Inductors And Transformers For Power Electronics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Marcel Dekker Inc

作者:Van Den Bossche, Alex/ Valchev, Vencislav Cekov/ Bossche, Alex Van Den

出品人:

页数:447

译者:

出版时间:

价格:1395.00元

装帧:HRD

isbn号码:9781574446791

丛书系列:

图书标签:

• Power Electronics
• Inductors
• Transformers
• Magnetic Components
• Circuit Design
• Energy Storage
• Power Conversion
• Electrical Engineering
• Renewable Energy
• High Frequency

电磁学与电路理论前沿探索：面向下一代电力电子系统的设计与优化 本书聚焦于电力电子领域中核心元件的物理机制、先进设计方法以及系统级集成策略，旨在为研究人员、工程师和高级技术人员提供一套全面且深入的理论框架与实践指导。 本书的探讨范畴完全围绕如何超越传统电磁元件的性能瓶颈，以满足日益严苛的功率密度、效率和动态响应要求。 第一部分：基础理论的深化与模型精确化 本部分从更微观的层面审视了电磁现象，超越了经典的集总参数模型，深入到分布式参数系统和非线性磁性材料的本构关系。 1. 磁性材料的微观结构与宏观响应： 详细分析了铁氧体、坡莫合金、非晶合金以及新型纳米晶磁芯材料的畴壁运动、磁致伸缩效应与磁滞回线形成机理。重点探讨了高频条件下，由于趋肤效应、涡流损耗和磁致伸缩引起的动态磁化过程的非线性行为。引入了先进的Jiles-Atherton模型及其在有限元分析（FEA）中的高效实现方法，用以精确预测磁芯在极端工作点下的温度依赖性损耗和饱和特性。此外，讨论了材料选择对宽禁带半导体（如SiC和GaN）器件开关瞬态的影响。 2. 耦合电磁场与热流场的协同分析： 深入研究了功率电子系统中电磁元件（如导体、绕组、磁芯）内部的能量耗散机制。建立了多物理场耦合模型，精确计算了高频电流密度分布导致的集肤和邻近效应，以及这些效应如何与热传导和热对流耦合，共同决定了元件的长期可靠性。重点分析了绕组间的杂散电容和电感对高频噪声（EMI/EMC）的影响，并提出了基于场路协同仿真（FES/MLS）的优化设计流程，以最小化高频纹波和尖峰电压。 3. 寄生参数的精确辨识与建模： 传统方法往往低估了高频下的寄生电感和电容。本章详细介绍了几种非侵入式（如TDR/TDT）和侵入式（如LCR表扩展测量）的参数辨识技术。针对复杂的绕组结构（如Litz线、箔式绕组），建立了考虑几何结构的三维电容模型，并提出了针对高频谐振模式的等效电路模型，该模型能够更准确地预测元件在兆赫兹范围内的性能衰减。 第二部分：面向高频化与集成化的元件设计新范式 本部分着重于将先进的材料科学和制造技术应用于功率电子元件的设计，以实现更高的功率密度和更低的系统成本。 1. 功率密度驱动下的绕组优化策略： 探讨了超越传统Litz线技术的下一代绕组结构。详细分析了平面变压器中层间绝缘和导体排列对耦合系数的影响。引入了3D打印（增材制造）技术在创建复杂冷却通道和精确绕组几何结构中的潜力，特别是在解决三维热点分布问题上的应用。研究了自适应绕组拓扑，以平衡不同匝间电压下的局部电场强度。 2. 磁性元件的结构创新与热管理集成： 深入剖析了集成式磁性元件（如将磁芯与散热器直接耦合、或使用导热磁芯）的设计挑战。重点研究了非传统的磁路结构，如多孔磁芯、磁屏蔽集成设计以及空心磁芯在特定高功率密度应用中的可行性。提出了基于浸没式冷却技术（如介电液体冷却）的磁性元件热界面材料选择和封装策略，以将元件工作温度控制在材料的安全边界内。 3. 脉冲功率与宽禁带器件驱动的开关性能匹配： 针对GaN和SiC器件的纳秒级开关速度，设计了能够快速响应dv/dt和di/dt的磁性元件。分析了元件的瞬态电感特性，以及如何通过优化磁芯几何形状来降低瞬态电压过冲。讨论了在硬开关与软开关拓扑中，元件设计对系统整体损耗分布的影响。 第三部分：系统级优化与可靠性评估 本部分将视野从单个元件扩展到整个功率转换系统，关注元件间的相互作用、控制策略以及长期运行的可靠性。 1. 电磁兼容性（EMC）与噪声抑制： 将磁性元件设计与系统级的EMC要求相结合。分析了高频电流环路中的共模和差模噪声源，特别是由于元件封装和布局引起的寄生耦合路径。提出了通过优化磁芯的接地结构、增加局部屏蔽层以及使用特定阻尼技术来主动抑制噪声辐射的有效方法，确保系统满足严格的传导和辐射标准。 2. 基于寿命模型和数据驱动的可靠性预测： 探讨了电力电子元件在长期运行中，由于热循环、机械应力（如振动和声学噪声）和电气老化导致性能漂移的机理。建立了基于物理机理的寿命模型（PHM），用于预测磁芯裂纹、绕组绝缘退化和连接点失效的概率。引入了基于实时监测数据的状态评估技术，实现对关键磁性元件的预测性维护。 3. 模块化与标准化封装对磁性元件的影响： 讨论了面向中压直流（MVDC）和高频直流链路的功率模块化趋势对磁性元件带来的挑战。研究了在标准封装尺寸内，如何最大化磁能密度，包括使用薄膜技术和集成传感器。分析了不同封装材料（如环氧树脂、陶瓷基板）的热膨胀系数失配对内部应力场的影响，并提出了减轻界面应力的设计准则。 总结： 本书通过对电磁学、材料科学、热力学和系统工程的交叉融合，提供了一套完整的、面向未来电力电子系统需求的磁性元件设计方法论。它不仅仅是关于如何计算电感和匝数，更是关于如何在极端工作条件下，通过精密的物理建模和前沿的制造工艺，突破现有性能极限，实现真正的智能化、高密度、高可靠性的电能转换。 本书内容旨在指导读者掌握设计下一代电力电子核心磁性元件的关键技术和理论深度。

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