电力电子变流技术（第3版）/普通高等教育机电类规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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黄俊，王兆安 编

图书标签:

• 电力电子
• 变流技术
• 电力变换
• 开关电源
• 逆变器
• 整流器
• 电力系统
• 电能转换
• 机电类
• 高等教育

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111041757

版次：3

商品编码：12141535

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 普通高等教育机电类规划教材

开本：16开

出版时间：2017-06-01

用纸：胶版纸

页数：234

字数：365000

正文语种：中文

内容简介

　　《电力电子变流技术（第3版）/普通高等教育机电类规划教材》是高等学校教材《半导体变流技术》（黄俊主编）的第3版，主要内容包括：晶闸管、电力晶体管、可关断晶闸管、电力场效应晶体管及其他电力电子器件；单相可控整流电路、三相可控整流电路、有源逆变电路、晶闸管的触发电路、交流调压电路与斩波电路、晶闸管的串并联和保护、无源逆变电路、交.交变频电路和脉宽调制型逆变电路等。全书论述清楚，层次分明，适合教学。
　　《电力电子变流技术（第3版）/普通高等教育机电类规划教材》可作为高校工业电气自动化专业及相近专业的教材，也可供有关工程技术人员参考。原采用《半导体变流技术》作为教材的院校，可改用《电力电子变流技术（第3版）/普通高等教育机电类规划教材》作为教材。
　　《电力电子变流技术（第3版）/普通高等教育机电类规划教材》配有计算机辅助教学软件PECAI-1.0。

内页插图

目录

前言
符号说明
概述

第一章 晶闸管
第一节 晶闸管及其工作原理
第二节 晶闸管的特性
第三节 晶闸管的主要参数
第四节 其他一些电力电子器件
习题及思考题

第二章 单相可控整流电路
第一节 单相半波可控整流电路
第二节 单相桥式全控整流电路
第三节 单相桥式半控整流电路
第四节 晶闸管的简易触发电路
习题及思考题

第三章 三相可控整流电路
第一节 三相半波可控整流电路
第二节 三相桥式全控整流电路
第三节 整流电压的谐波分析
第四节 变压器漏抗对整流电路的影响
第五节 可控整流电路带反电动势负载时的工作情况
第六节 大功率可控整流主电路接线形式及其特点
习题及思考题

第四章 有源逆变电路
第一节 逆变的概念
第二节 三相有源逆变电路
第三节 逆变失败与最小逆变角的限制
第四节 逆变工作状态时的直流电动机机械特性
第五节 有源逆变电路应用举例
第六节 变流装置的功能指标
第七节 变流装置的触发电路
习题及思考题

第五章 交流调压电路与斩波电路
第一节 单相交流调压电路
第二节 三相交流调压电路
第三节 斩波电路
习题及思考题

第六章 晶闸管的串并联和保护
第一节 晶闸管的串联与并联
第二节 晶闸管的保护
习题及思考题

第七章 自关断器件
第一节 电力晶体管
第二节 可关断晶闸管
第三节 电力场效应晶体管
第四节 驱动电路
第五节 缓冲和保护电路
第六节 其他新型电力电子器件
第七节 小结
习题及思考题

第八章 无源逆变电路
第一节 换相方式
第二节 电压型和电流型逆变电路
第三节 负载换相式逆变电路
第四节 电容换相电压型逆变电路
第五节 电容换相电流型逆变电路
第六节 逆变电路的多重化
习题及思考题

第九章 交-交变频电路
第一节 单相交一交变频电路
第二节 三相交一交变频电路
第三节 其他类型交一交变频电路简
习题及思考题

第十章 脉宽调制（PWM）型逆变电路
第一节 PWM控制的基本原理
第二节 PWM型逆变电路的控制方式
第三节 SPWM波形的生成方法
第四节 PWM型逆变电路的谐波分析
第五节 PWM型逆变器和变频器的主电路
第六节 PWM型逆变电路控制方法的改进
第七节 跟踪型PWM逆变电路
习题及思考题
参考文献

前言/序言

　　高等学校教材《半导体变流技术》问世以来，为各高等院校普遍采用，至今已发行30余万册。本书是在《半导体变流技术》（机械工业出版社，1986年第2版）和《电力电子自关断器件及电路》（机械工业出版社，1991年）的基础上，根据1992年高校工业电气自动化专业教学指导委员会汇总的大纲编写的。电力电子技术是一门高新技术，近年发展十分迅速，可关断电力电子器件和它实现的斩波与脉宽调制逆变器日新月异，因而重新编写这本教材是十分必要的。为了与当前的学科名称相一致，本教材改用《电力电子变流技术》这一名称。
　　本书主要内容包括：晶闸管、电力晶体管、可关断晶闸管、电力场效应晶体管及其他电力电子器件；单相可控整流电路、三相可控整流电路、有源逆变电路、晶闸管的触发电路、交流调压电路与斩波电路、晶闸管的串并联和保护、无源逆变电路、交一交变频电路和脉宽调制型逆变电路等。
　　本书在编写时，力求遵循“打好基础，精选内容，逐步更新，利于教学”的原则，并吸取了兄弟院校在使用《半导体变流技术》（第2版）时的经验与意见，注意与前后课程的衔接，又更新了习题和思考题。
　　本书可作为高等工科院校电工类专业和自动控制类专业的教材，特别适用于工业电气自动化专业，也可供其他有关专业师生及工程技术人员参考。
　　本书由西安交通大学电气工程系黄俊教授和王兆安教授编写。概述、第一章至第六章由黄俊编写，第七章至第十章由王兆安编写。书中大量插图由西安秦川机械厂助工黄中宇和西安交通大学助教杨君绘制。
　　本书由工业电气自动化专业教学指导委员会在1991年会议上决定在全国范围内征稿，并在1992年汕头会议上确定由本书编者编写，经协商，决定请陕西机械学院万伯任教授主审。万伯任教授在审阅中提出了许多宝贵的意见，在此谨致衷心的谢意。
　　在编写的过程中，对书末所列参考文献作了借鉴，在本书出版之际，对参考文献的作者、提供资料的有关单位以及参与编写第2版《半导体变流技术》的其他作者致以衷心的感谢。
　　由于学识有限，缺点和错误之处难免，殷切期望指正，来信请寄西安交通大学电气工程系工业电气自动化教研室。

探索电力电子的奥秘：驱动现代世界的绿色能量转换 电力电子技术，作为连接发电端与用电端不可或缺的桥梁，其重要性日益凸显。它不仅是实现电能高效、灵活、可靠转换的核心，更是推动现代社会向更绿色、更智能、更可持续方向发展的关键驱动力。从日常生活中无处不在的电器设备，到庞大复杂的工业系统，再到国家能源战略的基石，电力电子技术的身影无处不在，深刻地改变着我们的生活方式和产业格局。 本书旨在为读者打开一扇通往电力电子广阔而迷人的世界的大门，深入剖析其基本原理、核心技术、关键应用以及未来发展趋势。我们希望通过严谨的理论阐述、丰富的实例分析和前沿的技术展望，帮助读者构建扎实的电力电子知识体系，培养解决实际工程问题的能力，并激发探索未知、勇攀高峰的科研热情。 一、 电力电子技术的基本框架与核心概念 电力电子技术的核心在于对电能的“变”、“变”、“变”。它通过各种电子器件（如二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等）的开关动作，实现电能的改变形式、改变大小、改变性质。理解这些基本操作，是掌握电力电子技术的基础。 电能转换的基本形式： AC-DC转换（整流）： 将交流电转换为直流电，这是电子设备供电的基础。例如，电源适配器将墙壁插座的交流电转换为笔记本电脑所需的直流电。 DC-AC转换（逆变）： 将直流电转换为交流电，广泛应用于电机驱动、不间断电源（UPS）和光伏发电系统。例如，电动汽车的电机控制器就需要将电池的直流电逆变为可调频率的交流电来驱动电机。 DC-DC转换（斩波）： 在相同直流电源下，改变输出直流电压的幅值。这是电池供电设备中调节电压、延长续航的关键技术，例如手机充电器内部的升压或降压电路。 AC-AC转换（交流调压）： 在不改变频率的情况下，改变输出交流电压的幅值；或在改变频率的同时改变幅值（变频变压）。这在照明调光、电机调速等领域有广泛应用。 核心器件的特性与应用： 二极管： 最基本的电力电子器件，具有单向导电性，常用于整流电路。 晶闸管（SCR）： 可控硅，能够在大功率电路中进行控制导通，是早期电力电子器件的代表。 功率MOSFET： 金属氧化物半导体场效应晶体管，具有开关速度快、驱动功率小等优点，在中低压大电流应用中占有主导地位。 功率IGBT： 绝缘栅双极型晶体管，结合了MOSFET的易驱动和BJT的耐高压大电流的优点，是目前中高压大功率应用中最主流的器件。 其他器件： 还包括GTO、IGCT、SiC器件、GaN器件等，它们在耐压、开关速度、损耗、散热等方面各有优势，并在特定领域展现出强大的生命力。 控制策略与信号处理： 脉宽调制（PWM）： 通过改变控制信号的脉冲宽度来改变输出电压或电流的平均值，是实现DC-AC、DC-DC等转换器精确控制的核心技术。 数字控制： 随着微处理器和DSP技术的发展，数字控制在电力电子系统中得到了广泛应用，能够实现更复杂的控制算法、更灵活的系统配置和更强的鲁棒性。 二、 关键电力电子变换器拓扑与设计原理 了解了基本概念后，我们将深入探讨各种主要的电力电子变换器拓扑结构。不同的应用场景和性能需求，决定了变换器拓扑的选择。 AC-DC变换器（整流器）： 单相/三相桥式整流器： 从最简单的半波、全波整流，到工业应用广泛的三相桥式整流，探讨其工作原理、纹波特性及滤波方法。 有源功率因数校正（APFC）技术： 旨在改善整流器的输入电流波形，提高功率因数，减少对电网的谐波污染，是现代电力电子系统设计的重要考量。 DC-DC变换器（斩波器）： Buck变换器（降压）： 实现输出电压低于输入电压。 Boost变换器（升压）： 实现输出电压高于输入电压。 Buck-Boost变换器（升降压）： 实现输出电压可以高于或低于输入电压。 Cuk、SEPIC、Zeta等隔离/非隔离变换器： 针对不同应用需求，如隔离要求、输出极性反转等，这些拓扑提供了更多的设计选择。 DC-AC变换器（逆变器）： 单相/三相方波逆变器： 最基本的逆变形式。 SPWM（正弦脉宽调制）逆变器： 通过SPWM技术，可以输出接近正弦波形的交流电压，广泛应用于电机驱动和并网系统。 多电平逆变器： 解决高压大功率应用中的器件耐压问题，如NPC（中性点钳位）逆变器、多电平桥式逆变器等。 AC-AC变换器： 交流调压器： 通过可控硅等器件的相位控制实现交流电压的调节。 变频器（VFD）： 用于电机调速，将固定频率的交流电转换为可变频率、可变电压的交流电。 三、 电力电子技术在现代工业与能源领域的应用 电力电子技术并非孤立的理论，其强大的应用能力是其价值的体现。本书将重点阐述其在多个关键领域的应用，展示其如何驱动创新与可持续发展。 可再生能源发电系统： 光伏发电： 太阳能电池板输出的直流电需要通过光伏逆变器转换为可并网的交流电，实现电能的输出和利用。MPPT（最大功率点跟踪）技术是其中的关键。 风力发电： 风力发电机产生的电力也需要经过电力电子变换器进行处理，以满足电网的要求。 电动汽车与储能系统： 电动汽车（EV）/混合动力汽车（HEV）： 驱动电机控制器、电池管理系统（BMS）、车载充电机（OBC）等都高度依赖电力电子技术，实现动力输出、能量存储和充电。 能量存储系统（ESS）： 包括电池储能、超级电容器等，电力电子变换器负责其充放电过程的控制与能量管理。 工业驱动与自动化： 电机驱动： 变频器（VFD）在工业电机调速中的应用，可以显著提高生产效率，降低能耗。 伺服系统： 高精度电机驱动，要求响应快速、控制精确，电力电子是其核心。 工业电源： 为各种工业设备提供稳定、可靠的电力供应。 智能电网与柔性交流输电系统（FACTS）： 电网谐波治理： 有源滤波器（APF）、静态同步补偿器（STATCOM）等电力电子装置用于改善电网质量。 柔性交流输电系统（FACTS）： 如SVC（静止无功补偿器）、UPFC（统一潮流控制器）等，能够灵活控制电网的潮流，提高电网的稳定性和输电能力。 消费电子与家用电器： 开关电源： 广泛应用于各类电子设备，实现高效、小型化的电源转换。 LED照明驱动： 实现LED的恒流驱动和调光功能。 智能家居设备： 各种家电的功率控制、电源管理。 四、 电力电子技术面临的挑战与未来发展方向 尽管电力电子技术取得了巨大的成就，但仍面临着诸多挑战，同时也孕育着广阔的发展前景。 器件技术的进步： 宽禁带半导体（WBG）器件： 如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）器件，它们具有耐高压、耐高温、开关速度快、损耗低的优势，将极大地提升电力电子系统的效率、功率密度和可靠性。 新型器件结构与封装技术： 持续的研发将推动器件性能的进一步提升。 系统集成与智能化： 模块化与集成化： 将多个功率变换器集成到模块中，提高系统的可靠性和易用性。 数字化与智能化控制： 利用人工智能、大数据等技术，实现电力电子系统的预测性维护、自适应优化和自主运行。 高效率与低损耗： 软开关技术（ZVS/ZCS）： 降低器件的开关损耗，提高效率。 优化拓扑与控制策略： 不断探索更高效的变换器结构和更优化的控制算法。 电磁兼容性（EMC）与可靠性： 随着功率密度的增加，EMC问题和热管理变得更加重要。 提高系统的可靠性，应对极端工作环境。 应对能源转型与碳中和目标： 电力电子技术是实现可再生能源大规模接入、智能电网建设、电动交通普及和工业节能减排的关键支撑。 在“双碳”目标下，对电力电子技术的需求将持续增长。 五、 学习建议与展望 本书的内容涵盖了电力电子技术从基础理论到前沿应用的广泛范畴。为了更好地掌握这些知识，建议读者： 打牢基础： 深刻理解半导体器件的工作原理，掌握电路分析的基本方法。 重视实践： 结合仿真软件（如MATLAB/Simulink, PSIM等）进行电路设计和验证，并尽可能参与实际的实验项目。 关注前沿： 阅读最新的学术论文和行业报告，了解技术发展趋势。 理论联系实际： 将所学知识与实际工程应用相结合，分析具体问题的解决方案。 电力电子技术正以前所未有的速度发展，它不仅是工程学科的璀璨明珠，更是塑造未来能源格局、推动社会进步的重要力量。希望本书能为您的学习之路提供坚实的指引，点燃您在电力电子领域探索的热情，助您成为未来电力电子技术的创新者与实践者！

评分☆☆☆☆☆

这本书我大概读了一半，感觉它在理论推导方面非常严谨，对于初学者来说可能需要花费不少精力去消化。书中关于各种功率变换拓扑的详细分析，比如Buck、Boost、Buck-Boost以及更复杂的DC-DC变换器，都给出了详尽的数学模型和工作原理。电阻、电感、电容的参数对系统动态响应的影响，以及如何通过调整开关策略来优化性能，这本书都给出了清晰的讲解。我尤其欣赏它在推导过程中，对于关键假设和近似的说明，这有助于读者理解模型成立的条件，避免盲目套用。 然而，这本书在实际应用和工程实践的结合上，我觉得还有提升空间。虽然它在章节末尾会给出一些实验验证或者简单的设计案例，但总的来说，更像是对理论的补充，而不是将理论无缝地衔接到了具体的工程问题解决上。比如，在讲解滤波器设计时，对元器件的选型、寄生参数的影响、实际损耗等方面涉及不多。对于如何在实际电路中处理瞬态过电压、电磁兼容性（EMC）问题，以及选择合适的功率器件（MOSFET、IGBT等）及其驱动电路的设计，书中也只是点到为止。如果能有更多与实际产品设计相关的案例分析，或者更深入地探讨一些常用的EDA工具在仿真和设计中的应用，那就更好了。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我留下的最深刻印象是它对原理的深入挖掘和对细节的严谨处理。在讲解各种电力电子变换器的工作原理时，作者非常细致地分析了每个开关器件的导通和关断过程，以及对应的电感电流和输出电压的变化。这使得读者能够真正理解变换器是如何工作的，而不是仅仅记住一个模型。 然而，我感觉这本书在实践层面的应用指导方面，相对比较薄弱。虽然书中包含了一些简单的设计公式和分析方法，但对于如何将这些理论知识转化为具体的工程实践，指导性不强。例如，在讨论滤波器设计时，书中给出了RLC滤波器的基本公式，但对于如何根据实际应用场景（如开关频率、纹流要求、负载特性等）来选择合适的电感和电容值，以及如何考虑器件的实际性能（如ESR、漏感等）和成本，并没有给出详细的指导。此外，书中对于PCB布局、散热设计、EMC防护等实际工程中至关重要的方面，也几乎没有涉及。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的亮点在于它对基本概念的梳理和逻辑的严密性。我之前对电力电子的理解比较零散，读了这本书之后，感觉整个知识体系变得清晰了很多。它从最基础的半导体器件特性讲起，逐步过渡到各种变换器拓扑的原理和控制。书中的插图和示意图质量很高，能够直观地展示电流、电压的变化过程，这对于理解复杂的波形和开关过程非常有帮助。 但是，这本书的章节安排，感觉有些过于循序渐进，对于有一定基础的读者来说，可能会觉得某些部分讲得比较慢。例如，前面关于二极管、MOSFET、IGBT等器件特性的讲解，虽然重要，但对于已经接触过相关内容的读者，可能显得有些冗长。而对于一些更高级的话题，比如多电平变换器、谐振变换器或者数字控制的深入探讨，感觉介绍得相对简略，不够深入。我希望这本书能在保持理论深度的同时，适当加快内容节奏，或者将一些基础内容作为附录，让读者可以根据自身情况选择阅读。

评分☆☆☆☆☆

这本书在知识体系的构建上做得非常扎实，将电力电子从基础概念到高级应用的各个环节都做了比较全面的梳理。它不仅讲解了各种基本的DC-DC、DC-AC、AC-DC变换器拓扑，还对这些拓扑的衍生和改进进行了深入的探讨。 但是，作为一本高等教育规划教材，我觉得它在教学方法和内容呈现上，还可以更加优化。例如，一些章节的引入方式比较突兀，缺乏足够的铺垫，使得初学者难以快速进入状态。另外，书中对某些重要概念的解释，虽然在数学上是严谨的，但在语言表达上略显生涩，不够通俗易懂。我发现自己需要花费大量时间去查阅其他资料，才能完全理解书中某些段落的意思。如果书中能增加更多直观的图示、生动的类比，或者结合一些实际工程中的典型应用场景来阐述理论，相信会大大提升学习效果。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的整体感觉是偏向理论深度，适合作为一本参考书或者进阶学习的起点。它对于各种功率变换器，特别是DC-DC变换器的各种拓扑结构，进行了非常详尽的分类和分析，包括了它们在稳态和动态下的数学模型。我尤其喜欢它在推导过程中的清晰步骤，以及对各个参数对系统性能影响的定性分析。 但是，作为一本教材，我在实际学习过程中遇到了一些困难。书中涉及大量的公式推导和数学计算，对于非数学专业背景的读者来说，可能需要花费更多的时间和精力去理解。而且，书中在介绍某些变换器的时候，往往只给出了理想情况下的分析，对于实际电路中存在的损耗、寄生效应、参数偏差等因素，讨论得不够充分。这导致在尝试进行实际设计时，我发现理论计算的结果与实际测量结果之间存在一定的差距，书中并没有提供充分的指导来弥合这种差距。