基於MATLAB的電力電子技術和交直流調速係統仿真 陳中著 9787302370499 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳中著 著

圖書標籤:

• MATLAB
• 電力電子技術
• 交直流調速
• 仿真
• 陳中
• 高等教育
• 電子工程
• 電氣工程
• 控製工程
• 電機驅動

店鋪： 北京十翼圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302370499

商品編碼：29671164931

包裝：平裝

齣版時間：2014-11-01

基本信息

書名:基於MATLAB的電力電子技術和交直流調速係統仿真

定價：39.00元

售價：26.1元,便宜12.9元,摺扣66

作者:陳中著

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2014-11-01

ISBN：9787302370499

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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MATLAB是美國MathWorks公司齣品的商業數學軟件，用於算法開發、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術計算語言和交互式環境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。Simulink環境下的電力係統模塊庫（PowersystemBlockset）是由加拿大HydroQuebec和TESCIMInternation公司共同開發的，其功能非常強大，可以用於電路、電力電子係統、電機控製係統、電力傳輸係統等領域的仿真。

本書主要是在顧春雷和陳中編著的《電力拖動自動控製係統與MATLAB仿真》基礎上進行擴展的，增加瞭一部分內容，並修正瞭某些錯誤，電力電子內容主要是以冷增祥、徐以榮編著的《電力電子技術基礎》為藍本，交直流調速主要是以陳伯時編著的《電力拖動自動控製係統》為藍本進行仿真的。

內容提要

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本書主要介紹瞭基於MATLAB的電力電子技術和交直流調速係統仿真，在適當闡述工作原理基礎上，重點介紹係統的仿真模型建立方法和仿真結果分析，對於不能直接調用的仿真模塊進行瞭修改並說明其工作原理。 全書共分7章，章為基礎篇，著重介紹MATLAB基本操作與模塊庫中模塊瀏覽； 第2~7章為電力電子和交直流調速係統仿真模型的建立和仿真結果分析。全書提供瞭一些應用實例。 本書特點是將電力電子技術、交直流調速係統與MATLAB仿真有機地結閤在一起，敘述簡潔，概念清楚。本書適閤作為高等院校電氣、自動化專業高年級本科生、研究生及高校教師的教學參考書，同時可供相關人員參考。

目錄

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章　MATLAB簡介與基本操作
　1.1　MATLAB簡介
　1.2　Simulink/SimPowerSystems模型窗口
　　1.2.1　Simulink的工作環境
　　1.2.2　模型窗口工具欄
　1.3　有關模塊的基本操作及仿真步驟
　1.4　測量模塊及顯示和記錄模塊的使用
　1.5　建立子係統和係統模型的封裝
　1.6　Simulink模型庫中的模塊
　1.7　SimPowerSystems模型庫瀏覽
　1.8　仿真算法介紹
　1.9　S函數的編寫
第2章　電力電子整流電路仿真
　2.1　電力電子仿真常用的測量模塊簡介
　2.2　單相橋式整流電路仿真
　　2.2.1　單相全控橋式整流電路仿真
　　2.2.2　單相半控橋式整流電路的仿真
　2.3　三相半波可控整流電路仿真
　　2.3.1　三相半波可控整流電路接純電阻負載仿真
　　2.3.2　三相半波可控整流電路接反電動勢負載仿真
　　2.3.3　考慮交流電源存在電感三相不可控整流電路仿真
　　2.3.4　考慮交流電源側存在電感三相半波可控整流電路仿真
　2.4　三相全控橋式整流電路仿真
　2.5　三相半控橋式整流電路仿真
第3章　電力電子有源逆變仿真
　3.1　半波可控整流電路接電動勢性質負載的仿真
　3.2　考慮交流電源存在電感的有源逆變仿真
　3.3　三相全控橋式整流電路有源逆變工作狀態仿真
　3.4　整流電路的電流畸變係數和有功功率測量的仿真
第4章　電力電子無源逆變仿真
　4.1　負載換流逆變器仿真
　　4.1.1　RLC串聯諧振逆變器仿真
　　4.1.2　並聯諧振逆變器仿真
　4.2　強迫換流電壓型逆變器仿真
　　4.2.1　單相橋式串聯電感式逆變器仿真
　　4.2.2　三相串聯電感式逆變器仿真
　　4.2.3　串聯二極管式逆變器仿真
　　4.2.4　具有輔助換流晶體管逆變器仿真
　4.3　強迫換流電流型逆變器仿真
　4.4　全控型電力電子電壓型逆變器仿真
　　4.4.1　單相全橋逆變器仿真
　　4.4.2　三相電壓型逆變器仿真
　4.5　多重逆變電路仿真
　　4.5.1　二重單相電壓型逆變電路仿真
　　4.5.2　三相電壓型逆變器多重化仿真
　　4.6　正弦波脈寬逆變器仿真
　　4.7　跟蹤型PWM控製技術仿真
　　4.7.1　單相半橋式跟蹤PWM逆變器仿真
　　4.7.2　三相橋式跟蹤PWM逆變器仿真
第5章　交流調壓和直流變換仿真
　5.1　交流調壓仿真
　　5.1.1　單相交流調壓仿真
　　5.1.2　三相交流調壓仿真
　5.2　直流變換器仿真
　　5.2.1　降壓式(buck)斬波器仿真
　　5.2.2　升壓式(boost)斬波器仿真
　　5.2.3　升/降壓斬波器仿真
　5.3　輸人和輸齣隔離直流變換器仿真
　　5.3.1　單端反激式電路仿真
　　5.3.2　單端正激式變換電路仿真
　　5.3.3　推挽式直流變換電路仿真
　　5.3.4　半橋式直流變換電路仿真
　　5.3.5　全橋式直流變換電路仿真
第6章　直流調速係統的仿真
　6.1　單閉環直流調速係統仿真
　　6.1.1　晶閘管一直流電動機開環調速係統的仿真
　　6.1.2　單閉環有靜差轉速負反饋調速係統的建模與仿真
　　6.1.3　單閉環無靜差轉速負反饋調速係統的建模與仿真
　　6.1.4　單閉環電流截止轉速負反饋調速係統的建模與仿真
　　6.1.5　單閉環電壓負反饋調速係統的建模與仿真
　　6.1.6　單閉環電壓負反饋和帶電流正反饋調速係統的建模與仿真
　　6.1.7　單閉環轉速負反饋調速係統定量仿真
　6.2　雙閉環及PwM直流調速係統仿真
　　6.2.1　轉速、電流雙閉環直流調速係統定量仿真
　　6.2.2　轉速超調的抑製——轉速微分負反饋仿真
　　6.2.3　a一口配閤控製調速係統仿真
　　6.2.4　邏輯無環流可逆直流調速係統仿真
　　6.2.5　PwM直流調速係統仿真
第7章　交流調速係統的MA3、LAB仿真
　7.1　交流調速係統仿真中常用模塊簡介
　7.2　單閉環交流調壓調速係統的建模仿真
　　7.2.1　調壓調速基本工作原理
　　7.2.2　調壓調速的建模與仿真
　7.3　變頻調速係統的建模與仿真
　　7.3.1　SPwM內置波調速係統仿真
　　7.3.2　SPw外置波調速係統仿真
　7.4　電流滯環跟蹤控製調速係統仿真
　7.5　電壓空間矢量調速係統的建模與仿真
　　7.5.1　電壓空間：PWM矢量控製技術
　　7.5.2　電壓空間.PWM矢量控製技術仿真
　7.6　轉速開環恒壓頻比的交流調速係統仿真
　7.7　轉差頻率改進方案的仿真
　7.8　轉速、磁鏈閉環控製的矢量控製係統仿真
　　7.8.1　矢量控製係統的基本思路
　　7.8.2　按轉子磁鏈定嚮矢量控製方案
　　7.8.3　轉速、磁鏈閉環矢量控製係統仿真
　7.9　定子磁鏈定嚮控製直接轉矩控製係統仿真
　　7.9.1　按定子磁鏈定嚮控製直接轉矩控製係統的基本原理
　　7.9.2　按定子磁鏈定嚮控製直接轉矩控製係統仿真
　7.10　繞綫式轉子異步電動機雙饋調速係統仿真
　　7.10.1　繞綫式異步電動機串級工作原理
　　7.10.2　繞綫式異步電動機串級調速係統仿真
參考文獻

作者介紹

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陳中 鹽城工學院教師，連續多年指導學生進行畢業設計及學科競賽，擁有豐富的教學經驗。發錶過一批關於單片機的論文，反響良好。已齣版著作四部。

文摘

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序言

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電力電子技術在現代工業中的地位與發展 電力電子技術，作為一門融閤瞭電力學、電子學、控製理論以及計算機技術的新興交叉學科，在當今的工業生産和能源利用領域扮演著至關重要的角色。它深刻地改變瞭電能的産生、傳輸、分配以及使用的模式，是實現能源高效化、智能化和綠色化的關鍵支撐。從龐大的工業電機驅動到精密的消費電子産品，從可再生能源並網到電動汽車的動力係統，電力電子技術無處不在，其發展水平直接關係到一個國傢製造業的競爭力以及可持續發展能力。 核心技術解析：電力電子變換器 電力電子技術的核心在於電力電子變換器。這些變換器能夠對電能進行高效、精確的控製，實現直流到直流 (DC-DC)、交流到直流 (AC-DC)、直流到交流 (DC-AC) 以及交流到交流 (AC-AC) 的各種能量轉換。 AC-DC變換器 (整流器): 將交流電轉換為直流電，是交流電網連接到各種直流負載（如計算機電源、LED照明、電動汽車充電樁）的基礎。隨著對電能質量要求的提高，無諧波、高功率因數的有源整流器正成為研究的熱點。 DC-DC變換器 (直流斬波器): 在保持輸入輸齣均為直流電的情況下，改變電壓的幅值。常見的拓撲包括降壓型 (Buck)、升壓型 (Boost)、升降壓型 (Buck-Boost) 等。它們廣泛應用於便攜式電子設備、開關電源、以及電動汽車電池管理係統 (BMS) 中，實現不同電壓等級之間的轉換，以滿足不同組件的需求。 DC-AC變換器 (逆變器): 將直流電轉換為交流電。這是電力電子技術中最具挑戰性和應用最廣泛的領域之一。例如，在太陽能光伏發電係統中，逆變器將太陽能電池闆産生的直流電轉換為可接入電網的交流電。在電機驅動領域，逆變器是實現電機精確速度和轉矩控製的關鍵，尤其是在交直流調速係統中。 AC-AC變換器 (交流變壓變頻器): 直接將一個頻率和/或幅值的交流電轉換為另一個頻率和/或幅值的交流電，無需經過直流環節。這類變換器在工業驅動領域，尤其是對交流電機進行調速時，能夠實現更高的效率和更好的動態性能。 電力電子器件：核心的“開關” 電力電子變換器的實現依賴於各種高性能的電力電子器件，它們扮演著“開關”的角色，通過快速、精確的開關動作來實現電能的轉換和控製。 二極管: 最簡單的電力電子器件，具有單嚮導電性，常用於整流電路。 晶閘管 (Thyristor): 能夠承受高電壓、大電流，但觸發控製相對復雜，主要用於高功率場閤，如高壓直流輸電 (HVDC) 和一些工業驅動。 可關斷晶閘管 (GTO - Gate Turn-off Thyristor): 在晶閘管的基礎上增加瞭門極關斷功能，提高瞭控製靈活性。 功率三極管 (Power Transistor): 包括雙極型功率晶體管 (BJT) 和場效應功率晶體管 (MOSFET)。MOSFET 以其高速開關特性、低導通損耗和易於驅動的優點，在低壓、高頻應用中占據主導地位。 絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT): 結閤瞭 MOSFET 的易於驅動和 BJT 的高功率承載能力，成為目前中高功率應用中最主流的電力電子器件。 碳化矽 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 器件: 新一代寬禁帶半導體材料的電力電子器件，具有更高的擊穿電壓、更低的導通損耗、更快的開關速度和更高的工作溫度，正逐漸取代傳統的矽基器件，為電力電子技術的發展開闢新的可能。 電力電子技術在交直流調速係統中的應用 交直流調速係統是電力電子技術在電機驅動領域最經典和重要的應用之一。隨著工業自動化的發展，對電機速度和轉矩的精確控製需求日益增長，而傳統的直流電機調速方式存在效率低、維護量大等缺點，逐步被交流電機調速所取代。電力電子技術的發展，特彆是高效、可靠的變頻器齣現，使得交流電機的調速性能可以媲美甚至超越直流電機。 直流電機調速: 早期通過改變電樞電壓或勵磁電流來調節直流電機的轉速。這種方法實現簡單，但存在效率不高、勵磁損耗大等問題。 交流電機調速: 籠型異步電機調速: 籠型異步電機結構簡單、堅固耐用、價格低廉，是工業應用中最廣泛的電機類型。其調速方法多樣，但電力電子技術使得其調速性能得到瞭極大的提升。 變壓調速 (V/f 控製): 最基本和最常見的調速方式，通過改變電壓和頻率的比例來保持恒定的磁通，從而實現一定範圍內的平滑調速。 矢量控製 (Vector Control): 將電機控製分解為轉子磁場定嚮控製，實現對電機轉矩的獨立控製，具有優異的動態響應和精確的轉速控製能力，是現代高性能交流電機驅動的核心技術。 直接轉矩控製 (Direct Torque Control - DTC): 一種無需電機模型，直接根據轉矩方程來控製電機轉矩的方法，響應速度快，控製簡單。 同步電機調速: 同步電機在恒速運行時效率高，但在調速應用中，需要復雜的控製策略。電力電子變頻器使得同步電機的調速成為可能，尤其是在對效率和功率密度要求極高的場閤，如電動汽車和部分工業應用。 仿真技術在電力電子領域的意義 電力電子係統的設計和優化涉及復雜的電路、器件和控製算法。在實際搭建原型之前，通過仿真技術對係統進行全麵的分析和驗證，能夠顯著縮短研發周期，降低實驗成本，並提高設計的魯棒性。 電路級仿真: 能夠精確模擬電力電子器件的開關行為、電路的瞬態響應和穩態性能，分析損耗、電壓應力等關鍵參數。 係統級仿真: 能夠評估整個電力電子係統的性能，包括控製策略的有效性、與上層係統的交互、以及在不同工況下的錶現。 參數優化與設計改進: 通過仿真，工程師可以快速探索不同的設計方案，優化器件選型、控製參數，以及拓撲結構，從而找到最優的設計。 故障診斷與保護策略研究: 仿真能夠模擬各種故障場景，幫助設計和驗證係統的保護機製，確保係統的安全可靠運行。 麵嚮未來的發展趨勢 電力電子技術仍在以前所未有的速度發展。麵嚮未來，其發展趨勢主要體現在以下幾個方麵： 更高效率和更低損耗: 隨著新型電力電子器件（如 SiC、GaN）的廣泛應用，以及先進的控製策略的開發，電力電子變換器的效率將不斷提升，能量損耗進一步降低，這對於節能減排具有重要意義。 更高功率密度和小型化: 通過提高開關頻率、優化散熱設計以及集成化技術，電力電子設備的功率密度將不斷提高，體積和重量將顯著減小，這對於便攜式設備、電動汽車和航空航天等領域至關重要。 更智能化的控製: 結閤人工智能 (AI) 和機器學習技術，電力電子係統將具備更強的自適應性、自診斷能力和預測維護能力，實現更高級彆的智能化控製。 電能質量的提升: 隨著電力電子係統在電網中應用的增加，其對電能質量的影響也日益受到關注。無諧波、高功率因數的變換器設計以及電網諧波治理技術將是重要的發展方嚮。 電力電子技術的集成應用: 在可再生能源發電、智能電網、電動汽車、工業自動化等多個領域，電力電子技術將與其他先進技術深度融閤，共同推動能源革命和産業升級。 電力電子技術作為現代工業的“心髒”，其重要性不言而喻。對這一學科的深入理解和掌握，將為工程師和研究人員在各個相關領域的設計、研發和創新提供堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在職工程師，時間成本是非常重要的考量因素。我購買這本書的目的很明確：快速掌握使用MATLAB/Simulink對電力電子係統進行精確建模和性能評估的能力。這本書在滿足這一需求方麵做得非常齣色。它沒有過多地糾纏於MATLAB軟件本身的宏觀操作，而是聚焦於如何將電力電子的物理模型準確地映射到Simulink的模塊庫中。書中對不同開關器件（如IGBT、MOSFET）在仿真中的等效電路選擇和參數匹配給齣瞭詳盡的建議，這些都是我在以往的自學中常常感到睏惑的“陷阱”。例如，關於開關損耗的建模，很多教程隻停留在理想開關層麵，但這本書深入探討瞭如何加入導通電阻和開關時間對仿真結果的修正，使得仿真結果與實際測量值更加貼近。這對於需要進行係統級設計驗證的工程師來說，是不可或缺的能力。整體來看，這本書的知識密度非常高，但得益於作者清晰的結構梳理，使得消化這些知識的過程相對高效和順暢，真正實現瞭“工具+應用”的高度結閤。

評分☆☆☆☆☆

我嘗試過很多國內外的電力電子仿真書籍，但坦率地說，很多要麼理論過於深奧導緻仿真實現睏難，要麼過於偏重軟件操作而缺乏必要的電力電子理論深度。而陳中的這本著作，巧妙地找到瞭一個完美的平衡點。它非常適閤那些已經掌握瞭電力電子基礎理論，但苦於無法有效將其轉化為MATLAB仿真實現的應用型讀者。書中對交直流調速係統這一復雜應用場景的剖析，展現瞭作者深厚的工程背景。特彆是對係統穩定性和抗乾擾性仿真測試的章節設計，非常具有前瞻性。它引導讀者思考的不是“如何仿真齣某個狀態”，而是“如何在仿真中測試係統的魯棒性”。例如，書中演示瞭如何通過Simulink的“信號注入”模塊，模擬電網側的電壓跌落，並觀察變流器控製係統如何通過快速電流內環來抑製對負載側輸齣電壓的影響。這種從“實現”到“驗證”的思維跨越，極大地提升瞭閱讀體驗和實際應用價值。這本書絕對是電力電子專業學生和初級工程師工具箱裏不可或缺的一員。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得很簡潔大氣，封麵上的文字排版也顯得專業且嚴謹，初次拿到手裏，就有一種“這是本硬核技術書”的感覺。我是在準備畢業設計時接觸到這本書的，當時需要做一個關於電力電子變換器的仿真項目，但對MATLAB Simscape Electrical模塊的理解還停留在比較基礎的階段。這本書的結構安排非常清晰，從基礎的電力電子器件模型入手，逐步過渡到復雜的交直流調速係統。作者在講解每個控製策略時，不僅僅是給齣仿真框圖，還會配上詳細的原理分析和參數設置說明，這一點對於我這種既需要理解理論又需要動手實現的學習者來說，簡直是太友好瞭。特彆是書中關於PWM控製算法的實現部分，圖文並茂地展示瞭MATLAB代碼片段和仿真結果波形，讓我少走瞭很多彎路。閱讀過程中，我發現作者對細節的把控非常到位，即便是像采樣時間、離散化方法這些容易被忽略但對仿真精度影響巨大的參數，書裏都有著墨強調。這本書更像是一位經驗豐富的工程師在手把手地教你如何高效地利用MATLAB進行電力電子係統的建模與仿真，而不是簡單地堆砌公式和代碼。這本書的價值在於它架起瞭一座理論知識與工程實踐之間的橋梁，讓原本抽象的電力電子概念變得可視化、可操作化。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我對技術書籍的閱讀通常采取“跳讀”策略，隻關注與我當前任務最相關的章節。但這本關於MATLAB仿真的書，卻讓我有種想從頭到尾仔細研讀的衝動。它的敘述風格非常注重邏輯的連貫性，仿佛在講述一個完整的故事，從最簡單的整流電路開始，一步步構建起復雜的係統。我特彆欣賞作者在引入新概念時，總是先迴顧一下上一個知識點，確保讀者沒有遺漏任何關鍵的鋪墊。比如，在講解異步電機矢量控製時，作者沒有直接跳到復雜的磁場定嚮理論，而是先用幾頁篇幅迴顧瞭三相交流電的鏇轉磁場概念，並通過MATLAB的坐標變換模塊演示瞭Clarke和Park變換的實際效果。這種循序漸進的教學方式，極大地降低瞭復雜控製理論的學習門檻。更重要的是，書中提供的案例文件質量極高，可以直接在Simulink環境中運行，修改參數後觀察係統響應的變化，這種即時反饋機製是自學仿真技術最寶貴的資源。我嘗試著用書中的方法搭建瞭一個電壓源逆變器（VSI）的仿真模型，僅僅是調整瞭書中所述的死區時間補償參數，輸齣波形的諧波含量立刻有瞭顯著變化，這種直觀的感受是看純理論教材無法體會的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和印刷質量令人印象深刻，這對於一本技術參考書來說，非常重要。清晰的圖錶和高分辨率的仿真波形截圖，保證瞭視覺信息的準確傳達，尤其是在涉及到復雜的時域波形對比時，這一點尤為關鍵。我發現書中對不同工作模式下的係統動態響應描述得尤其到位。比如，在分析直流電機帶負載啓動過程時，書中不僅展示瞭轉速和電流的上升麯綫，還結閤瞭MATLAB調試器中的變量監視功能，展示瞭內環電流控製和外環速度控製環路中的誤差信號變化趨勢。這種多維度、全景式的仿真結果展示，讓讀者能夠深入理解控製係統內部各個環節的相互作用和耦閤關係。此外，本書對於一些常見問題的故障排除思路也很有啓發性。當我的仿真模型齣現不收斂或者輸齣結果異常時，我常常會翻閱書中關於“仿真參數設置與收斂性處理”的那一章，裏麵提供的調試清單和經驗總結，往往能迅速幫我定位問題所在。這本書的價值遠超一本教程，它更像是一本“實戰手冊”，記錄瞭許多寶貴的調試經驗。