电力电子技术基础第三版冷增祥徐以荣东南大学出版社9787564133207 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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冷增祥，徐以荣 编

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• 徐以荣
• 东南大学出版社
• 9787564133207
• 第三版
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出版社： 东南大学出版社

ISBN：9787564133207

商品编码：29301750206

页数：257

图书基本信息
书名：	电力电子技术基础（第三版）
丛书名：	新世纪电气自动化系统规划教材
作者/主编：	冷增祥，徐以荣
出版社：	东南大学出版社
ISBN号：	9787564133207
出版年份：	2012年2月

版次：	第3版
总页数：	257页
开本：	16
图书定价：	36元
实际重量：	399g
新旧程度：	正版全新

《新世纪电气自动化系统规划教材:电力电子技术基础(第3版)》的编著冷增祥和徐以荣介绍了电力半导体器件的原理和特性，以及由这些器件组成的各种电力电子电路。器件除普通晶闸管及派生元件外，着重介绍了全控型器件，包括功率场效应晶体管（P—MOSFT）、大功率晶体管（GTR）、可关断晶闸管（GTO）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）、集成门极换流晶闸管（IGCT）等；电路则包含AC∕DC、AC∕AC、DC∕DC和DC∕AC四种基本变换；还对软开关技术以及电力电子技术的应用作了介绍。

0 绪论 

0.1电力电子技术的内容 
0.2利用开关器件实现电力变换的基本原理 
0.3电力变换对开关器件的要求 
0.4电力电子技术的发展 
0.5电力电子技术的应用领域和重要作用 
0.6本课程的性质、分析方法和学习要求 
习题和思考题 
1 晶闸管及其可控整流电路（AC∕DC变换） 
1.1普通晶闸管 
1.1.1晶闸管结构 
1.1.2晶闸管的工作原理 
1.1.3晶闸管特性 
1.1.4晶闸管主要参数 
1.2晶闸管器件的串并联 
1.2.1晶闸管器件的串联运行 
1.2.2晶闸管器件的并联运行 
1.3单相半波可控整流电路 
1.3.1电阻负载 
1.3.2电阻电感负载 
1.3.3带续流二极管的电阻电感负载 
1.3.4电容性负载 
1.4单相桥式可控整流电路 
1.4.1单相全控桥式整流电路 
1.4.2单相半控桥式整流电路 
1.5三相半波可控整流电路 
1.5.1三相半波不可控整流电路 
1.5.2三相半波电阻负载可控整流电路 
1.5.3三相半波感性负载可控整流电路 
1.5.4六相半波可控整流电路 
1.6三相桥式可控整流电路 
1.6.1共阴极接法与共阳极接法 
1.6.2三相全控桥式整流电路 
1.6.3三相半控桥式整流电路 
1.7反电势负载 
1.7.1晶闸管整流电路反电势负载时的工作情况 
1.7.2反电势负载的特点 
习题和思考题 
2 变流器运行 
2.1换流重叠角 
2.1.1交流侧电感对三相不可控整流的影响 
2.1.2三相半波可控整流电路的换流重叠角 
2.1.3其他整流电路的换流重叠角 
2.2有源逆变 
2.2.1有源逆变产生的条件 
2.2.2三相半波可控整流电路的有源逆变 
2.2.3三相全控桥式电路的逆变工作状态 
2.3变流器外特性 
2.3.1整流器外特性 
2.3.2有源逆变器外特性 
2.4谐波 
2.4.1谐波分析 
2.4.2负载谐波的影响 
2.4.3电源中谐波的影响 
2.5功率因数 
2.5.1功率因数的基本概念 
2.5.2整流电路的功率因数 
2.5.3提高功率因数的途径 
习题和思考题 
3 门极触发电路 
3.1概述 
3.1.1门极触发信号的种类 
3.1.2晶闸管对门极触发电路的要求 
3.2晶体管触发电路 
3.2.1正弦波同步、锯齿波移相的晶体管触发电路 
3.3集成触发器 
3.3.1集成触发器原理及应用 
3.3.2集成触发器类型 
3.4数字触发器 
3.4.1由硬件构成的数字触发器 
3.4.2微机数字触发器 
3.5触发器的定相 
3.5.1概述 
3.5.2触发器的定相方法 
习题和思考题 
4 交流调压和交交变频（AC／AC变换） 
4.1交流调压 
4.1.1单相交流调压 
4.1.2三相交流调压 
4.1.3异步电动机的软起动 
4.1.4晶闸管交流调功器 
4.1.5双向晶闸管 
4.2交交变频器 
习题和思考题 
5 全控型电力半导体器件 
5.1门极可关断晶闸管（GTO） 
5.1.1结构特点和关断原理 
5.1.2主要参数 
5.1.3缓冲电路 
5.1.4对门极信号的要求 
5.1.5门极驱动电路 
5.2大功率晶体管（GTR） 
5.2.1特性和参数 
5.2.2安全工作区 
5.2.3缓冲电路和续流二极管的影响 
5.2.4开关特性 
5.2.5驱动电路 
5.3电力场效应晶体管（P—MOSFET） 
5.3.1结构和工作原理 
5.3.2静态特性和参数 
5.3.3动态特性和参数 
5.3.4功率MOSFET的特点 
5.3.5功率MOSFET的驱动电路 
5.4绝缘栅双极晶体管（IGBT） 
5.4.1结构特点 
5.4.2有关特性 
5.4.3驱动电路 
5.5其他全控型电力电子器件 
5.5.1静电感应晶体管（SIT） 
5.5.2静电感应晶闸管（SITH） 
5.5.3金属氧化物可控晶闸管（MCT） 
5.5.4集成门极换流晶闸管（IGCT） 
5.5.5注入增强栅晶体管（IEGT） 
5.6模块和智能功率模块（IPM） 
5.6.1 GTR模块 
5.6.2其他功率模块 
5.6.3智能功率模块（IPM） 
5.7电力电子器件发展概貌 
5.7.1现代电力半导体器件的水平 
5.7.2各种装置的容量及频率范围 
5.8 电力半导体器件和装置的保护 
5.8.1常规的过压、过流保护 
5.8.2用电子线路实施保护 
习题和思考题 
6 直流变换器（DC／DC变换） 
6.1斩波原理和控制方式 
6.1.1斩波原理 
6.1.2控制方式 
6.2直流变换器的基本电路 
6.2.1降压式（Buck）变换器 
6.2.2升压式（Boost）变换器 
6.2.3升／降压式（Buck—Boost）变换器 
6.2.4其他形式的基本变换电路 
6.3负载为直流电动机时的斩波器结构 
6.3.1单象限斩波器 
6.3.2两象限斩波器 
6.3.3四象限斩波器 
6.4输入与输出隔离的直流变换器 
6.4.1单端反激式 
6.4.2单端正激式 
6.4.3推挽式 
6.4.4半桥式 
6.4.5全桥式 
6.4.6同步整流 
6.5直流PWM的控制 
习题和思考题 
7 无源逆变和直交变频（DC／AC变换） 
7.1概述 
7.1.1逆变与变频的含义 
7.1.2逆变和变频的两种类型 
7.2负载换流逆变器 
7.2.1晶闸管的换流 
7.2.2 RLC串联谐振逆变器 
7.3逆变器的谐波和调压 
7.3.1输出波形中的谐波含量 
7.3.2输出电压的调节 
7.3.3逆变器的多重化 
7.4脉宽调制（PWM）逆变器 
7.4.1正弦脉宽调制（SPWM）原理 
7.4.2 PWM逆变器及其优点 
7.5 PWM控制技术 
7.5.1调制法 
7.5.2指定谐波消除法（SHEPWM） 
7.5.3跟踪型PWM（SHBPWM） 
7.5.4 电压空间矢量PWM（SVPWM） 
7.6中高压变频器 
7.6.1逆变器结构 
7.6.2整流装置 
习题和思考题 
8 软开关技术 
8.1硬开关与软开关 
8.1.1开关高频化的好处 
8.1.2硬开关存在的问题 
8.1.3问题的解决途径 
8.2软开关的种类 
8.3软开关技术的实现 
8.3.1谐振型变换器（RSC） 
8.3.2软开关PwM变换器 
8.3.3零转换PWM变换器 
8.4软开关电路举例 
8.4.1 BUCK ZCS—PWM变换器 
8.4.2 BOOST ZVT—PWM变换器 
8.4.3谐振直流环（RDCL）逆变器 
习题和思考题 
9 电力电子技术的应用 
9.1电动机调速 
9.1.1直流电动机调速 
9.1.2直流可逆电路 
9.1.3交流电动机串级调速 
9.1.4交流电动机变频调速 
9.2电力控制补偿器 
9.3无触点开关 
9.4电加热 
9.5电压调节 
9.6不间断电源（UPS） 
9.7电化学 
9.8高压直流输电 
9.9蓄电池充电机 
9.10开关电源 
9.11电子镇流器 
9.12其他应用领域 
习题和思考题 
参考文献

《电力电子技术基础（第3版）》介绍了电力半导体器件的原理和特性，以及由这些器件组成的各种电力电子电路。器件除普通晶闸管及派生元件外，着重介绍了全控型器件，包括功率场效应晶体管（ p-mosfet）、大功率晶体管（gtr）、可关断晶闸管（gto）、绝缘栅双极晶体管（igbt）、集成门极换流晶闸管（igct）等；电路则包含ac/dc、ac/ac、dc/dc和dc/ac四种基本变换；还对软开关技术以及电力电子技术的应用作了介绍。

《电力电子技术基础（第3版）》可作为自动化、电气工程及其自动化、机械设计制造及其自动化及机电一体化等专业的“电力电子技术”课程的教材，亦可供有关工程技术人员和研究生参考。

电力电子技术：赋能现代能源系统的核心驱动 电力电子技术，作为连接电力与电子领域的桥梁，是现代能源系统不可或缺的关键技术。它通过电力电子变换器，能够高效、灵活地控制和转换电能的电压、电流、频率和形式，从而满足各种应用场景的需求。从微小的智能手机充电器到庞大的工业驱动系统，从可再生能源并网到先进的电力输送，电力电子技术无处不在，默默地推动着社会的进步和发展。 一、 电力电子技术的核心概念与发展历程 电力电子技术的核心在于利用半导体器件（如二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等）作为开关元件，通过精确控制其导通与关断，实现对电能的有效变换。其基本功能包括： 整流： 将交流电转换为直流电。 逆变： 将直流电转换为交流电。 变压： 改变电压的幅值。 变频： 改变交流电的频率。 斩波： 将直流电转换为不同电压等级的直流电。 电力电子技术的萌芽可以追溯到20世纪初，但真正意义上的快速发展始于20世纪40年代硅整流二极管和晶闸管的发明。随后，随着半导体制造工艺的不断进步，功率MOSFET、IGBT等高性能功率器件的出现，极大地提升了电力电子变换器的效率、功率密度和可靠性。微处理器和数字信号处理器（DSP）的应用，更是将电力电子控制推向了智能化、集成化的新时代。 二、 关键的电力电子变换器及其应用 根据输入输出电能形式的不同，电力电子变换器主要可以分为以下几类： 1. AC-DC变换器（整流器）： 功能： 将交流电转换为直流电。 基本类型： 非控整流（如二极管整流）、半控整流（如晶闸管整流）、全控整流（如可控硅整流）。 应用： 电源适配器： 笔记本电脑、手机、电视等各类电子设备的电源。 DC驱动系统： 电机驱动、电解、电镀等。 不间断电源（UPS）： 为关键设备提供稳定电力。 高压直流输电（HVDC）馈线端： 将交流电转换为直流电进行长距离输送。 电动汽车充电桩： 将交流电网的电能转换为直流电为电池充电。 2. DC-AC变换器（逆变器）： 功能： 将直流电转换为交流电。 基本类型： 单相逆变器、三相逆变器；电压源型逆变器（VSI）、电流源型逆变器（CSI）。 应用： 不间断电源（UPS）： 将UPS内部直流蓄电池的电能逆变成交流电供给负载。 风力发电和太阳能发电并网： 将风机或太阳能电池板产生的直流电转换为与电网同频同相的交流电并入电网。 变频调速： 控制电机转速，广泛应用于工业生产、家电等领域，实现节能和工艺控制。 感应加热： 将低频交流电转换为高频交流电用于金属材料的加热。 电动汽车驱动系统： 将电池组的直流电转换为可调频率和电压的交流电驱动电机。 3. DC-DC变换器（斩波器）： 功能： 将一个直流电压转换为另一个不同电压等级的直流电压。 基本类型： 升压斩波器（Boost Converter）： 输出电压高于输入电压。 降压斩波器（Buck Converter）： 输出电压低于输入电压。 升降压斩波器（Buck-Boost Converter）： 输出电压可高于或低于输入电压，且极性相反。 SEPIC（Single-Ended Primary Inductor Converter）变换器、Cuk变换器： 具有电容隔离、可升降压等特性。 应用： 便携式电子设备： 调节电池电压以驱动不同工作电压的电路。 电动汽车： 电池管理系统（BMS）中用于电池充放电管理、为辅助系统供电。 LED照明： 精确控制LED的电流和电压，提高发光效率和寿命。 开关电源（SMPS）： 是现代开关电源的核心组成部分，提供高效的电压调节。 可再生能源系统： 太阳能电池阵列的最大功率点跟踪（MPPT）控制。 4. AC-AC变换器： 功能： 将一个交流电转换为另一个不同电压、频率或相位的交流电。 基本类型： 直接AC-AC变换器（周波变换器）： 无中间能量存储环节，输出频率是输入频率的整数倍或分数倍。 间接AC-AC变换器： 分为AC-DC-AC两级变换，先整流后逆变。 应用： 感应炉： 直接将工频交流电转换为中频交流电。 软启动器： 渐进升高电机电压，实现平稳启动。 电压调节器： 调节交流电压的大小。 变频器（间接AC-AC）： 也是一种重要的AC-AC变换方式，用于电机的变频调速。 三、 影响电力电子技术发展的关键技术 1. 功率半导体器件： 功率器件的性能直接决定了变换器的效率、功率密度、可靠性和成本。从早期的晶闸管到现在的SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）等宽禁带半导体器件，性能不断提升，为更高电压、更高频率、更高效率的电力电子系统提供了可能。 2. 控制技术： 采用微处理器、DSP、FPGA等数字控制技术，实现了复杂控制策略的精确实现，如脉冲宽度调制（PWM）、空间矢量脉宽调制（SVPWM）、模糊控制、自适应控制等，提高了变换器的动态响应速度、稳态精度和鲁棒性。 3. 集成技术： 将功率器件、驱动电路、保护电路、控制电路等集成到同一模块或芯片中，减小了体积，提高了可靠性，降低了成本。 4. 散热技术： 随着功率器件功率密度的提高，散热成为一个关键挑战。先进的散热技术，如液冷、热管、相变散热等，对于保证功率器件的稳定工作至关重要。 5. 电磁兼容性（EMC）技术： 电力电子变换器在工作时会产生电磁干扰，同时也会受到外部电磁场的干扰。EMC技术的研究和应用，确保了电力电子设备在复杂电磁环境下的正常工作。 6. 材料科学： 新型绝缘材料、导电材料、磁性材料等的开发，也为电力电子器件和组件的性能提升提供了基础。 四、 电力电子技术在现代社会中的重要作用 1. 能源效率的提升与节能减排： 电力电子技术是实现能源高效利用的关键。通过变频调速、高效电源、智能电网等应用，显著降低了能源消耗，减少了温室气体排放，为可持续发展做出了巨大贡献。 2. 可再生能源的整合与普及： 风电、光伏等可再生能源具有间歇性和波动性，电力电子技术是实现其大规模并网和稳定运行的核心。逆变器、DC-DC变换器等使得这些清洁能源能够高效可靠地接入电网。 3. 交通电气化： 电动汽车的蓬勃发展离不开先进的电力电子技术。高效的电机驱动、电池管理系统、充电桩等都依赖于电力电子变换器的集成和优化。 4. 工业自动化与智能化： 在工业领域，电力电子技术广泛应用于电机驱动、机器人控制、自动化生产线等，提高了生产效率、精度和灵活性。 5. 信息与通信技术（ICT）的基础： 各种电子设备的电源适配器、通信基站的供电系统等，都离不开电力电子技术。 6. 智能电网的发展： 柔性直流输电（LCC）、多端口变换器、储能系统集成等电力电子技术，是构建高效、可靠、智能的现代电网的关键支撑。 五、 未来发展趋势 展望未来，电力电子技术将继续朝着更高效率、更高功率密度、更智能、更可靠、更绿色的方向发展。 宽禁带半导体器件的应用普及： SiC和GaN器件将逐渐取代硅基器件，在更高电压、更高频率的应用场景中展现优势。 智能化与数字化控制： 人工智能、机器学习等技术将融入电力电子控制，实现更高级别的自适应、自优化和故障诊断。 模块化与集成化： 功率模块化、系统集成化将进一步发展，降低体积、提高可靠性。 电网侧应用： 在智能电网、微电网、分布式能源接入、电能质量治理等方面，电力电子技术将扮演更重要的角色。 储能系统的融合： 结合先进的储能技术，构建更灵活、更高效的能源系统。 绿色化与可持续发展： 关注电力电子设备的生命周期，从设计、制造到回收，实现全过程的绿色化。 总而言之，电力电子技术是现代能源革命和信息技术革命的基石。它以其强大的能量控制能力，赋能着我们生活的方方面面，并将在未来的科技发展和社会进步中持续发挥举足轻重的作用。

评分☆☆☆☆☆

从这本书中，我学到了非常多关于功率变换器设计的精髓。特别是关于DC-DC变换器章节，作者对几种基本拓扑，如Buck、Boost、Buck-Boost以及SEPIC等，进行了深入的剖析。我特别欣赏书中对这些拓扑的详细分析，从理想情况下的稳态分析，到实际工作中的纹波计算和效率分析，都讲解得非常到位。作者通过引入平均模型和开关模型等方法，清晰地阐述了这些变换器的工作原理，并且给出了相应的数学推导。让我受益匪浅的是，书中对于这些变换器的选择依据、设计流程以及关键参数的确定方法都有详细的介绍。例如，在设计一个Buck变换器时，书中会指导你如何根据输入输出电压、输出电流以及允许的纹波来选择合适的电感和电容值，并考虑开关器件的选取和散热问题。这种从理论到实践的衔接，让我觉得这本书不仅仅是学习知识，更是掌握解决问题的能力。此外，书中对非隔离型DC-DC变换器之后的隔离型DC-DC变换器，如Flyback、Forward、Half-Bridge、Full-Bridge等，也进行了清晰的讲解，特别是对变压器参数的设计和隔离的实现方式，都做了详细的说明。这些内容为我未来设计更复杂的电力电子系统提供了宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值远不止于基础理论的讲解，它还为我打开了电力电子技术在实际应用领域的大门。书中对各种实际应用实例的介绍，如电机驱动、开关电源、不间断电源（UPS）以及新能源发电并网等，都让我看到了电力电子技术在现代工业和社会发展中的重要作用。作者通过剖析这些应用系统的基本结构和关键技术，让我能够更具体地理解前面所学的理论知识是如何在实际中发挥作用的。例如，在讲解电机驱动时，书中不仅介绍了常用的V/f控制和矢量控制，还详细分析了PWM变频技术在实现电机调速方面的原理和优势。这让我对如何利用电力电子技术来控制电机，从而实现节能和高性能驱动有了更深的认识。更让我觉得惊喜的是，书中还对一些新兴的应用领域，如电动汽车、智能电网等，进行了展望和介绍，这让我看到了电力电子技术未来的发展方向和潜力。这本书的丰富内容和深入分析，无疑为我未来的学习和职业发展提供了坚实的理论基础和广阔的视野。

评分☆☆☆☆☆

这本《电力电子技术基础》的第三版，我拿在手里，感觉像是捧着一本沉甸甸的知识宝库。初次翻开，我就被其清晰的结构和扎实的理论功底所吸引。绪论部分对于电力电子技术在现代工业和日常生活中的重要性做了十分精辟的阐述，让我对这个领域产生了浓厚的兴趣，也对后续的学习充满了期待。接下来的章节，从基本半导体器件的原理讲起，比如二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等等，作者的讲解循序渐进，即使是初学者也能比较容易地理解其工作机制和特性。书中对于这些器件的数学模型和等效电路也进行了详细的推导，这一点对我这种喜欢追根究底的读者来说，简直是福音。我尤其欣赏的是，书中并没有止步于理论的介绍，而是通过大量的图示和波形图，将抽象的电磁现象具体化，使得我能够更直观地理解器件的开关过程、导通和关断特性，以及在不同电路中的应用。例如，在讲解MOSFET的开关特性时，书中给出的详细波形图，清晰地展现了栅极电压、漏极电流以及输出电压之间的关系，这对于我理解其动态响应和损耗至关重要。而且，书中对器件参数的选取和影响也进行了深入的分析，这对于后续设计实际电路非常有指导意义。我感觉这本书不仅是理论的集合，更是实践的启蒙。

评分☆☆☆☆☆

在我深入研读《电力电子技术基础（第三版）》的过程中，一个非常突出的感受就是作者在讲解复杂电路拓扑时的逻辑清晰度和图示的直观性。比如，在讨论各种AC-DC变换器（整流器）和DC-AC变换器（逆变器）时，书中并没有一股脑地抛出各种公式和理论，而是先从最基本、最简单的单相半控桥和全控桥开始，层层递进，逐渐引入三相桥、多重桥等更复杂的结构。让我印象深刻的是，对于每个拓扑，作者都绘制了详细的开关信号波形、输出电压波形以及电流波形，并且明确地标注了各个器件的导通区间。这种“图文并茂”的讲解方式，极大地降低了我的学习难度，也让我能够迅速抓住电路的核心工作原理。更重要的是，书中对不同拓扑的优缺点、适用范围以及实际应用场景也进行了比较分析，这让我能够从更宏观的角度去理解和选择合适的电路结构。例如，在讲解PWM整流器时，书中不仅给出了其工作原理，还详细分析了它相比传统整流器在功率因数和谐波方面的优势，这对于我理解现代电力电子系统的发展趋势非常有帮助。我特别喜欢书中对某些经典拓扑（如Buck、Boost、Buck-Boost等DC-DC变换器）的详细分析，包括其稳态分析、动态响应以及纹波计算，这些内容都为我日后的电路设计打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

阅读《电力电子技术基础（第三版）》，让我对电力电子系统中的控制策略有了更深刻的理解。书中对于各种功率变换器的控制方法，如电压型控制、电流型控制以及各种高级控制策略，都有详尽的阐述。我尤其欣赏书中对PID控制在电力电子系统中的应用讲解，从基本原理的介绍，到如何根据系统特性整定PID参数，都提供了非常实用的指导。书中通过详细的仿真波形和分析，展示了PID控制在稳定输出电压、改善动态响应以及抑制扰动方面的效果，这让我对控制理论在实际应用中的威力有了直观的认识。此外，书中还介绍了一些更先进的控制方法，例如软开关技术和无感控制等，虽然这些内容可能对于初学者来说有一定难度，但作者的讲解方式依然清晰易懂，并且强调了这些技术在提高系统效率、降低电磁干扰方面的重要作用。让我觉得非常有用的是，书中还对各种控制方法的优缺点进行了比较分析，并给出了具体的应用场景建议。这使得我在学习过程中，能够辨别不同控制策略的适用性，并为将来的项目设计提供理论支持。