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页数:356

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出版时间:2009-4

价格:46.00元

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isbn号码:9787121084751

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• 变换器
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电力电子技术前沿：智能电网与功率半导体器件深度解析 本书聚焦于当代电力电子技术发展的前沿领域，深入探讨了服务于智能电网和新能源并网的系统级设计挑战，并对下一代功率半导体器件的特性与应用进行了详尽的分析。全书内容围绕如何构建更高效、更可靠、更具适应性的电力电子系统展开。 --- 第一部分：智能电网中的关键电力电子接口 本部分着眼于现代电力系统（智能电网）对电力电子设备提出的核心需求，即高功率密度、快速动态响应和多功能集成。 第一章：先进电能质量控制与有源电力滤波器（APF） 本章系统梳理了电能质量问题的根源及其在现代电网中的危害，特别是高比例电力电子负载带来的谐波电流和电压波动。重点介绍了级联H桥（CHB）变流器和模块化多电平变流器（MMC）在实现高精度电能质量治理方面的优势。详细阐述了基于同步旋转参考系（dq-frame）的快速电流和电压控制策略，包括如何设计高带宽的电流环以抑制瞬态扰动。章节末尾深入分析了非线性控制在增强系统鲁棒性方面的应用，例如滑模控制在抑制外部干扰下的表现。 第二章：高压直流输电（HVDC）系统中的变流技术 本章详细剖析了不同拓扑结构HVDC系统的特点，包括电压源换流器（VSC）-HVDC与传统基于晶闸管的系统。重点分析了VSC-HVDC的核心——脉冲宽度调制（PWM）技术在换流器中的具体实现，如SVPWM（空间矢量脉宽调制）与低谐波调制方案。探讨了串联H桥拓扑在实现高压、低开关损耗方面的设计考量，包括直流侧电容的均压技术和开环/闭环启动流程。此外，对故障穿越能力（FTC）进行了深入的数学建模与仿真验证，解释了在电网发生短路或电压跌落时，变流器如何维持直流母线电压稳定。 第三章：分布式能源并网与微电网管理 本章深入研究了光伏（PV）逆变器和风力发电机变流器的并网控制技术。详细介绍了最大功率点跟踪（MPPT）算法的演进，从传统的扰动与观察法到更先进的基于模型的预测控制（MPC）方法。针对微电网，本章阐述了无功功率下垂控制（Droop Control）的设计原理，以及在孤岛模式与并网模式之间实现平滑切换（Seamless Transfer）所需的控制逻辑和保护机制。特别关注了基于虚拟同步发电机（VSG）技术，使并网逆变器具备传统同步发电机的惯量和阻尼特性，以提升电网动态稳定性。 --- 第二部分：下一代功率半导体器件与热管理 本部分将研究的焦点转向系统性能提升的物理基础——功率开关器件，并探讨如何在高功率密度下实现可靠的热管理。 第四章：宽禁带半导体器件的特性与应用 本章聚焦于碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）MOSFET及肖特基二极管的物理特性对比。详细分析了其相对于传统硅基器件在导通电阻、开关速度和耐高温能力上的代际优势。深入讨论了栅极驱动对SiC/GaN器件性能的影响，如米勒平台（Miller Plateau）的抑制、开关损耗的精确计算以及瞬态dv/dt对栅氧的冲击。阐述了在兆赫兹（MHz）级开关频率下，器件封装（Package）对寄生电感和EMI/EMC的影响。 第五章：高效散热与热-电耦合建模 随着功率密度不断提高，热管理成为系统可靠性的瓶颈。本章提供了一套系统的热设计方法论。首先，介绍了瞬态热阻抗模型的建立，并解释了如何利用该模型预测器件在周期性工作下的结温。其次，详细分析了不同冷却技术的应用场景：从自然冷却、强制风冷到液冷技术（如微通道液冷板）在兆瓦级应用中的部署。引入了热-电耦合仿真的概念，探讨了温度变化如何影响半导体材料的导通电阻和阈值电压，从而对控制精度产生反馈效应。 第六章：高频磁性元件设计与集成 在开关频率大幅提高的背景下，磁性元件（电感器和变压器）的设计面临新的挑战。本章从集肤效应和邻近效应对绕组损耗的影响入手，指导读者进行高频优化设计。详细介绍了铁氧体材料（如MnZn系列）在高频下的磁化曲线与损耗特性，并针对不同拓扑（如LLC谐振变换器或T型拓扑）优化磁芯的形状和气隙的设置。探讨了3D打印技术在实现定制化高频磁性元件中的潜力，以减小元件体积并优化散热路径。 --- 第三部分：面向特定应用的高级变换器拓扑 本部分侧重于针对特定工业和电动汽车应用的、具备高度集成化和高效率特性的变换器拓扑结构。 第七章：高密度DC/DC变换器拓扑 本章分析了隔离式DC/DC变换器的拓扑演进，重点研究了LLC谐振变换器在实现零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）方面的优化。深入探讨了LLC变换器在宽输入电压范围（如电动汽车电池包）下的频率解耦控制策略，以确保系统在所有工况下都能保持高效率。此外，对比了基于相移控制的全桥/半桥相移串联谐振（PS-LLC）拓扑在功率分配和动态响应上的差异。 第八章：电动汽车牵引逆变器与电机驱动 本章专注于电动汽车（EV）牵引系统的核心——三相逆变器。详细分析了三电平（NPC, TNPC）拓扑在提高输出电压质量和降低器件电压应力方面的优势。着重讲解了磁场定向控制（FOC）在永磁同步电机（PMSM）驱动中的应用，包括如何实时估计转子位置和优化磁链电流轨迹。讨论了系统层面的热安全裕度设计，以及在电池欠压或过温情况下，牵引逆变器的降额运行策略。 第九章：矩阵式变流器（Matrix Converter）的控制与实现 本章作为高功率密度变换器的前沿代表，详细介绍了矩阵式变流器的基本结构及其固有的无直流环节优势。重点分析了直接调制技术（如扇区选择法和虚拟矢量法），并对比了其与传统PWM逆变器在谐波特性和共模电压（CMV）抑制方面的优劣。探讨了矩阵式变流器在无风扇、高可靠性应用（如航空航天）中的潜力，以及其在实现复杂多相电机控制中的应用前景。 --- 本书旨在为电力电子工程师、系统设计人员和研究生提供一套全面、深入、且面向实际工程挑战的理论指导与设计工具，助力于推动新一代高效能电力电子系统的研发与部署。

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这本书的封面设计非常吸引人，简洁大气的风格，加上“高效变换器设计与应用电路”这样既专业又实用的书名，立刻激起了我深入了解的兴趣。我是一名电子工程专业的学生，在学习电源技术时，常常被各种复杂的变换器拓扑结构和控制策略弄得眼花缭乱。尤其是在实际项目中，如何选择最适合的变换器类型，如何设计出高效率、低损耗的电路，是摆在我面前的一大难题。我期待这本书能够为我提供清晰的思路和实用的方法，帮助我解决在电路设计过程中遇到的瓶颈。书中是否会涵盖各种主流的DC-DC变换器，比如Buck、Boost、Buck-Boost以及更复杂的SEPIC、Cuk等？它们各自的优缺点是什么？在不同应用场景下，我们又该如何权衡选择？这些都是我非常关注的问题。另外，我非常好奇书中对于“高效”的定义和实现方法。是通过优化的拓扑结构？还是精巧的控制算法？亦或是元器件的选择和布局？我希望能从书中找到答案，不仅仅是理论上的阐述，更希望有详细的设计步骤和计算方法，最好还能附带一些实际的案例分析，这样我就能更好地理解和掌握这些知识。这本书的出版，无疑为我这样的学习者提供了一本宝贵的参考资料，我非常期待它能成为我学术和工程实践上的得力助手。

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我在学习无线通信技术时，经常遇到功耗优化的问题。尤其是在基站、射频前端等需要持续稳定供电且对效率有很高要求的场合，高效的电源变换器扮演着至关重要的角色。我非常期待这本书能够为我提供一些关于如何在无线通信系统中实现低功耗、高效率电源设计的见解。书中是否会涵盖针对RF应用优化的DC-DC变换器拓扑？例如，如何设计低噪声、低纹波的电源，以避免对敏感的RF信号产生干扰？我特别想了解书中在“应用电路”部分，是否会提供一些针对低功耗基站、IoT通信模块、或者便携式通信设备的电源设计实例。这些实例需要详细阐述元器件的选择，例如如何选择低ESR的电容，如何设计高效的电感，以及如何优化PCB布局来减小寄生参数。此外，我希望书中能够深入探讨如何实现宽输入电压范围内的稳定供电，以及如何在不同工作模式下（如待机、正常工作、高功率发射）实现高效的电源管理。对于通信设备而言，稳定性和效率同样重要，我期待书中能够在这两个方面都提供深入的指导。这本书的出现，对我而言，是一次学习如何为高科技通信设备打造卓越电源解决方案的难得机会。

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在翻阅这本书的目录时，我被其中的内容深度和广度深深吸引。虽然我还没有深入阅读正文，但仅仅从目录的条目来看，这本书就涵盖了变换器设计中几乎所有重要的方面。我特别留意到其中关于“控制策略”的部分，这通常是实现高效变换器的关键。书中有没有详细介绍PID控制、电压模式控制、电流模式控制等多种控制方法的原理和实现？在实际应用中，如何根据不同的负载需求和动态响应要求来选择合适的控制方式？我希望书中能够给出一些实际的调优技巧，例如如何处理环路的稳定性问题，以及如何优化瞬态响应。此外，书中关于“功率器件的选择与应用”也让我颇感兴趣。MOSFET、IGBT、GaN、SiC等不同类型的功率器件，它们在效率、开关速度、耐压等方面各有特点，如何在设计中根据具体需求进行选型，并进行合理的驱动电路设计，是保证变换器高效运行的重要环节。我对书中可能包含的关于功率器件损耗分析和优化方法充满了期待，例如如何减小导通损耗和开关损耗。这本书的出版，无疑为我提供了一个系统学习和深入理解高效变换器设计的绝佳机会，我迫不及待地想要一探究竟。

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我一直对电力电子技术，特别是高性能开关电源的设计充满了浓厚的兴趣。在我的学习和实践过程中，我接触了许多关于变换器设计的书籍，但很多都侧重于理论推导，缺乏实际的应用指导。我希望这本书能够填补这一空白，它在“应用电路”这个词的运用上，让我看到了它与众不同的价值。我非常好奇书中是否会深入讲解如何将理论知识转化为实际电路，例如在PCB布局、元器件选型、焊接工艺以及散热处理等方面，有哪些需要注意的关键点？我尤其关注书中是否会提供一些针对特定应用的完整设计方案，例如为电动汽车设计的车载充电机、为通信设备设计的基站电源，或者是为工业自动化设备设计的可靠电源。这些案例的深入分析，将极大地帮助我理解变换器设计在实际工程中的落地过程。此外，我对书中可能涉及到的过压保护、过流保护、短路保护等各种保护电路的设计和实现非常感兴趣。如何设计出可靠且不影响正常工作的保护机制，是保证电源安全运行的重要一环。这本书的内容，让我对深入理解和掌握高效变换器设计有了新的期待。

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我在从事新能源汽车电子系统开发的过程中，深刻体会到了高效电源变换器对于提升续航里程和降低能耗的关键作用。我对这本书的“高效变换器设计”部分抱有极大的期望，希望它能够为我提供关于电池管理系统（BMS）、车载充电机、DC-DC升压/降压模块等核心电源组件的先进设计理念和技术。书中是否会深入探讨如何在宽电压范围（例如，从低压12V系统到高压400V/800V动力电池系统）内实现高效、可靠的功率转换？我尤其关注书中在“应用电路”方面的内容，我需要了解如何在电动汽车这种对安全性、可靠性和小型化要求极高的环境中，设计出高性能的电源解决方案。例如，书中是否会提供关于如何优化变换器的EMI性能，如何实现高效的热管理以应对车辆运行中的高温环境，以及如何设计鲁棒的保护电路以应对各种故障场景？我还需要了解书中是否会涉及一些先进的功率器件（如SiC MOSFET）在新能源汽车电源设计中的应用，以及如何通过功率集成和模块化设计来提高功率密度和可靠性。这本书的价值，对于我推动新能源汽车电子技术的进步，有着非凡的意义。

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作为一名在工业控制领域摸爬滚打多年的技术人员，我深知稳定可靠的电源对于工业自动化设备的重要性。我非常希望这本书能够为我提供一些关于如何在严苛的工业环境下设计和应用高效变换器的思路和方法。工业现场的环境往往是复杂的，可能存在较大的温度波动、电磁干扰以及不稳定的电网输入。我期待书中能够深入探讨如何在这样的条件下，设计出具有高可靠性、长寿命的电源解决方案。例如，书中是否会介绍如何选择耐高温、耐高湿的元器件，如何设计有效的EMI滤波电路来抑制外部干扰，以及如何通过冗余设计或故障保护机制来提高系统的容错能力？我尤其关注书中在“应用电路”方面的具体阐述，它是否会提供针对伺服驱动器、PLC、机器人控制器等典型工业设备的电源设计案例？我需要了解如何根据不同的负载特性（如感性负载、容性负载）来优化变换器的设计，以及如何确保在动态负载变化时，电源的稳定性和响应速度。此外，书中对于功率因数校正（PFC）技术的讨论，以及如何设计高功率因数、低谐波失真的电源，对我来说也非常重要。这本书的出版，无疑为我提供了进一步提升工业电源设计水平的机会。

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我对光伏发电系统中的最大功率点跟踪（MPPT）技术以及相关的DC-DC变换器设计非常感兴趣。在光伏系统中，如何从不断变化的太阳辐照度和温度条件下，提取出最大的能量，并将其有效地转换为可用的电能，是整个系统效率的关键。我希望这本书能够在这方面提供深入的指导。书中是否会详细介绍各种MPPT算法的原理和实现，例如扰动观察法、电导增量法等？我更关注的是，如何将这些MPPT算法与高效的DC-DC变换器拓扑相结合，以实现最佳的能量采集效率。我期待书中在“应用电路”部分，能够提供一些针对光伏MPPT控制器和DC-DC升压/升降压变换器的设计案例。这些案例需要详细说明如何选择合适的功率器件，如何设计低损耗的电感和电容，以及如何优化PCB布局来减小寄生参数和电磁干扰。我还需要了解书中是否会讨论如何处理光伏阵列在阴影遮挡或部分遮挡情况下的MPPT问题，以及如何设计具有高可靠性和长寿命的光伏电源转换器。这本书的价值，对于我深入理解和优化光伏发电系统至关重要。

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从书名来看，这本书似乎强调“高效”二字，这让我这位正在从事高效能计算设备开发的工程师倍感欣喜。在我们的设计中，电源转换效率直接影响到设备的能耗和散热，从而决定了产品的整体性能和市场竞争力。我非常想知道这本书如何定义和量化“高效”，是单纯的能量转换效率，还是包括了功率密度、电磁兼容性（EMC）等多个维度？我期待书中能够提供详细的效率计算模型和分析方法，帮助我们精确评估不同拓扑和控制策略的性能。同时，书中在“应用电路”方面的描述，也让我对它可能提供的实践指导抱有很高的期望。我希望书中能够详细阐述如何在服务器、数据中心、高性能计算节点等对效率和功率密度要求极高的场景下，设计出满足需求的电源变换器。例如，书中是否会讨论如何采用先进的功率器件，如氮化镓（GaN）或碳化硅（SiC），以及如何通过多相并联、功率集成等技术来提高效率和功率密度？我还需要了解书中在设计过程中是否会涉及电流共享、均流技术以及热管理等方面的挑战和解决方案。这本书的出现，对我而言，无疑是一份关于如何突破技术瓶颈、实现极致能效的宝贵指南，我充满期待。

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作为一个在嵌入式系统领域工作多年的工程师，我深知电源管理在整个系统性能中的重要性。尤其是在低功耗设备，如物联网传感器、可穿戴设备以及电池供电的便携式电子产品中，高效的电源变换器是延长设备续航时间的关键。我非常期待这本书能够深入探讨如何在各种复杂的应用场景下，设计出体积小、效率高、发热低的电源解决方案。书中是否有针对低功耗应用优化的变换器拓扑？例如，如何实现宽输入电压范围内的稳定输出，以及如何在轻载条件下保持高效率？我关注的重点还在于“应用电路”部分，书中会提供哪些具体的应用案例？例如，在电池充电管理、LED驱动、DC-DC升降压等方面，有哪些创新的设计思路和实用的电路实现？我希望书中不仅仅是理论的推导，更能够提供一些可供参考的PCB布局建议、EMI抑制技术以及可靠性设计方面的指导。我对书中能否提及一些先进的电源管理技术，比如自适应频率调制（AFM）、突发模式（Burst Mode）等，也非常期待，这些技术对于提升轻载效率至关重要。这本书的出现，对于我优化现有产品设计，或者开发全新的低功耗解决方案，无疑具有重要的指导意义。

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作为一个喜欢DIY和电子项目爱好者，我一直对制作自己的电源设备充满热情。然而，在实际操作中，我常常会遇到效率不高、发热量大、或者设计方案不够优化的困境。我希望这本书能够为我提供一套系统性的学习路径，让我能够从零开始，掌握高效变换器的设计精髓，并能够将其成功地应用到我的DIY项目中。书中是否会用通俗易懂的语言，讲解变换器的基本原理，并提供一些适合初学者的入门级设计案例？例如，如何从零开始设计一个简单的Buck变换器，包括元器件的选择、电路的搭建以及参数的计算。我特别期待书中在“应用电路”部分，能够提供一些有趣且实用的项目，比如用于LED照明的恒流源、用于给手机充电的USB充电器、或者用于驱动直流电机的调速电路。我需要知道如何根据不同的应用需求，来选择合适的变换器拓扑，并如何进行相应的元器件选型和电路优化。此外，书中是否会提供一些关于PCB制作、焊接技巧以及电路调试的指导，这些对于DIYer来说都至关重要。这本书的出现，给了我一个将理论知识转化为实践成果的绝佳机会。

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