電力電子技術(第2版)(本科)楊衛國 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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楊衛國 著

圖書標籤:

• 電力電子技術
• 電力電子
• 變流器
• 逆變器
• 電力變換
• 開關電源
• IGBT
• 電力係統
• 電路分析
• 楊衛國

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齣版社： 冶金工業齣版社

ISBN：9787502458485

商品編碼：29729333569

包裝：平裝

齣版時間：2014-03-01

基本信息

書名:電力電子技術(第2版)(本科)楊衛國

：39.00元

售價：26.5元,便宜12.5元,摺扣67

作者:楊衛國

齣版社：冶金工業齣版社

齣版日期：2014-03-01

ISBN：9787502458485

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

《電力電子技術(第2版)》係統地、全麵地介紹瞭各種常用的電力電子器件、直流-直流變換電路、交流-直流變換電路(含有源逆變電路)、直流-交流變換電路、交流-交流變換電路、典型諧振軟開關電路、電力電子技術應用中的問題、電力電子電路的計算機仿真等。本書覆蓋瞭電力電子學的主要內容，著重強調瞭電力電子學的基本理論和基本分析方法。本書力求概念清晰、結構嚴謹、深入淺齣、內容新穎、理論聯係實際、務求實用。
　　《電力電子技術(第2版)》可作為普通高等院校自動化專業、電氣工程及其自動化專業和相關專業的本科教材，也可供具有一定理論基礎和實際經驗的工程技術人員參考。本書由東北大學楊衛國、肖鼕、馮琳等同誌共同編寫完成。

目錄

0　緒論
　0.1　概述
　0.2　電力電子器件
　0.3　電力電子器件今後的發展方嚮
　0.4　電能變換的基本類型
　0.5　電力電子技術的發展
　0.6　電力電子技術的應用
　0.7　課程性質與學習方法
1　電力電子器件
　1.1　電力電子器件的特點與分類
　　1.1.1　電力電子器件的特點
　　1.1.2　電力電子器件的分類
　1.2　功率二極管
　　1.2.1　功率二極管的主要類型
　　1.2.2　PN結型功率二極管基本結構、工作原理和基本特性
　　1.2.3　肖特基勢壘二極管
　　1.2.4　功率二極管的主要參數
　1.3　晶閘管及派生器件
　　1.3.1　晶閘管的結構和工作原理
　　1.3.2　晶閘管的工作特性及主要參數
　　1.3.3　晶閘管的觸發
　　1.3.4　派生晶閘管器件
　1.4　門極可關斷晶閘管((STO)
　　1.4.1　GTO的結構和工作原理
　　1.4.2　GTO的特性及主要參數
　　1.4.3　GTO的驅動電路
　　1.4.4　GTO的大可關斷陽極電流和電流關斷增益
　1.5　功率晶體管(CTR)
　　1.5.1　GTR的結構和工作特性
　　1.5.2　GTR的特性及主要參數
　　1.5.3　GTR的驅動電路
　　1.5.4　GTR的二次擊穿現象和安全工作區
　1.6　功率場效應晶體管(Power MOSFET)
　　1.6.1　Power MOSFET的結構和工作原理
　　1.6.2　Power MOSFET的特性及主要參數
　　1.6.3　Power MOSFET的驅動電路
　　1.6.4　Power MOSFET的防靜電擊穿保護
　1.7　絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)
　　1.7.1　IGBT的結構和工作原理
　　1.7.2　IGBT的特性及主要參數
　　1.7.3　IGBT的驅動電路
　　1.7.4　IGBT的擎住效應和安全工作區
　1.8　其他新型電力電子器件
　　1.8.1　靜電感應晶體管(SIT)
　　1.8.2　靜電感應晶閘管(SITH)
　　1.8.3　MOS控製晶閘管(MCT)
　　1.8.4　集成門極換流晶閘管(IGCT)
　　1.8.5　注入增強型門極換流晶體管(IEGT)
　　1.8.6　功率集成電路和智能功率模塊(PIC&IPM;)
　本章小結
　習題與思考題
2　直流-直流變換電路
　2.1　降壓斬波電路
　　2.1.1　電流連續模式時的工作情況
　　2.1.2　電流斷續模式時的工作情況
　2.2　升壓斬波電路
　　2.2.1　電流連續模式時的工作情況
　　2.2.2　電流斷續模式時的工作情況
　2.3　升降壓復閤斬波電路
　　2.3.1　電流連續模式時的工作情況
　　2.3.2　電流斷續模式時的工作情況
　2.4　庫剋電路
　　2.4.1　庫剋電路穩態工作過程分析
　　2.4.2　庫剋電路基本輸入輸齣關係
　2.5　Sepic斬波電路和Zeta斬波電路
　2.6　復閤型DC-DC斬波電路
　　2.6.1　二象限DC-DC斬波電路
　　2.6.2　四象限DC-DC斬波電路
　　2.6.3　多相多重DC-DC斬波電路
　2.7　帶隔離的直流-直流變換電路
　　2.7.1　正激電路
　　2.7.2　反激電路
　　2.7.3　半橋式隔離的降壓電路
　　2.7.4　全橋式隔離的降壓電路
　　2.7.5　推挽電路
　　2.7.6　全波整流電路和全橋整流電路
　本章小結
　習題與思考題
3　交流-直流變換電路(含有源逆變電路)
　3.1　不可控整流電路
　　3.1.1　單相不可控整流電路
　　3.1.2　三相不可控整流電路
　3.2　單相可控整流電路
　　3.2.1　單相半波可控整流電路
　　3.2.2　單相橋式全控整流電路
　　3.2.3　單相全波可控整流電路
　　3.2.4　單相橋式半控整流電路
　3.3　三相半波可控整流電路
　　3.3.1　三相半波共陰極組可控整流電路帶電阻性負載
　　3.3.2　三相半波共陰極組可控整流電路帶阻感性負載
　　3.3.3　三相半波共陰極組可控整流電路帶反電動勢負載
　　3.3.4　三相半波共陽極組可控整流電路
　3.4　三相橋式全控整流電路
　　3.4.1　三相橋式全控整流電路帶電阻性負載
　　3.4.2　三相橋式全控整流電路帶阻感性負載
　3.5　三相橋式半控整流電路
　　3.5.1　三相橋式半控整流電路帶電阻性負載
　　3.5.2　三相橋式半控整流電路帶阻感性負載
　3.6　變壓器漏感對整流電路的影響
　　3.6.1　換流期間的電壓電流波形
　　3.6.2　換相壓降△∪Ud的計算
　　3.6.3　換相重疊角γ的計算
　3.7　有源逆變電路
　　3.7.1　逆變的概念
　　3.7.2　三相半波有源逆變電路
　　3.7.3　實現有源逆變的條件
　　3.7.4　三相橋式有源逆變電路
　　3.7.5　有源逆變失敗的原因與小逆變角的限製
　3.8　晶閘管的相控觸發電路與同步問題
　　3.8.1　單結晶體管移相觸發電路
　　3.8.2　同步信號為鋸齒波的觸發電路
　　3.8.3　集成觸發電路
　　3.8.4　觸發電路的定相
　3.9　整流電路的諧波和功率因數
　　3.9.1　諧波和無功功率分析基礎
　　3.9.2　帶阻感性負載時可控整流電路交流側諧波和功率因數分析
　3.10　大功率可控整流電路
　　3.10.1　帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路
　　3.10.2　多重化整流電路
　本章小結
　習題與思考題
4　直流-交流變換電路
　4.1　逆變電路的基本原理及換流方式
　　4.1.1　電網換流
　　4.1.2　負載諧振式換流
　　4.1.3　強迫換流
　4.2　逆變電路的類型
　4.3　電壓型逆變電路
　　4.3.1　電壓型單相逆變電路
　　4.3.2　電壓型三相逆變電路
　4.4　電流型逆變電路
　　4.4.1　電流型單相逆變電路
　　4.4.2　電流型三相逆變電路
　4.5　多重逆變電路和多電平逆變電路
　　4.5.1　多重逆變電路
　　4.5.2　多電平逆變電路
　4.6　正弦脈寬調製(SPWM)逆變電路
　　4.6.1　SPWM基本原理
　　4.6.2　單極性調製與雙極性調製
　　4.6.3　同步調製和異步調製
　　4.6.4　SPWM波的生成
　　4.6.5　電流滯環控製SPWM
　本章小結
　習題與思考題
5　交流-交流變換電路
　5.1　交流調壓電路
　　5.1.1　單相交流調壓電路
　　5.1.2　三相交流調壓電路
　　5.1.3　其他交流電力控製電路
　5.2　交-交變頻電路
　　5.2.1　三相輸入-單相輸齣交-交變頻電路
　　5.2.2　三相輸入-三相輸齣交-交變頻電路
　5.3　矩陣式交-交變頻電路
　本章小結
　習題與思考題
6　諧振軟開關技術
　6.1　諧振軟開關的基本概念
　　6.1.1　諧振開關的基本概念
　　6.1.2　諧振開關的分類
　6.2　準諧振電路
　　6.2.1　零電壓開關準諧振電路
　　6.2.2　零電流開關準諧振電路
　　6.2.3　諧振直流環
　6.3　PWM軟開關電路
　　6.3.1　零開關PWM軟開關電路
　　6.3.2　零轉換PWM軟開關電路
　本章小結
　習題與思考題
7　電力電子技術應用中的一些問題
　7.1　電力電子器件的保護
　　7.1.1　過電壓保護
　　7.1.2　過電流保護
　　7.1.3　電壓上升率及電流上升率的限製
　7.2　電力電子器件的串並聯技術與係統容量擴展
　　7.2.1　晶閘管的串並聯應用
　　7.2.2　GTO的串並聯應用
　　7.2.3　Power MOSFET的串並聯應用
　　7.2.4　ICBT的串並聯應用
　7.3　電力電子器件的功耗、散熱器及冷卻
　　7.3.1　電力電子器件的功率損耗
　　7.3.2　散熱器
　　7.3.3　冷卻
8　電力電子電路的計算機仿真
　8.1　建模與仿真
　8.2　常用仿真軟件及其特點
　　8.2.1　常用工具
　　8.2.2　通用電路仿真軟件
　　8.2.3　基於理想開關模型的專用仿真軟件
　8.3　典型電力電子器件的仿真模型及仿真實例
　　8.3.1　MATLAB Simulink／Power System工具箱簡介
　　8.3.2　晶閘管的仿真模型及仿真實例
　　8.3.3　晶閘管三相橋式整流器的仿真
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

電力電子技術：從原理到應用 電力電子技術，作為現代電力係統和電子信息産業的基石，其發展深刻地改變瞭能量的産生、傳輸、轉換和利用方式。它融閤瞭電子學、電力係統、控製理論和半導體器件等多學科知識，是實現電能高效、靈活、清潔轉換的核心技術。本書旨在深入剖析電力電子技術的內在原理，並係統闡述其在各個領域的廣泛應用，為讀者構建一個全麵而深入的知識體係。 一、 電力電子技術的基本原理 電力電子技術的本質在於利用半導體器件對電能進行高效、精確的控製和轉換。其核心在於對電流和電壓的開關控製，通過不同模式的開關動作，實現直流到直流（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）的電能轉換。 1. 半導體器件：電力電子的“心髒” 半導體器件是電力電子技術的核心執行元件，它們如同電子電路中的晶體管，但能夠承受更高的電壓和電流。本書將深入介紹各類關鍵的電力電子器件，包括： 二極管（Diode）：最基本的半導體器件，具有單嚮導電性，用於整流和續流。我們將探討其不同類型，如恢復時間、耐壓和電流能力等參數的影響。 晶閘管（Thyristor）：也稱為可控矽，是一種具有較大功率容量的開關器件，能夠承受高電壓和高電流。本書將詳細講解其導通、關斷機製，以及不同晶閘管傢族，如普通晶閘管、反嚮阻斷晶閘管（GTO）、對稱晶閘管（TSCR）等，並分析其各自的優缺點和適用場閤。 功率 MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）：作為電壓控製型器件，功率MOSFET具有開關速度快、驅動電路簡單等優點，在低壓大電流應用中占據主導地位。我們將深入研究其工作原理、導通和關斷特性、損耗分析以及寄生參數的影響。 功率 BJT（Bipolar Junction Transistor）：雖然在許多領域已被MOSFET取代，但功率BJT在某些高電壓、低頻率的應用中仍有其價值。本書將對其基本結構、工作模式、驅動要求和主要損耗進行闡述。 絕緣柵雙極晶體管（IGBT）：IGBT結閤瞭MOSFET的易驅動性和BJT的電流能力，具有高電壓、大電流、開關速度適中等特點，是目前中高功率電力電子變換器中最常用的器件之一。我們將詳細分析IGBT的結構、工作原理、驅動電路設計以及其在不同應用中的性能錶現。 新型電力電子器件：隨著材料科學和半導體工藝的不斷發展，寬禁帶半導體器件，如碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）器件，正逐漸嶄露頭角。它們具有更高的耐壓、更快的開關速度、更低的損耗等優勢，將是未來電力電子技術的重要發展方嚮。本書將介紹這些新型器件的基本特性和潛在應用。 2. 拓撲結構：電能轉換的“骨架” 不同的電能轉換任務需要不同的電路拓撲結構來實現。本書將係統介紹各類經典的電力電子變換器拓撲，並分析其工作原理、優缺點和適用範圍： 整流器（Rectifier）：將交流電轉換為直流電。我們將討論單相和三相整流器，包括半波、全波、橋式整流，以及有源和無源功率因數校正技術。 逆變器（Inverter）：將直流電轉換為交流電。重點分析方波逆變器、脈寬調製（PWM）逆變器，包括其調製策略、諧波抑製以及動態響應。 DC-DC 變換器：用於改變直流電壓的幅值。我們將深入研究降壓變換器（Buck）、升壓變換器（Boost）、升降壓變換器（Buck-Boost）以及其他更復雜的拓撲結構，如SEPIC、Cuk變換器等。 AC-AC 變換器：直接將一種頻率和幅值的交流電轉換為另一種頻率和幅值的交流電，如交流調壓器、變頻器等。 3. 控製策略：電能轉換的“靈魂” 精確的控製是實現電力電子變換器高效、穩定運行的關鍵。本書將詳細闡述各種控製策略： 脈寬調製（PWM）技術：這是現代電力電子變換器中最核心的控製技術之一，通過改變開關器件的導通時間比例來控製輸齣的電壓或電流。我們將介紹不同類型的PWM調製，如正弦PWM、三角載波PWM、空間矢量PWM（SVPWM）等，並分析其在抑製諧波、提高效率方麵的作用。 電壓模式控製與電流模式控製：這是兩種基本的反饋控製策略。電壓模式控製通過調節輸齣電壓來穩定變換器，而電流模式控製則直接控製流經電感或開關器件的電流，具有更好的動態性能和穩定性。 高級控製技術：如模糊控製、神經網絡控製、自適應控製等，這些先進的控製方法在提高係統的魯棒性、響應速度和智能化水平方麵發揮著越來越重要的作用。 4. 損耗與效率：性能優化的核心 電力電子變換器在工作過程中會産生各種損耗，包括開關損耗、導通損耗、磁芯損耗等。本書將深入分析這些損耗的來源，並探討提高變換器效率的設計和控製方法。 二、 電力電子技術的應用領域 電力電子技術已經滲透到國民經濟的各個領域，並在其中發揮著至關重要的作用。 1. 能源領域 電力係統： 高壓直流輸電（HVDC）：在遠距離、大容量輸電方麵具有顯著優勢，是實現電網互聯、優化電力潮流的重要手段。 柔性交流輸電係統（FACTS）：利用電力電子裝置來增強交流輸電係統的輸送能力、穩定性和可控性，提高電網的靈活性和可靠性。 可再生能源接入：風力發電、太陽能光伏發電等新能源發電係統需要電力電子變換器來實現能量的有效采集、轉換和並網。 智能電網：電力電子技術是構建高效、可靠、智能的未來電網的核心支撐。 新能源汽車： 電機驅動：電動汽車的核心是電機驅動係統，電力電子變換器負責將電池的直流電轉換為驅動電機所需的交流電，並實現對電機轉速和轉矩的精確控製。 電池管理係統（BMS）：充電和放電管理、均衡充電等都離不開電力電子技術。 車載電源：將高壓電池電壓轉換為低壓係統所需的各種電壓。 儲能係統： 電池儲能：電力電子變換器用於管理電池的充放電過程，實現與電網的能量交互。 超級電容器儲能：與電池儲能結閤，實現功率的瞬時輸齣。 2. 工業與交通領域 電機驅動與變頻調速：廣泛應用於工業生産的各個環節，如風機、水泵、傳送帶、起重設備等，通過變頻調速技術實現節能降耗和工藝優化。 工業電源：各種工業設備所需的直流電源、交流穩壓電源、開關電源等。 軌道交通：電力機車、城市軌道交通車輛的牽引變流器、輔助電源等。 電動船舶與航空：在電動船舶的推進係統、飛機電力係統中，電力電子技術也扮演著越來越重要的角色。 3. 信息與通信領域 開關電源（SMPS）：現代電子設備，從手機充電器到服務器電源，幾乎都采用瞭開關電源技術，以實現高效率、小型化和低成本。 數據中心電源：為海量服務器提供穩定、高效的電力供應。 通信電源：為通信基站、網絡設備提供可靠的電力保障。 4. 日常生活領域 傢用電器：變頻空調、節能冰箱、智能洗衣機等，都離不開電力電子技術的支持。 照明係統：LED驅動電源、智能照明控製係統。 感應加熱：如電磁爐，利用高頻交流電産生渦流來實現加熱。 三、 未來發展趨勢 電力電子技術的未來發展將聚焦於以下幾個方麵： 更高功率密度：通過采用新型器件、優化拓撲結構和散熱設計，實現更小巧、更輕便的變換器。 更高效率：不斷降低器件損耗和係統損耗，實現能源的最大化利用。 智能化與集成化：將控製、傳感、通信等功能集成到芯片或模塊中，實現更智能、更靈活的電力電子係統。 寬禁帶半導體器件的應用：SiC和GaN等新型器件將推動電力電子嚮更高電壓、更高頻率、更高溫度方嚮發展。 能源互聯網與電動汽車的深度融閤：為構建可持續發展的能源未來提供關鍵技術支撐。 本書的編寫，旨在為讀者提供一個紮實的理論基礎和廣闊的應用視野，幫助大傢理解電力電子技術的精髓，並能將其應用於實際工程問題中，為推動能源革命和技術進步貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計實在是太吸引人瞭，那種深沉的藍色調配上簡潔的白色字體，一下子就給人一種專業、嚴謹的感覺。我拿到手的時候，首先被它厚實的質感所吸引，感覺內容肯定非常充實。拿到書後翻開第一頁，目錄的排版清晰明瞭，章節劃分邏輯性很強，讓人對整本書的脈絡一目瞭然。尤其是對一些基礎概念的引入部分，作者似乎花瞭很大心思去構建一個易於理解的知識框架，不像有些教材上來就拋齣復雜的公式，讓人望而生畏。比如在講解開關電源的基本拓撲結構時，它沒有急於展示那些復雜的數學推導，而是先通過生動的圖形和實際應用場景來鋪墊，這種循序漸進的方式對於我們這些初學者來說簡直是福音。我尤其喜歡它在關鍵概念後麵設置的“思考題”，這些問題往往能引導我們去深入思考，而不是死記硬背。整體來說，這本書在“入門友好”和“專業深度”之間找到瞭一個非常棒的平衡點，讓人充滿瞭繼續閱讀下去的動力。

評分☆☆☆☆☆

我個人對這本書的語言風格非常欣賞，它既保持瞭學術著作應有的嚴謹性，又沒有落入晦澀難懂的窠臼。作者在解釋一些高深概念時，常常會用一些非常巧妙的比喻，讓抽象的物理過程變得具象化。比如在闡述脈衝寬度調製（PWM）的原理時，它用“水龍頭開閤的頻率和時長”來類比電壓幅值的控製，瞬間就讓人抓住瞭核心要點。這種深入淺齣的錶達能力，體現瞭作者紮實的教學功底和對學科本質的深刻理解。此外，書中對公式的推導過程也處理得相當到位，每一步的邏輯銜接都非常順暢，讓你清楚地知道這個公式是從哪裏來的，而不是簡單地羅列一堆數學符號。對於那些對數學推導感到畏懼的讀者，這本書絕對是一劑良藥，它讓你在學習技術的同時，也能享受到思維清晰帶來的樂趣。

評分☆☆☆☆☆

這本書在圖文排版上的用心程度，簡直可以稱得上是教科書級彆的典範。色彩運用非常剋製但有效，關鍵的波形圖和電路圖都采用瞭高對比度的配色方案，確保在不同光照條件下都能看得清楚。特彆值得稱贊的是，它在涉及復雜磁路設計的部分，提供的三維結構示意圖清晰到令人驚嘆，真正做到瞭“一圖勝韆言”。我之前看其他資料時，常常因為看不懂復雜的立體結構而卡殼，但在這本書裏，這些難點都得到瞭完美的視覺化解決。而且，書中的附錄部分也做得極其實用，不僅包含瞭常用的器件參數錶，還有一些常用的設計規範和標準，這些都是我們在實際工作中經常需要查閱的參考資料，放在一起非常方便。這種對細節的極緻追求，無疑提升瞭整本書的使用價值和學習體驗。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對比瞭多本同類教材的讀者，我發現這本書在章節的內在邏輯和知識點的銜接上做得非常齣色，體現齣一種高屋建瓴的體係構建能力。它不像某些教材那樣，知識點之間存在跳躍感，讓你感覺像是在碎片化的信息海洋裏遊泳。這本書像是為我們鋪設瞭一條平穩上升的知識階梯，每爬一級，視野都會更開闊一些。例如，在從基礎的DC-DC變換器過渡到復雜的有源功率因數校正（APFC）時，作者巧妙地引入瞭“能量守恒”和“輸入電流整形”這兩個核心概念作為橋梁，使得整個技術的演進顯得自然而然。這種結構化的編排，極大地幫助學習者建立起完整的知識網絡，避免瞭“隻見樹木不見森林”的睏境。讀完這本書，你不僅學會瞭如何使用這些電路，更理解瞭它們背後的基本原理和設計哲學，這纔是真正有價值的收獲。

評分☆☆☆☆☆

這本書的實戰性真的讓人眼前一亮，它不僅僅停留在理論的層麵，而是大量融入瞭實際工程中的案例和設計思路。我記得有一次我們在設計一個高頻逆變器時遇到瞭一個棘手的諧波抑製問題，翻閱這本教材時，正好找到瞭一個與我們遇到的情況非常相似的案例分析。作者對該案例的故障排查過程描述得極其細緻，每一步的電流波形變化、器件的工作狀態分析，都配有詳細的圖示和數據。更重要的是，書中沒有給齣標準答案，而是引導讀者去分析不同設計選擇背後的權衡，比如效率與成本、體積與散熱之間的矛盾。這種貼近實際的敘述風格，讓枯燥的理論知識立刻“活”瞭起來，感覺就像是有一位經驗豐富的老工程師在旁邊手把手地指導你。對於我們這些即將步入職場的學生來說，這種注重工程實踐的教材，無疑比單純的理論堆砌要寶貴得多。