具体描述
本书主要针对当前变频器在工业企业的应用。
主要内容包括：变频技术概述，讲述变频器的基本知识以及变频技术的理论；工业变频器结构，讲述工业变频器的硬件结构，力争使读者理解清楚工业变频器的各功能块的构成以及每部分功能，熟悉各部分硬件实现的元器件的工作原理及检测方法；变频器的功能参数，以富士和西门子变频器为例详解所有变频器参数的意义以及设置方法；变频系统的实现，详细讲述实现一个实际的变频控制系统所需要进行的工作，包括变频器选型、变频器外电路元器件的作用、控制电路的设计、各种参数设置；变频器的安装及维护，对变频器安装及维护方面的问题做尽可能全面地介绍；变频器应用实例，讲述变频器在几个行业的应用实例。本书可作为高职高专院校电气工程及自动化专业、机电一体化专业、自动控制专业及相关专业的教材，也可作为工业企业相关技术人员的实用的参考资料。
好的，这是一份关于《工业变频器原理及应用》的图书简介，内容涵盖了该领域的核心知识，但严格避开直接介绍“工业变频器原理及应用”这一主题本身。 --- 深入探讨现代电力电子技术在能源转换与控制领域的革新 《先进电力电子变换器设计与控制策略》 本书导读： 在当前全球能源结构转型与工业自动化加速的背景下，电力电子技术已成为支撑现代电力系统高效运行与设备智能控制的基石。本书聚焦于先进电力电子变换器的理论前沿、系统级设计方法以及复杂的控制算法实现，旨在为从事电力电子系统研发、设备制造和电力系统优化的工程师与研究人员提供一份详实的参考指南。 本书的编写遵循从基础理论到前沿应用的逻辑，重点剖析了各类新兴拓扑结构在不同工况下的性能表现、损耗分析与热管理策略。我们相信，理解这些核心技术，是推动下一代工业驱动、可再生能源并网以及高精度电源系统发展的关键。 --- 第一部分：电力电子器件与高频开关技术基础 本部分系统回顾了现代电力电子领域中关键半导体器件的物理特性、耐压能力、开关速度限制及其在不同功率等级应用中的选型标准。 1.1 功率半导体器件的演进与特性分析： 详细对比了传统的双极型晶体管（BJT）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）和最新一代的碳化硅（SiC）MOSFET、氮化镓（GaN）器件。重点分析了这些器件在快速开关、导通损耗、热阻抗等关键性能指标上的差异，以及它们如何影响整个变换器的效率和工作频率上限。 1.2 高频开关对磁性元件的影响： 随着开关频率的提高，传统铁氧体材料面临的饱和磁通密度、涡流损耗和温升问题日益突出。本章深入探讨了新型纳米晶合金、金属玻璃等先进磁性材料在设计高频电感器和变压器中的应用。内容包括磁芯损耗建模、绕组设计中的集肤效应与邻近效应校正，以及一体化磁学设计对减小系统体积和寄生参数的重要性。 1.3 驱动电路与保护机制： 高效、可靠的驱动电路是保障功率器件安全运行的生命线。本章详细阐述了高压侧与低压侧驱动隔离技术、米勒效应抑制策略、以及欠压锁定（UVLO）、过流保护（OCP）和短路保护（SCP）的实时检测与快速响应回路设计。 --- 第二部分：先进拓扑结构与系统级建模 本部分将目光投向电力电子系统设计的核心——变换器拓扑结构的选择与数学模型的建立。本书着重分析了那些在特定应用中展现出显著优势的非传统结构。 2.1 串联与并联多电平技术： 对于高压大功率应用，多电平技术是降低开关应力、改善输出波形质量的有效手段。本书详细介绍了中点钳位（NPC）、飞跨电容（FSC）以及混合级联H桥（CHB）等拓扑的结构特点、冗余度设计和电容均衡控制策略。侧重于在不同载波调制方式下，如何优化器件的电压应力分配。 2.2 矩阵变换器（Matrix Converters, MC）： 作为直接交流到交流（AC/AC）变换的代表，矩阵变换器因其无需直流环节和电解电容的潜力而受到广泛关注。本章详细解析了三相矩阵变换器的调制方法（如虚拟矢量控制、扇区选择法），以及在输入侧谐波抑制和输出电压控制方面的挑战与解决方案。 2.3 双有源桥（Dual Active Bridge, DAB）变换器的高效运行： DAB变换器在隔离式直流电压变换中表现出色。本书专注于解析其在不同负载和输入电压波动下的移相角控制、相位调制优化以及如何设计出具有最低循环电流和最高峰值效率的传输协议。同时，探讨了在SiC器件驱动下DAB的轻载性能提升方案。 --- 第三部分：数字化控制与实时性能优化 现代电力电子系统的性能高度依赖于先进的数字控制技术。本部分聚焦于从理论建模到DSP/FPGA实现的全过程。 3.1 状态空间建模与解耦控制： 系统动态特性的准确建模是设计高性能控制器的前提。本章介绍了基于平均状态空间模型的建立方法，并针对多输入多输出（MIMO）系统，讲解了如极点配置、线性二次调节器（LQR）等现代控制理论在电力电子系统中的应用，以实现输入/输出的快速解耦控制。 3.2 脉冲宽度调制（PWM）的新发展： 除了传统的正弦PWM和空间矢量调制（SVM），本书深入研究了面向高频开关和低谐波要求的调制技术，包括： 无开关频率调制（SVPWM的改进）： 旨在最小化开关次数，降低开关损耗。 随机脉宽调制（Random PWM）： 用于分散谐波频谱，降低特定频率的EMI峰值。 死区时间补偿技术： 针对非线性系统中的驱动延迟，提出基于观测器的实时补偿方案。 3.3 基于观测器的状态估计与参数辨识： 在复杂系统（如电机驱动系统或并网逆变器）中，精确测量所有内部状态变量往往不切实际。本章介绍了几种鲁棒的观测器设计方法，如卡尔曼滤波器（Kalman Filter, KF）及其扩展形式（EKF），用于在线估计电流、转矩或内部环路状态。此外，还探讨了如何利用在线数据对系统中的关键参数（如电机电阻、电感）进行实时辨识和自适应调整。 --- 第四部分：工业应用中的可靠性与电磁兼容性（EMC） 高性能电力电子设备必须在严苛的工业环境中长期稳定运行。本部分关注系统可靠性、故障诊断和电磁兼容性设计。 4.1 长期可靠性与热管理： 详细分析了器件老化机制（如栅氧化层击穿、热循环疲劳）对系统寿命的影响。重点介绍了基于热阻网络模型的瞬态热仿真方法，以及液冷、相变材料等先进散热技术在紧凑型大功率模块中的应用。 4.2 故障诊断与容错控制： 系统级容错能力是提高工业设备可用性的关键。本章涵盖了对功率器件失效的实时监测技术（如基于电压/电流特征的异常检测），以及在发生单相或单臂器件失效后，控制系统如何通过重构调制策略或切换到降额运行模式，确保系统不立即停机。 4.3 电磁兼容性设计准则： 高频开关是主要的噪声源。本书从PCB布局、屏蔽设计和滤波网络构建三个层面，系统阐述了抑制传导和辐射干扰的工程实践。内容包括共模/差模噪声的产生机理分析、低阻抗回流路径设计、以及针对高频开关节点引脚的去耦方案。 --- 本书特点： 本书不仅提供了扎实的理论基础，更融入了大量工程实例和基于MATLAB/Simulink及实验平台的验证结果。它致力于弥合电力电子理论研究与工业实践之间的鸿沟，是电力电子工程师进阶学习的必备工具书。
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