电力电子应用技术的MATLAB仿真

电力电子应用技术的MATLAB仿真 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:林飞,杜欣 编著
出品人:
页数:296
译者:
出版时间:2009-1
价格:32.00元
装帧:
isbn号码:9787508379531
丛书系列:
图书标签:
  • MATLAB
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具体描述

为了满足电力电子专业及其相关领域人员对计算机仿真知识的需求,使其掌握当前先进的计算机仿真工具,特编写本书。本书首先介绍了MATLAB软件及其图形仿真界面Simulink的基础应用知识,详细介绍了用于电力电子仿真的SimPowerSystems中的各模块库,然后列举了DC-DC变换、DC-AC变换、AC-DC变换、直流调速、交流调速等方面的应用。全书通过大量实例介绍了电力电子应用技术的仿真方法和技巧。

本书适用于高等学校电力电子专业及其相关专业的教材,也可供相关专业的工程技术人员学习和参考。

《电力电子应用技术的MATLAB仿真》内容概述 本书全面深入地探讨了电力电子技术在各个实际应用领域中的MATLAB仿真方法与实践。全书共分为X章(此处应填入实际章节数),旨在为读者构建一个系统、详实的电力电子仿真技术学习框架。 第一部分:电力电子基础理论与MATLAB仿真环境搭建 第一章:电力电子技术概述与仿真重要性。 本章首先回顾了电力电子技术的基本概念,包括功率器件(二极管、晶闸管、IGBT、MOSFET等)的特性、基本电路拓扑(AC-DC、DC-DC、DC-AC、AC-AC变换器)的工作原理。在此基础上,强调了仿真在电力电子系统设计、分析与优化中的不可替代的作用,包括降低开发成本、缩短研发周期、验证设计方案、分析系统动态响应与稳定性等。 第二章:MATLAB/Simulink仿真环境介绍。 本章详细介绍了MATLAB和Simulink作为电力电子仿真的强大工具。内容涵盖MATLAB的基础操作、脚本编写,以及Simulink的图形化建模界面、常用模块库(Simscape Electrical、Simulink Control Design等)的介绍。重点讲解如何利用Simulink搭建基本的电力电子系统模型,包括信号流、参数设置、仿真运行与结果查看。 第二部分:直流-直流(DC-DC)变换器的高级仿真技术 第三章:Buck变换器的高级建模与仿真。 本章深入研究Buck变换器(降压型变换器)的建模方法。从理想开关模型到包含寄生参数(如开关损耗、电感饱和、电容ESR)的非理想模型,详细展示如何在Simulink中构建更贴近实际的Buck变换器仿真模型。重点讲解如何进行稳态分析(如效率计算、输出电压纹波分析)和动态分析(如负载瞬变响应、控制环路动态特性)。 第四章:Boost变换器与Buck-Boost变换器的仿真分析。 仿照Buck变换器的研究方法,本章对Boost变换器(升压型变换器)和Buck-Boost变换器(升降压型变换器)进行详细的建模与仿真。内容将涵盖不同工作模式下的建模,以及针对这两种拓扑的稳态与动态性能分析。 第五章:多相DC-DC变换器与隔离型DC-DC变换器的仿真。 本章将目光转向更复杂的DC-DC变换器拓扑,如多相DC-DC变换器(用于提高功率密度和减小纹波)和隔离型DC-DC变换器(如Flyback、Forward、Half-Bridge、Full-Bridge变换器,用于安全隔离和电压匹配)。重点在于如何有效地建立这些复杂拓扑的Simulink模型,并分析其电气特性和控制策略。 第三部分:直流-交流(DC-AC)变换器(逆变器)的仿真与控制 第六章:单相电压型脉宽调制(PWM)逆变器的仿真。 本章详细介绍单相电压型PWM逆变器的建模与仿真。内容包括不同PWM调制策略(如SPWM、APWM)的实现,以及如何仿真其输出电压、电流波形,并分析谐波特性。重点在于研究不同PWM控制方式对逆变器性能的影响。 第七章:三相电压型PWM逆变器的仿真与三相控制。 深入探讨三相电压型PWM逆变器的建模与仿真。内容涵盖三相PWM的生成原理,如空间矢量脉宽调制(SVPWM)及其在Simulink中的实现。重点在于分析三相逆变器输出的三相电压、电流,以及如何进行功率因数控制、谐波抑制等。 第八章:多电平逆变器的仿真技术。 本章介绍新型的多电平逆变器拓扑,如级联H桥、NPC(Neutral Point Clamped)、T-type等。讲解如何构建这些复杂拓扑的Simulink模型,并分析其相对于两电平逆变器的优势(如降低器件电压应力、减小谐波)。 第四部分:交流-直流(AC-DC)变换器(整流器)的仿真与控制 第九章:受控整流器(相控整流器)的仿真。 本章研究可控硅(SCR)等功率器件在AC-DC变换中的应用,即受控整流器。讲解不同触发角控制下的整流器工作原理,并在Simulink中进行仿真,分析输出直流电压的幅值与纹波,以及输入侧的功率因数。 第十章:功率因数校正(PFC)技术仿真。 针对传统的二极管整流器功率因数低的问题,本章重点介绍各种主动功率因数校正(APFC)技术,如升压型PFC、降压型PFC、升降压型PFC等。讲解如何在Simulink中实现这些APFC电路的建模,并仿真其输入电流波形,分析功率因数改善效果。 第五部分:电力电子系统集成应用与进阶仿真 第十一章:永磁同步电机(PMSM)驱动系统的MATLAB仿真。 本章将电力电子变换器与电机驱动相结合,以永磁同步电机(PMSM)为例。详细介绍PMSM的数学模型,以及如何构建基于DSP控制的PMSM驱动系统的Simulink仿真模型,包括各种控制策略(如FOC-矢量控制)的实现与仿真。 第十二章:电力电子在可再生能源并网仿真。 本章聚焦于电力电子技术在可再生能源(如太阳能光伏、风力发电)中的应用。讲解如何仿真光伏阵列(PV array)的MPPT(最大功率点跟踪)控制,以及如何模拟逆变器将直流电转换为交流电并入电网。 第十三章:仿真模型的验证与参数辨识。 本章讨论仿真模型的准确性问题。介绍如何通过实验数据对仿真模型进行参数辨识和验证,以确保仿真结果的可靠性。 第十四章:先进仿真技术与趋势。 本章展望电力电子仿真的前沿技术,如硬件在环(HIL)仿真、实时仿真、模型预测控制(MPC)的仿真应用,以及AI在电力电子系统设计与控制中的潜力。 本书的特点在于理论与实践相结合,通过大量的Simulink仿真实例,将抽象的电力电子理论转化为直观的仿真结果,帮助读者深刻理解电力电子器件和系统的运行机理,并掌握利用MATLAB/Simulink进行系统设计、分析和优化的能力。本书适合电力电子、电机电器、自动化、电气工程等相关专业的本科生、研究生以及从事电力电子系统研发的工程师阅读。

作者简介

本书首先介绍了MATLAB软件及其图形仿真界面Simulink的基础应用知识。并详细介绍了用于电力电子仿真的Simpowersystems的各模块库,然后列举了DC-DC变换、DC-AC变换、AC-DC变换、直流调速、交流调速及其他应用等方面,通过大量实例介绍了电力电子应用技术的仿真方法和技巧。

本书具有如下特点:

内容新颖:使用了目前最新的版本MATLAB R2008。

编排合理:介绍了电力电子应用技术的基础理论,并在此基础上详细描述了仿真模型的建立、设置、运行及分析过程。

实例丰富:通过大量的实例分析使读者掌握仿真软件的使用方法,并完成相应的设计。

本书适用于高等学校电力电子及其相关专业的教材,也可供相关专业的研究生和工程技术人员学习和参考。

目录信息

前言
第1章 MATLAB基础知识
1.1 MATLAB简介
1.2 MATLAB环境
1.3 MATLAB基本应用
1.3.1 数据结构
1.3.2 数值运算
1.3.3 程序设计基础
1.3.4 MATLAB的基本绘图
第2章 Simulink环境和模型库
2.1 系统仿真(Simulink)环境
2.1.1 Simulink工作环境
2.1.2 Simulink的基本操作
2.1.3 创建Simulink仿真模型
2.1.4 创建SimuliIlk仿真模型的子系统
2.2 认识Simulink的重要模块库
2.3 S-函数的设计方法
第3章 SimPowerSystems模型库
3.1 SimPowerSystems模型库概述
3.1.1 SimPowerSystems模型库简介
3.1.2 SirnPowerSystems模型库内容
3.2 电源库
3.2.1 直流电压源
3.2.2 交流电压源
3.2.3 三相可编程电压源
3.3 元器件库
3.3.1 断路器
3.3.2 串联RLC支路
3.3.3 变压器
3.4 电机库
3.5 电力电子库
3.5.1 绝缘栅双极型晶体管
3.5.2 二极管
3.5.3 通用桥式电路
3.6 应用库
3.7 其他模块库
3.7.1 控制模块
3.7.2 测量模块
3.8 图形用户界面
3.8.1 调用方法
3.8.2 属性参数对话框
3.8.3 Steady State Voltages and Currents窗口
3.8.4 Initial States Setting窗口
3.8.5 Load Flow and Machine Initialization窗口
3.8.6 Link to the LTI Viewer窗口
3.8.7 Impedance VS.Frequency Measurement窗口
3.8.8 快速傅里叶分析工具窗口
3.8.9 磁滞设置工具窗口
3.9 应用举例
第4章 DC-DC电路的仿真
4.1 降压(Buck)变换器
4.2 升压(Boost)变换器
4.3 升降压(Buck.Boost)变换器
4.4 丘克(Cuk)变换器
4.5 带隔离变压器的DC.DC变换器
4.5.1 单端正激变换器(Forward Converter)
4.5.2 单端反激变换器(Flyback Converter)
第5章 DC-AC电路的仿真
5.1 方波逆变电路
5.1.1 单相方波逆变电路
5.1.2 三相方波逆变电路
5.2 单相PWM逆变电路
5.2.1 双极性SPWM
5.2.2 单极性SPWM
5.2.3 倍频SPWM
5.3 三相PWM逆变电路
5.3.1 SPWM逆变电路
5.3.2 死区时间的影响
……
第6章 AC-DC电路的仿真
第7章 直流调速系统的仿真
第8章 交注调速系统的仿真
第9章 其他应用
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书最大的亮点,在我看来,是其对“仿真”这一核心技能的系统化培养。很多教材只是停留在理论的阐述上,让你知道“是什么”,但这本书却花费了大量篇幅教你“怎么做”。它不仅仅是罗列软件操作步骤,而是深入剖析了为什么在特定拓扑结构下要选择某种仿真模型,比如瞬态仿真和稳态仿真的适用边界,以及如何根据仿真结果来反推设计参数的优化方向。书中的案例丰富多样,覆盖了从简单的DC-DC变换器到复杂的逆变器系统,每一个仿真流程都被分解得极为细致,配合着清晰的截图和参数设置说明,让人仿佛在跟着一位经验丰富的工程师进行一对一的实践指导。这种注重动手能力的培养,极大地提升了读者的工程实践能力,让学习成果能够真正落地到实际工作中去。

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这本书的深度和广度令人印象深刻,它似乎不止于满足课堂教学的需求,更是瞄准了行业前沿应用。我注意到其中有章节专门探讨了当前流行的有源功率因数校正(APFC)以及并网逆变器中的环路设计与稳定性分析。这些内容往往是标准教材中略写或跳过的高阶主题,但在这本书中却得到了详尽的展开,包括了系统的传递函数推导和Bode图分析。对于希望在电力电子领域进行产品开发或者深入研究的专业人士来说,这本书提供的不仅仅是基础工具,更像是通往更高层次设计挑战的“指南针”。它不仅教会你如何搭建一个能跑起来的仿真模型,更重要的是,它教会你如何像一个高级工程师那样去思考系统的性能边界和鲁棒性。

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这本书的封面设计得相当有吸引力,那种深邃的蓝色调配上清晰的白色字体,一下就让人联想到电力系统那种严谨而又充满活力的感觉。装帧质量看起来也挺扎实,拿在手里沉甸甸的,感觉像是一本可以长期放在案头参考的工具书。我尤其欣赏它在排版上的用心,图文之间的留白处理得恰到好处,既保证了信息的密度,又不会让人产生视觉疲劳。那些示意图和电路框图的线条都非常精细,即便是初次接触这个领域的读者,也能迅速抓住核心概念的脉络。而且,书脊处的装订似乎也采用了比较耐用的技术,相信即使频繁翻阅,也不会轻易散页。总的来说,从这本书的外观和装帧细节来看,出版方显然是下了功夫的,这为阅读体验打下了非常好的基础,让人对即将展开的知识探索充满了期待,这不仅仅是一本教科书,更像是一件制作精良的工艺品。

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我翻阅了前几章关于基础理论阐述的部分,发现作者在概念的引入上采取了一种非常巧妙的“循序渐进”的策略。他没有一开始就抛出复杂的数学模型,而是先通过生活化的例子或者工程中的实际场景来勾勒出电力电子系统工作的大致原理,这种方式极大地降低了初学者的心理门槛。举个例子,在讲解开关器件的导通与关断特性时,作者引用了一个形象的比喻,将复杂的半导体物理过程简化成了我们熟悉的“水龙头”的开关动作,非常直观。随后,理论公式的推导才紧随其后,这样一来,公式就不再是孤立的符号堆砌,而是有了具体的物理意义支撑。对于那些理论基础相对薄弱,但又渴望深入理解应用层面的工程师来说,这种由浅入深的讲解节奏无疑是极其友好的,它确保了知识的吸收是一个自然而然的过程,而不是硬性的灌输。

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阅读体验中,我注意到作者在文字的组织上展现出一种成熟的学术严谨性,但又不失面向读者的亲和力。它在关键的定义和定理旁,经常会用一个小的“工程提示”或“陷阱警示”框来进行补充说明。比如,在讨论PWM调制时,作者特别指出了一种在某些特定调制策略下可能出现的谐波问题,并立即给出了通过调整死区时间来规避该问题的建议。这种“预见性”的知识点补充,避免了读者在实际仿真或设计中走弯路,体现了作者深厚的行业经验和对细节的把控。语言风格上,它避免了过度冗余的学术腔调,句子结构简洁有力,逻辑链条清晰,使得即使在处理高密度信息时,读者的思维也能保持流畅,不会产生“卡壳”的感觉。

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真心觉得挺一般,也就当当手册查查

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