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杨卫国 著

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出版社： 冶金工业出版社

ISBN：9787502458485

商品编码：29729333569

包装：平装

出版时间：2014-03-01

基本信息

书名:电力电子技术(第2版)(本科)杨卫国

：39.00元

售价：26.5元,便宜12.5元,折扣67

作者:杨卫国

出版社：冶金工业出版社

出版日期：2014-03-01

ISBN：9787502458485

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页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

《电力电子技术(第2版)》系统地、全面地介绍了各种常用的电力电子器件、直流-直流变换电路、交流-直流变换电路(含有源逆变电路)、直流-交流变换电路、交流-交流变换电路、典型谐振软开关电路、电力电子技术应用中的问题、电力电子电路的计算机仿真等。本书覆盖了电力电子学的主要内容，着重强调了电力电子学的基本理论和基本分析方法。本书力求概念清晰、结构严谨、深入浅出、内容新颖、理论联系实际、务求实用。
　　《电力电子技术(第2版)》可作为普通高等院校自动化专业、电气工程及其自动化专业和相关专业的本科教材，也可供具有一定理论基础和实际经验的工程技术人员参考。本书由东北大学杨卫国、肖冬、冯琳等同志共同编写完成。

目录

0　绪论
　0.1　概述
　0.2　电力电子器件
　0.3　电力电子器件今后的发展方向
　0.4　电能变换的基本类型
　0.5　电力电子技术的发展
　0.6　电力电子技术的应用
　0.7　课程性质与学习方法
1　电力电子器件
　1.1　电力电子器件的特点与分类
　　1.1.1　电力电子器件的特点
　　1.1.2　电力电子器件的分类
　1.2　功率二极管
　　1.2.1　功率二极管的主要类型
　　1.2.2　PN结型功率二极管基本结构、工作原理和基本特性
　　1.2.3　肖特基势垒二极管
　　1.2.4　功率二极管的主要参数
　1.3　晶闸管及派生器件
　　1.3.1　晶闸管的结构和工作原理
　　1.3.2　晶闸管的工作特性及主要参数
　　1.3.3　晶闸管的触发
　　1.3.4　派生晶闸管器件
　1.4　门极可关断晶闸管((STO)
　　1.4.1　GTO的结构和工作原理
　　1.4.2　GTO的特性及主要参数
　　1.4.3　GTO的驱动电路
　　1.4.4　GTO的大可关断阳极电流和电流关断增益
　1.5　功率晶体管(CTR)
　　1.5.1　GTR的结构和工作特性
　　1.5.2　GTR的特性及主要参数
　　1.5.3　GTR的驱动电路
　　1.5.4　GTR的二次击穿现象和安全工作区
　1.6　功率场效应晶体管(Power MOSFET)
　　1.6.1　Power MOSFET的结构和工作原理
　　1.6.2　Power MOSFET的特性及主要参数
　　1.6.3　Power MOSFET的驱动电路
　　1.6.4　Power MOSFET的防静电击穿保护
　1.7　绝缘栅双极型晶体管(IGBT)
　　1.7.1　IGBT的结构和工作原理
　　1.7.2　IGBT的特性及主要参数
　　1.7.3　IGBT的驱动电路
　　1.7.4　IGBT的擎住效应和安全工作区
　1.8　其他新型电力电子器件
　　1.8.1　静电感应晶体管(SIT)
　　1.8.2　静电感应晶闸管(SITH)
　　1.8.3　MOS控制晶闸管(MCT)
　　1.8.4　集成门极换流晶闸管(IGCT)
　　1.8.5　注入增强型门极换流晶体管(IEGT)
　　1.8.6　功率集成电路和智能功率模块(PIC&IPM;)
　本章小结
　习题与思考题
2　直流-直流变换电路
　2.1　降压斩波电路
　　2.1.1　电流连续模式时的工作情况
　　2.1.2　电流断续模式时的工作情况
　2.2　升压斩波电路
　　2.2.1　电流连续模式时的工作情况
　　2.2.2　电流断续模式时的工作情况
　2.3　升降压复合斩波电路
　　2.3.1　电流连续模式时的工作情况
　　2.3.2　电流断续模式时的工作情况
　2.4　库克电路
　　2.4.1　库克电路稳态工作过程分析
　　2.4.2　库克电路基本输入输出关系
　2.5　Sepic斩波电路和Zeta斩波电路
　2.6　复合型DC-DC斩波电路
　　2.6.1　二象限DC-DC斩波电路
　　2.6.2　四象限DC-DC斩波电路
　　2.6.3　多相多重DC-DC斩波电路
　2.7　带隔离的直流-直流变换电路
　　2.7.1　正激电路
　　2.7.2　反激电路
　　2.7.3　半桥式隔离的降压电路
　　2.7.4　全桥式隔离的降压电路
　　2.7.5　推挽电路
　　2.7.6　全波整流电路和全桥整流电路
　本章小结
　习题与思考题
3　交流-直流变换电路(含有源逆变电路)
　3.1　不可控整流电路
　　3.1.1　单相不可控整流电路
　　3.1.2　三相不可控整流电路
　3.2　单相可控整流电路
　　3.2.1　单相半波可控整流电路
　　3.2.2　单相桥式全控整流电路
　　3.2.3　单相全波可控整流电路
　　3.2.4　单相桥式半控整流电路
　3.3　三相半波可控整流电路
　　3.3.1　三相半波共阴极组可控整流电路带电阻性负载
　　3.3.2　三相半波共阴极组可控整流电路带阻感性负载
　　3.3.3　三相半波共阴极组可控整流电路带反电动势负载
　　3.3.4　三相半波共阳极组可控整流电路
　3.4　三相桥式全控整流电路
　　3.4.1　三相桥式全控整流电路带电阻性负载
　　3.4.2　三相桥式全控整流电路带阻感性负载
　3.5　三相桥式半控整流电路
　　3.5.1　三相桥式半控整流电路带电阻性负载
　　3.5.2　三相桥式半控整流电路带阻感性负载
　3.6　变压器漏感对整流电路的影响
　　3.6.1　换流期间的电压电流波形
　　3.6.2　换相压降△∪Ud的计算
　　3.6.3　换相重叠角γ的计算
　3.7　有源逆变电路
　　3.7.1　逆变的概念
　　3.7.2　三相半波有源逆变电路
　　3.7.3　实现有源逆变的条件
　　3.7.4　三相桥式有源逆变电路
　　3.7.5　有源逆变失败的原因与小逆变角的限制
　3.8　晶闸管的相控触发电路与同步问题
　　3.8.1　单结晶体管移相触发电路
　　3.8.2　同步信号为锯齿波的触发电路
　　3.8.3　集成触发电路
　　3.8.4　触发电路的定相
　3.9　整流电路的谐波和功率因数
　　3.9.1　谐波和无功功率分析基础
　　3.9.2　带阻感性负载时可控整流电路交流侧谐波和功率因数分析
　3.10　大功率可控整流电路
　　3.10.1　带平衡电抗器的双反星形可控整流电路
　　3.10.2　多重化整流电路
　本章小结
　习题与思考题
4　直流-交流变换电路
　4.1　逆变电路的基本原理及换流方式
　　4.1.1　电网换流
　　4.1.2　负载谐振式换流
　　4.1.3　强迫换流
　4.2　逆变电路的类型
　4.3　电压型逆变电路
　　4.3.1　电压型单相逆变电路
　　4.3.2　电压型三相逆变电路
　4.4　电流型逆变电路
　　4.4.1　电流型单相逆变电路
　　4.4.2　电流型三相逆变电路
　4.5　多重逆变电路和多电平逆变电路
　　4.5.1　多重逆变电路
　　4.5.2　多电平逆变电路
　4.6　正弦脉宽调制(SPWM)逆变电路
　　4.6.1　SPWM基本原理
　　4.6.2　单极性调制与双极性调制
　　4.6.3　同步调制和异步调制
　　4.6.4　SPWM波的生成
　　4.6.5　电流滞环控制SPWM
　本章小结
　习题与思考题
5　交流-交流变换电路
　5.1　交流调压电路
　　5.1.1　单相交流调压电路
　　5.1.2　三相交流调压电路
　　5.1.3　其他交流电力控制电路
　5.2　交-交变频电路
　　5.2.1　三相输入-单相输出交-交变频电路
　　5.2.2　三相输入-三相输出交-交变频电路
　5.3　矩阵式交-交变频电路
　本章小结
　习题与思考题
6　谐振软开关技术
　6.1　谐振软开关的基本概念
　　6.1.1　谐振开关的基本概念
　　6.1.2　谐振开关的分类
　6.2　准谐振电路
　　6.2.1　零电压开关准谐振电路
　　6.2.2　零电流开关准谐振电路
　　6.2.3　谐振直流环
　6.3　PWM软开关电路
　　6.3.1　零开关PWM软开关电路
　　6.3.2　零转换PWM软开关电路
　本章小结
　习题与思考题
7　电力电子技术应用中的一些问题
　7.1　电力电子器件的保护
　　7.1.1　过电压保护
　　7.1.2　过电流保护
　　7.1.3　电压上升率及电流上升率的限制
　7.2　电力电子器件的串并联技术与系统容量扩展
　　7.2.1　晶闸管的串并联应用
　　7.2.2　GTO的串并联应用
　　7.2.3　Power MOSFET的串并联应用
　　7.2.4　ICBT的串并联应用
　7.3　电力电子器件的功耗、散热器及冷却
　　7.3.1　电力电子器件的功率损耗
　　7.3.2　散热器
　　7.3.3　冷却
8　电力电子电路的计算机仿真
　8.1　建模与仿真
　8.2　常用仿真软件及其特点
　　8.2.1　常用工具
　　8.2.2　通用电路仿真软件
　　8.2.3　基于理想开关模型的专用仿真软件
　8.3　典型电力电子器件的仿真模型及仿真实例
　　8.3.1　MATLAB Simulink／Power System工具箱简介
　　8.3.2　晶闸管的仿真模型及仿真实例
　　8.3.3　晶闸管三相桥式整流器的仿真
参考文献

作者介绍

文摘

序言

电力电子技术：从原理到应用 电力电子技术，作为现代电力系统和电子信息产业的基石，其发展深刻地改变了能量的产生、传输、转换和利用方式。它融合了电子学、电力系统、控制理论和半导体器件等多学科知识，是实现电能高效、灵活、清洁转换的核心技术。本书旨在深入剖析电力电子技术的内在原理，并系统阐述其在各个领域的广泛应用，为读者构建一个全面而深入的知识体系。 一、 电力电子技术的基本原理 电力电子技术的本质在于利用半导体器件对电能进行高效、精确的控制和转换。其核心在于对电流和电压的开关控制，通过不同模式的开关动作，实现直流到直流（DC-DC）、直流到交流（DC-AC）、交流到直流（AC-DC）以及交流到交流（AC-AC）的电能转换。 1. 半导体器件：电力电子的“心脏” 半导体器件是电力电子技术的核心执行元件，它们如同电子电路中的晶体管，但能够承受更高的电压和电流。本书将深入介绍各类关键的电力电子器件，包括： 二极管（Diode）：最基本的半导体器件，具有单向导电性，用于整流和续流。我们将探讨其不同类型，如恢复时间、耐压和电流能力等参数的影响。 晶闸管（Thyristor）：也称为可控硅，是一种具有较大功率容量的开关器件，能够承受高电压和高电流。本书将详细讲解其导通、关断机制，以及不同晶闸管家族，如普通晶闸管、反向阻断晶闸管（GTO）、对称晶闸管（TSCR）等，并分析其各自的优缺点和适用场合。 功率 MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）：作为电压控制型器件，功率MOSFET具有开关速度快、驱动电路简单等优点，在低压大电流应用中占据主导地位。我们将深入研究其工作原理、导通和关断特性、损耗分析以及寄生参数的影响。 功率 BJT（Bipolar Junction Transistor）：虽然在许多领域已被MOSFET取代，但功率BJT在某些高电压、低频率的应用中仍有其价值。本书将对其基本结构、工作模式、驱动要求和主要损耗进行阐述。 绝缘栅双极晶体管（IGBT）：IGBT结合了MOSFET的易驱动性和BJT的电流能力，具有高电压、大电流、开关速度适中等特点，是目前中高功率电力电子变换器中最常用的器件之一。我们将详细分析IGBT的结构、工作原理、驱动电路设计以及其在不同应用中的性能表现。 新型电力电子器件：随着材料科学和半导体工艺的不断发展，宽禁带半导体器件，如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）器件，正逐渐崭露头角。它们具有更高的耐压、更快的开关速度、更低的损耗等优势，将是未来电力电子技术的重要发展方向。本书将介绍这些新型器件的基本特性和潜在应用。 2. 拓扑结构：电能转换的“骨架” 不同的电能转换任务需要不同的电路拓扑结构来实现。本书将系统介绍各类经典的电力电子变换器拓扑，并分析其工作原理、优缺点和适用范围： 整流器（Rectifier）：将交流电转换为直流电。我们将讨论单相和三相整流器，包括半波、全波、桥式整流，以及有源和无源功率因数校正技术。 逆变器（Inverter）：将直流电转换为交流电。重点分析方波逆变器、脉宽调制（PWM）逆变器，包括其调制策略、谐波抑制以及动态响应。 DC-DC 变换器：用于改变直流电压的幅值。我们将深入研究降压变换器（Buck）、升压变换器（Boost）、升降压变换器（Buck-Boost）以及其他更复杂的拓扑结构，如SEPIC、Cuk变换器等。 AC-AC 变换器：直接将一种频率和幅值的交流电转换为另一种频率和幅值的交流电，如交流调压器、变频器等。 3. 控制策略：电能转换的“灵魂” 精确的控制是实现电力电子变换器高效、稳定运行的关键。本书将详细阐述各种控制策略： 脉宽调制（PWM）技术：这是现代电力电子变换器中最核心的控制技术之一，通过改变开关器件的导通时间比例来控制输出的电压或电流。我们将介绍不同类型的PWM调制，如正弦PWM、三角载波PWM、空间矢量PWM（SVPWM）等，并分析其在抑制谐波、提高效率方面的作用。 电压模式控制与电流模式控制：这是两种基本的反馈控制策略。电压模式控制通过调节输出电压来稳定变换器，而电流模式控制则直接控制流经电感或开关器件的电流，具有更好的动态性能和稳定性。 高级控制技术：如模糊控制、神经网络控制、自适应控制等，这些先进的控制方法在提高系统的鲁棒性、响应速度和智能化水平方面发挥着越来越重要的作用。 4. 损耗与效率：性能优化的核心 电力电子变换器在工作过程中会产生各种损耗，包括开关损耗、导通损耗、磁芯损耗等。本书将深入分析这些损耗的来源，并探讨提高变换器效率的设计和控制方法。 二、 电力电子技术的应用领域 电力电子技术已经渗透到国民经济的各个领域，并在其中发挥着至关重要的作用。 1. 能源领域 电力系统： 高压直流输电（HVDC）：在远距离、大容量输电方面具有显著优势，是实现电网互联、优化电力潮流的重要手段。 柔性交流输电系统（FACTS）：利用电力电子装置来增强交流输电系统的输送能力、稳定性和可控性，提高电网的灵活性和可靠性。 可再生能源接入：风力发电、太阳能光伏发电等新能源发电系统需要电力电子变换器来实现能量的有效采集、转换和并网。 智能电网：电力电子技术是构建高效、可靠、智能的未来电网的核心支撑。 新能源汽车： 电机驱动：电动汽车的核心是电机驱动系统，电力电子变换器负责将电池的直流电转换为驱动电机所需的交流电，并实现对电机转速和转矩的精确控制。 电池管理系统（BMS）：充电和放电管理、均衡充电等都离不开电力电子技术。 车载电源：将高压电池电压转换为低压系统所需的各种电压。 储能系统： 电池储能：电力电子变换器用于管理电池的充放电过程，实现与电网的能量交互。 超级电容器储能：与电池储能结合，实现功率的瞬时输出。 2. 工业与交通领域 电机驱动与变频调速：广泛应用于工业生产的各个环节，如风机、水泵、传送带、起重设备等，通过变频调速技术实现节能降耗和工艺优化。 工业电源：各种工业设备所需的直流电源、交流稳压电源、开关电源等。 轨道交通：电力机车、城市轨道交通车辆的牵引变流器、辅助电源等。 电动船舶与航空：在电动船舶的推进系统、飞机电力系统中，电力电子技术也扮演着越来越重要的角色。 3. 信息与通信领域 开关电源（SMPS）：现代电子设备，从手机充电器到服务器电源，几乎都采用了开关电源技术，以实现高效率、小型化和低成本。 数据中心电源：为海量服务器提供稳定、高效的电力供应。 通信电源：为通信基站、网络设备提供可靠的电力保障。 4. 日常生活领域 家用电器：变频空调、节能冰箱、智能洗衣机等，都离不开电力电子技术的支持。 照明系统：LED驱动电源、智能照明控制系统。 感应加热：如电磁炉，利用高频交流电产生涡流来实现加热。 三、 未来发展趋势 电力电子技术的未来发展将聚焦于以下几个方面： 更高功率密度：通过采用新型器件、优化拓扑结构和散热设计，实现更小巧、更轻便的变换器。 更高效率：不断降低器件损耗和系统损耗，实现能源的最大化利用。 智能化与集成化：将控制、传感、通信等功能集成到芯片或模块中，实现更智能、更灵活的电力电子系统。 宽禁带半导体器件的应用：SiC和GaN等新型器件将推动电力电子向更高电压、更高频率、更高温度方向发展。 能源互联网与电动汽车的深度融合：为构建可持续发展的能源未来提供关键技术支撑。 本书的编写，旨在为读者提供一个扎实的理论基础和广阔的应用视野，帮助大家理解电力电子技术的精髓，并能将其应用于实际工程问题中，为推动能源革命和技术进步贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书在图文排版上的用心程度，简直可以称得上是教科书级别的典范。色彩运用非常克制但有效，关键的波形图和电路图都采用了高对比度的配色方案，确保在不同光照条件下都能看得清楚。特别值得称赞的是，它在涉及复杂磁路设计的部分，提供的三维结构示意图清晰到令人惊叹，真正做到了“一图胜千言”。我之前看其他资料时，常常因为看不懂复杂的立体结构而卡壳，但在这本书里，这些难点都得到了完美的视觉化解决。而且，书中的附录部分也做得极其实用，不仅包含了常用的器件参数表，还有一些常用的设计规范和标准，这些都是我们在实际工作中经常需要查阅的参考资料，放在一起非常方便。这种对细节的极致追求，无疑提升了整本书的使用价值和学习体验。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实战性真的让人眼前一亮，它不仅仅停留在理论的层面，而是大量融入了实际工程中的案例和设计思路。我记得有一次我们在设计一个高频逆变器时遇到了一个棘手的谐波抑制问题，翻阅这本教材时，正好找到了一个与我们遇到的情况非常相似的案例分析。作者对该案例的故障排查过程描述得极其细致，每一步的电流波形变化、器件的工作状态分析，都配有详细的图示和数据。更重要的是，书中没有给出标准答案，而是引导读者去分析不同设计选择背后的权衡，比如效率与成本、体积与散热之间的矛盾。这种贴近实际的叙述风格，让枯燥的理论知识立刻“活”了起来，感觉就像是有一位经验丰富的老工程师在旁边手把手地指导你。对于我们这些即将步入职场的学生来说，这种注重工程实践的教材，无疑比单纯的理论堆砌要宝贵得多。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计实在是太吸引人了，那种深沉的蓝色调配上简洁的白色字体，一下子就给人一种专业、严谨的感觉。我拿到手的时候，首先被它厚实的质感所吸引，感觉内容肯定非常充实。拿到书后翻开第一页，目录的排版清晰明了，章节划分逻辑性很强，让人对整本书的脉络一目了然。尤其是对一些基础概念的引入部分，作者似乎花了很大心思去构建一个易于理解的知识框架，不像有些教材上来就抛出复杂的公式，让人望而生畏。比如在讲解开关电源的基本拓扑结构时，它没有急于展示那些复杂的数学推导，而是先通过生动的图形和实际应用场景来铺垫，这种循序渐进的方式对于我们这些初学者来说简直是福音。我尤其喜欢它在关键概念后面设置的“思考题”，这些问题往往能引导我们去深入思考，而不是死记硬背。整体来说，这本书在“入门友好”和“专业深度”之间找到了一个非常棒的平衡点，让人充满了继续阅读下去的动力。

评分☆☆☆☆☆

我个人对这本书的语言风格非常欣赏，它既保持了学术著作应有的严谨性，又没有落入晦涩难懂的窠臼。作者在解释一些高深概念时，常常会用一些非常巧妙的比喻，让抽象的物理过程变得具象化。比如在阐述脉冲宽度调制（PWM）的原理时，它用“水龙头开合的频率和时长”来类比电压幅值的控制，瞬间就让人抓住了核心要点。这种深入浅出的表达能力，体现了作者扎实的教学功底和对学科本质的深刻理解。此外，书中对公式的推导过程也处理得相当到位，每一步的逻辑衔接都非常顺畅，让你清楚地知道这个公式是从哪里来的，而不是简单地罗列一堆数学符号。对于那些对数学推导感到畏惧的读者，这本书绝对是一剂良药，它让你在学习技术的同时，也能享受到思维清晰带来的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对比了多本同类教材的读者，我发现这本书在章节的内在逻辑和知识点的衔接上做得非常出色，体现出一种高屋建瓴的体系构建能力。它不像某些教材那样，知识点之间存在跳跃感，让你感觉像是在碎片化的信息海洋里游泳。这本书像是为我们铺设了一条平稳上升的知识阶梯，每爬一级，视野都会更开阔一些。例如，在从基础的DC-DC变换器过渡到复杂的有源功率因数校正（APFC）时，作者巧妙地引入了“能量守恒”和“输入电流整形”这两个核心概念作为桥梁，使得整个技术的演进显得自然而然。这种结构化的编排，极大地帮助学习者建立起完整的知识网络，避免了“只见树木不见森林”的困境。读完这本书，你不仅学会了如何使用这些电路，更理解了它们背后的基本原理和设计哲学，这才是真正有价值的收获。