Leistungselektronik. Zahlreiche Übungen und Testaufgaben. pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Fachbuchverlag Leipzig

作者:Rainer Felderhoff

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2000-09-01

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9783446215979

丛书系列:

图书标签:

• Leistungselektronik
• Elektronik
• Übungen
• Testaufgaben
• Schaltungstechnik
• Energieumwandlung
• Wechselrichter
• Gleichrichter
• Regelungstechnik
• Hochfrequenztechnik

《功率电子学：丰富练习与测试助您精通》 功率电子学，作为现代电气工程领域的核心分支，其重要性不言而喻。从高效的电源管理系统到可再生能源的接入，再到电动汽车的驱动，功率电子技术的身影无处不在，深刻地影响着我们的生活和科技的进步。本书《功率电子学：丰富练习与测试助您精通》旨在为读者提供一个系统、深入且极具实践性的学习平台，帮助您在功率电子学的世界里打下坚实的基础，掌握关键的理论知识，并培养解决实际问题的能力。 本书的编写理念在于理论与实践的紧密结合。我们深知，对于任何一门工程学科而言，单纯的理论学习往往难以触及问题的本质，而缺乏理论指导的实践则容易陷入盲目。因此，本书在讲解功率电子学核心概念的同时，精心设计了大量的练习题和测试任务。这些习题不仅涵盖了理论知识的检验，更着重于对实际工程场景的应用和分析。通过解决这些问题，读者将能够更清晰地理解功率变换器的设计原理、器件选择、控制策略以及系统集成等关键环节，从而将书本上的知识转化为实际的工程技能。 本书涵盖的关键领域： 功率电子器件基础： 深入剖析各种关键的功率电子器件，包括二极管、晶闸管、IGBT、MOSFET 等。您将学习它们的结构、工作原理、特性曲线、导通与关断过程，以及在不同应用场景下的选择依据。理解这些器件的特性是进行功率变换器设计的前提。 基本功率变换器拓扑： 系统性地介绍各种经典的功率变换器拓扑，例如： DC-DC 变换器： 涵盖升压（Boost）、降压（Buck）、升降压（Buck-Boost）、Cuk、SEPIC、Zeta 等多种拓扑的原理、数学模型、纹波分析以及设计要点。 DC-AC 变换器（逆变器）： 详细讲解单相和三相逆变器的各种调制技术，如 SPWM（空间矢量脉宽调制）、SVPWM（空间矢量脉宽调制）等，以及它们在产生交流电时的效率和谐波特性。 AC-DC 变换器（整流器）： 涵盖桥式整流、有源滤波器整流等技术，以及如何实现功率因数校正（PFC）。 控制策略与稳定性： 掌握各种功率变换器的控制方法，包括电压模式控制、电流模式控制、滞环控制等。重点讲解如何设计合适的控制器（如 PID 控制器）以确保系统的稳定性和动态响应性能。 电感与电容设计： 深入研究功率变换器中关键储能元件（电感和电容）的设计原则。您将学习如何根据工作频率、电流纹波、电压纹波等要求，计算所需的电感值和电容值，并选择合适的材料和结构。 热设计与散热： 功率电子器件在工作时会产生大量的热量，有效的散热是保证器件可靠运行和系统稳定性的关键。本书将引导您了解功率损耗的计算方法，并介绍各种散热技术，如自然对流、强制风冷、水冷等。 电磁兼容性（EMC）： 功率变换器在工作过程中会产生电磁干扰，并可能受到外部电磁干扰的影响。本书将探讨电磁干扰的产生机理，并介绍降低干扰和提高系统抗干扰能力的措施。 应用实例与前沿技术： 通过丰富的应用实例，如开关电源、不间断电源（UPS）、电机驱动、电动汽车充电器、光伏逆变器等，将理论知识与实际工程应用相结合。同时，也会简要介绍一些功率电子学的前沿技术和发展趋势，为读者的进一步深入学习提供方向。 本书的独特优势： 海量练习与详尽解析： 本书的精髓在于其大量的练习题和测试任务。每章节都配有不同难度级别的习题，从基础概念的巩固到复杂工程问题的分析，应有尽有。对于大部分题目，我们提供了详尽的解题步骤和思路，帮助读者透彻理解解题过程，掌握解题技巧。 循序渐进的学习路径： 本书的章节安排循序渐进，从最基础的功率电子器件入手，逐步深入到复杂的变换器拓扑和控制策略。读者可以按照本书的结构进行系统学习，建立起清晰的知识体系。 贴近实际工程的案例： 所选取的应用案例均贴近实际工程需求，旨在帮助读者将所学知识应用于解决现实世界中的工程问题。这些案例将加深读者对理论知识的理解，并激发其解决工程挑战的兴趣。 多角度的知识检验： 通过精心设计的测试任务，读者可以多角度地检验自己对知识的掌握程度，及时发现薄弱环节，并进行针对性的复习和巩固。 无论您是电气工程专业的学生，寻求扎实的理论基础和实践技能，还是希望提升自身在功率电子领域专业能力的工程师，亦或是对新能源、电动汽车等新兴技术充满兴趣的从业者，本书都将是您不可或缺的良师益友。通过不懈的练习和深入的思考，相信您一定能够精通功率电子学的奥秘，在未来的技术浪潮中乘风破浪。

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我购买实体书后，最让我感到惊喜的是其排版质量和图表清晰度。在处理电力电子这种高度依赖图形信息的学科时，模糊的波形图或拥挤的电路图是致命的。这本书在这方面做得非常专业。无论是半导体器件的$I-V$特性曲线，还是功率流动的矢量图，甚至是复杂的拓扑结构图，线条都锐利清晰，标注精确无误。特别是关于开关模式电源（SMPS）中能量转换过程的示意图，那些不同开关状态下的电流路径是如何切换的，通过颜色和箭头区分得淋漓尽致，让我省去了很多自己动手画图来理解概念的时间。此外，作者在讨论谐振变换器时，对相平面分析的引入非常到位。这种相平面图，虽然在某些教材中被过度简化，但在这本书中，它被用来展示了不同负载条件下振荡轨迹的变化，直观地揭示了系统稳定性的边界。总而言之，这本书不仅在内容深度上达到了专业水准，在作为一种“学习工具”的物理表现上也堪称典范。它值得被经常翻阅，并且在每一次回顾时都能带来新的洞察。

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我购买这本书时，最大的考量是希望找到一本能够跟得上当前行业技术发展的参考书，因为电力电子技术革新的速度实在是太快了。老旧的教材对SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）器件的讨论往往是寥寥数语，甚至完全没有提及。令人惊喜的是，这本书在相对靠后的章节中，非常专业且深入地分析了第三代半导体材料在提高开关频率和降低热管理复杂性方面的潜力与挑战。它不仅解释了它们比硅基器件更低的开关损耗，还非常负责任地指出了高 $dV/dt$ 和 $dI/dt$ 对外部电路（如驱动电路和母线去耦电容）设计带来的严峻考验。有一章专门讨论了高频开关带来的电磁兼容性（EMC）问题，并给出了具体的布局和屏蔽建议，这部分内容在很多教材中都是被严重弱化的。我尤其喜欢作者对于“优化”这一概念的阐释——他们没有把最优解定义为一个固定的公式，而是将其视为在成本、体积、效率和可靠性之间进行的多目标权衡。这种工程哲学的传达，比单纯的公式推导更有价值，它教会了我如何像一个真正的系统工程师那样思考问题。

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这本书的组织结构和学习路径设计，简直是为自学者量身定做的。我通常是工作日晚上时间零碎，难以进行长时间、高强度的阅读和推导。这本书的“分块化”非常出色，每一个小节都像一个独立的知识模块，逻辑清晰，信息密度适中。举个例子，在讲解三相电压源逆变器（VSI）时，它首先从单相开始，逐步引入三相结构，然后详细分析了六步方波控制和正弦脉宽调制（SPWM）的区别，最后才过渡到空间矢量调制（SVM）。这种层层递进的结构，极大地降低了初学者的认知负荷。如果我只是想复习SPWM的调制指数计算，我能迅速定位到相关页面，并找到那个简洁明了的表格总结。更重要的是，书后附带的“测试任务”中，有一部分是需要使用仿真软件（如MATLAB/Simulink）来验证理论结果的，这使得理论与实践的闭环建立得非常快速和有效。很多次，我通过仿真发现理论推导中的细微假设不成立，从而加深了对物理现象的理解。对于希望通过自我驱动来掌握这门复杂学科的人来说，这本书的这种互动性和结构清晰度，是无可替代的优势。

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说实话，我对教材的期待值通常不会太高，总觉得它们写得太“官方”了，缺乏一点人情味和对工程实践中那些“灰色地带”的探讨。然而，这本《Leistungselektronik》给我的体验却非常不一样，它的叙事方式更像是一系列精心策划的研讨会记录。作者似乎非常清楚读者在学习过程中会在哪里绊倒，因此他们总能在关键的技术难点处设置“陷阱”或“捷径”。比如，在讲解磁性元件设计时，它没有仅仅停留在计算匝数和气隙上，而是深入探讨了磁芯饱和对系统稳定性的影响，并提供了一个非常实用的、基于温度和磁通密度的设计裕度评估方法。这对我后续进行高频电源设计至关重要，因为在实际操作中，材料的非理想特性远比教科书上的假设复杂得多。此外，这本书对功率因数校正（PFC）电路拓扑的覆盖面非常广，从传统的Boost到更先进的LLC谐振电路，每种拓扑的优缺点分析都极其到位，并辅以详细的效率对比图表。这种全面性，让我在进行项目选型时，有了一个坚实的理论后盾，而不是仅仅依赖厂商的数据手册。它成功地架起了理论与工程实现的桥梁，让我感觉自己真的在“掌握”这门技术，而不是被动地“接受”知识灌输。

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这本关于电力电子的教材，坦率地说，我是在一个非常关键的时期偶然发现它的。当时我正苦于找不到一本能将理论深度与实际应用完美结合的参考书。市面上很多书要么过于侧重于复杂的数学推导，让我感觉像在啃一本高等数学的习题集，要么就是过于肤浅，只停留在器件的基本工作原理介绍上，完全没有触及到现代电力电子系统设计的核心挑战。我尤其欣赏这本书在介绍开关器件特性，比如IGBT和MOSFET的损耗模型时所采用的清晰且渐进的方式。它没有一开始就抛出密密麻麻的公式，而是先用非常直观的图示和类比来解释开关过程中的动态行为，这对于初学者来说简直是救命稻草。等到理解了物理过程，再引入数学模型时，就顺理成章了。更别提它在章节末尾设置的那些“测试任务”——它们可不是简单的概念重复，而是真正需要你动脑筋去设计一个小型电路或者分析一个特定工作模式下的波形。我记得有一次，为了解决一个逆变器输出纹波的问题，我反复琢磨了其中一个关于PWM死区时间补偿的练习题，最终才茅塞顿开，明白了控制策略如何影响最终的电流质量。这本书给我的感觉是，它不仅仅是在“教”你知识，更像是一位经验丰富的导师，在你面前铺开了一条从基础到精深的探索之路。

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