三相变流器调制与控制技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:237

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出版时间:2010-1

价格:30.00元

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isbn号码:9787118065299

丛书系列:

图书标签:

• 电力电子
• 变流器
• 三相逆变器
• PWM调制
• 空间矢量调制
• 控制技术
• 电力变换
• 电机驱动
• 新能源
• 电力系统

深入探讨现代电力电子技术的核心——高频开关电源设计与应用 本书简介 本书全面系统地阐述了现代电力电子领域中至关重要的一个分支：高频开关电源（Switching Mode Power Supply, SMPS）的设计、优化与实际应用技术。面对日益严苛的能效标准、对小型化和智能化不断提升的需求，传统的线性电源已无法满足现代电子设备对高效、紧凑供电系统的要求。因此，掌握高频开关电源的核心理论与工程实践，成为每一位电力电子工程师和相关领域研究人员的必备技能。 本书内容结构严谨，从基础的开关电源拓扑结构原理出发，层层递进，深入探讨了磁性元件的设计与优化、开关器件的选择与驱动技术，以及先进的控制策略在实际系统中的应用。全书力求理论与实践相结合，为读者构建一个全面而深入的知识框架。 第一部分：高频开关电源基础与拓扑结构分析 本部分首先奠定了坚实的理论基础，详细介绍了开关电源的基本工作原理，包括开关损耗、传导发射与辐射干扰（EMI/EMC）的基础概念。 随后，全书的重点聚焦于主流的开关电源拓扑结构。我们将深入剖析非隔离型拓扑，如Buck（降压）、Boost（升压）和Buck-Boost转换器的工作模式、输入输出特性、电压增益计算以及关键的电流和电压纹波分析。针对这些基础拓扑在不同应用场景下的局限性，本书详细介绍了隔离型拓扑结构，如正激（Forward）、反激（Flyback）、半桥（Half-Bridge）、全桥（Full-Bridge）以及推挽（Push-Pull）转换器。每种拓扑的介绍都涵盖了其工作波形分析、占空比限制、固有优缺点对比，以及在具体高压或大功率应用中的适用性判断。特别地，本书对LLC谐振变换器进行了详尽的介绍，分析了其在高效率应用中的优势，特别是其在轻载及满载工况下的软开关（ZVS/ZCS）实现机理与设计要点。 第二部分：磁性元件的精确设计与优化 磁性元件（变压器和电感器）是开关电源实现能量传递和隔离隔离的关键。本部分将本书的分析深度推向了工程实践的前沿。 我们首先从电磁学基础出发，推导了磁芯材料（如铁氧体、坡莫合金等）的性能参数与温度、频率依赖关系。随后，本书详细讲解了变压器的设计流程，包括匝数计算、线径选择（考虑集肤效应和邻近效应）、绕线工艺（如三明治绕法、箔绕法）以及磁芯选择对损耗和体积的影响。对于电感器，本书区分了储能电感和滤波电感的设计需求，重点分析了如何通过优化气隙、磁芯结构（如EE、RM、PQ型）来平衡电感精度、饱和电流裕度与体积的矛盾。 高级主题方面，本书深入讨论了高频工作状态下磁性元件的损耗建模，包括磁芯损耗（Steinmetz公式的局限性与修正）和绕组损耗（考虑交越效应和趋肤效应的Litz线应用）。如何通过集成化设计（如将变压器和电感集成）以减小PCB面积和寄生参数，也是本部分探讨的重点。 第三部分：关键开关器件与驱动技术 开关器件（MOSFET、IGBT、SiC MOSFET、GaN HEMT）的性能直接决定了电源的开关速度、效率和可靠性。 本书对不同类型开关器件的选型标准进行了系统的比较分析，包括导通电阻（$R_{DS(on)}$）、阈值电压、击穿电压、反向恢复电荷（$Q_{rr}$）以及热阻等关键参数的工程解读。 驱动电路的设计是实现高效开关的关键。本书详细阐述了栅极驱动器的选择与应用，包括对高侧和低侧驱动的差异化处理。重点分析了米勒效应对开关过程的影响，并介绍了如何通过优化驱动电阻、减小寄生电容耦合来抑制开关尖峰和振荡。针对SiC和GaN等新型宽禁带器件，本书专门设立章节讨论了它们的高速开关特性带来的挑战，如对驱动回路布局的极高要求、瞬态共模噪声的抑制方法，以及如何有效管理关断时的电压过冲问题。 第四部分：先进控制策略与环路设计 高质量的输出电压稳定性和动态响应能力，依赖于精妙的反馈控制系统。 本部分首先回顾了经典控制理论在电源中的应用，如平均状态空间模型（State-Space Averaging）的建立方法，并使用波特图分析确定系统的增益裕度和相位裕度。 核心内容集中于现代控制技术的引入。本书详细阐述了电流模控制（Current Mode Control）与电压模控制（Voltage Mode Control）的原理、优缺点及其在不同拓扑中的应用选择。对于追求极致性能的系统，本书深入介绍了滞环控制（Hysteresis Control）和平均电流模式控制。 数字控制是当前电源设计的主流趋势。本书介绍了如何利用高性能微控制器（MCU）或数字信号处理器（DSP）实现复杂的控制算法，包括PID控制器的离散化、内模控制（IMC）在电源中的应用，以及如何利用数字技术实现自适应死区时间控制和输出电压动态响应优化。 第五部分：电磁兼容性（EMC）与热管理 开关电源的高频工作特性使其成为重要的噪声源。本书将EMC视为系统可靠性的基石。 在EMC部分，我们将从噪声源的识别入手，分析开关节点的电流和电压的快速变化（$di/dt$和$dv/dt$）如何产生辐射和传导干扰。本书提供了系统性的EMC设计对策，包括合理的PCB布局（如星形接地、敏感信号与噪声信号的隔离）、输入输出滤波器的选择与设计（共模扼流圈、Y电容的选择）、屏蔽技术的应用，以及如何利用差模和共模抑制技术来满足国际标准。 热管理部分强调了可靠性工程。本书讲解了热阻网络建模，如何精确预测关键元件（MOSFET、磁性元件）的温升。设计策略包括优化PCB的铜箔面积作为散热器、选择合适的导热界面材料（TIMs），以及在必要时引入主动散热（风扇）或热管技术，确保电源在最高工作温度下依然能维持其额定寿命。 通过以上五个部分的系统学习，读者将不仅掌握高频开关电源的设计理论，更能熟练运用这些知识来解决实际工程中遇到的效率、体积、动态响应和EMC等复杂挑战。本书适合作为电力电子、电气工程及其自动化、电子信息工程等专业研究生及高年级本科生的教材，也是电源研发工程师、系统集成工程师的案头参考手册。

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这本书的封面设计非常吸引人，那种蓝灰色调的搭配，配合上银色的字体，给人一种科技感和专业感。我翻开它，首先映入眼帘的是目录，内容安排得非常系统，从基础理论到具体的应用，循序渐进，这一点对于我这种初学者来说太友好了。我特别关注了其中关于PWM（脉冲宽度调制）策略的部分，感觉讲解得非常透彻，图文并茂，甚至连一些经典的调制方法都给出了详细的推导过程和优缺点分析。我之前在一些期刊论文里看到过这些概念，但总是云里雾里，现在通过这本书，终于有了拨云见日的感觉。而且，它还不仅仅停留在理论层面，还结合了大量的实际工程案例，比如在风力发电、电动汽车等领域的应用，这让我看到这些技术是如何转化为现实生产力的，非常有启发性。我甚至觉得，这本书不仅适合学生，对于一些初入行或者想深入了解三相变流器技术的工程师来说，也绝对是一本不可多得的参考书。我迫不及待地想深入阅读下去，去探索更多关于功率变换的奥秘。

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从一个更宏观的角度来看，这本书不仅是关于技术本身，更是关于如何将这些技术应用到实际工业生产中，从而推动社会发展的。书中关于可再生能源接入电网的章节，给我留下了深刻的印象。三相变流器在风电、光伏发电等领域扮演着至关重要的角色，它负责将不稳定的直流电转换为稳定的交流电，并与电网同步。书中详细介绍了并网控制的各种策略，包括同步锁相环（PLL）的设计、功率补偿算法等，这些内容对于理解如何实现电网的稳定运行和提高可再生能源的利用率至关重要。此外，书中还涉及了无功功率补偿、谐波抑制等问题，这些都是在实际电网运行中必须考虑的关键因素。阅读这本书，让我对电力电子技术在现代能源系统中的作用有了更全面的认识，也让我更加关注可持续能源的发展。

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坦白说，我一开始是被这本书的“控制技术”这个副标题吸引的。我一直对如何让复杂的电力电子系统变得“智能”和“高效”很感兴趣，而三相变流器无疑是实现这一目标的核心。这本书在这方面的内容可以说非常丰富，它详细阐述了各种控制策略，从传统的PID控制到更先进的基于模型预测控制（MPC）和滑模控制（SMC），每一个章节都给了我耳目一新的感觉。特别是MPC的部分，它将系统模型和优化理论相结合，能够预见系统的未来行为并做出最优决策，这在动态性能要求很高的应用场景下，比如电网稳定控制，简直是太有用了。书中还提供了很多仿真实例，让我可以通过MATLAB/Simulink这样的工具来验证这些控制算法的效果，这对于我巩固学习非常有帮助。我之前尝试过自己设计一些简单的控制逻辑，但总是效果不尽如人意，相信通过这本书的学习，我能够掌握更强大、更灵活的控制方法，为我未来的项目开发打下坚实的基础。

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这本书的内容组织方式非常灵活，它既有深度又有广度。我之前对电力电子领域接触不多，原本以为会很难理解，但这本书的语言风格相对比较亲切，而且大量的图例和公式推导都非常清晰。我特别喜欢它在介绍某一控制策略时，不仅会给出数学模型，还会解释背后的物理意义，这让我能够真正理解“为什么”要这样做，而不是死记硬背。书中还提到了一些前沿的研究方向，比如基于人工智能的变流器控制，这让我看到了电力电子技术未来的发展趋势，也激发了我继续深入学习的兴趣。我还会经常翻阅其中的附录，里面有一些实用的计算公式和参考资料，对于平时的工作和学习都很有帮助。总的来说，这是一本能够让你在学习过程中不断产生“原来如此”感悟的好书。

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我是在一个行业论坛上看到有人推荐这本书的，当时正好我负责的一个项目需要用到先进的三相变流器技术，而我们现有的技术方案已经遇到了瓶颈。我抱着试试看的心态购买了这本书，没想到给了我巨大的惊喜。书中对不同拓扑结构的三相变流器，例如NPC（中点箝位）、FC（级联多电平）等，进行了非常详尽的分析和比较，这让我对各种拓扑的优缺点有了更深刻的理解，也为我们选择最适合项目需求的拓扑提供了重要的依据。更重要的是，书中关于高功率器件（如IGBT、SiC MOSFET）在变流器中的应用和选型，给出了非常实用的指导。这些器件的性能直接影响着变流器的效率和可靠性，书中在这方面的介绍，能够帮助我们避免很多潜在的错误和低效设计。我甚至觉得，这本书已经超越了一本纯粹的教材，更像是一本经验丰富的工程师写下的“秘籍”，能够直接指导我们解决实际工程问题。

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