特别关注了其中关于“矢量控制”和“直接转矩控制”的部分，这些高级控制算法一直是我的一个研究重点，我想了解作者是如何将其原理和实际应用结合起来进行讲解的。我猜测书中应该会有大量的数学推导和电路图分析，这对于我这样喜欢钻研技术的读者来说，无疑是极大的福音。此外，我也对书中可能包含的仿真分析和实验验证部分充满期待，如果能看到实际的仿真波形和实验数据，那将极大地加深我对变频器工作过程的理解，让我能够更自信地进行技术选型和故障排查。总而言之，我希望这本书能够成为我技术提升的“催化剂”，帮助我突破现有瓶颈，在变频器技术的学习道路上更上一层楼。

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