中大功率開關變換器（原書第2版） 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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編輯推薦

適讀人群 ：從事電力電子技術設計與製造的工程技術人員以及電氣自動控製技術相關專業的本科生和研究生

　　《中大功率開關變換器》涵蓋瞭當代關心的三相中、大功率DC-AC或AC-DC變換的相關主題，以一個非常獨特的技術視角看待電力電子係統技術並提供瞭一個技術迴顧，而不是各種設計步驟的集閤。《中大功率開關變換器》也可以被看成是一個中大功率變換器尖端領域的技術文摘，有大量的實例和參考文獻。涵蓋過去的25年中世界各地齣版的眾多論文、專利、研究報告中介紹的有關方法，大都是相關行業已被選定為技術演進的樣本。這《中大功率開關變換器》重要的焦點是專用的PWM算法，希望本書很好地錶達瞭這一概念。

　　從簡單的事實陳述到前沿研究課題，無需讀者在電氣工程或電力電子技術方麵有很深的技術背景。在本書首部分的章節結束部分留有有關問題以幫助讀者提高學習效果。《中大功率開關變換器》結閤理論和實例，是作者多年來在不同大學教學的結果及作者大量來自工業“實踐”的一手經驗。

內容簡介

　　《中大功率開關變換器》對中大功率開關變換器係統的多學科方麵進行瞭有關討論，包括基本的電力電子技術、數字控製和硬件、傳感器、模擬信號的預處理、保護器件和故障管理、脈衝寬度調製（PWM）算法、中大功率的開關變換器等。《中大功率開關變換器》適閤從事電力電子技術設計與製造的工程技術人員閱讀，也可作為電氣自動控製技術相關專業的本科生和研究生的參考書。

作者簡介

　　Dorin O.Neacsu，PhD （IEEE M95，SM00）分彆於1988和1994在羅馬尼亞雅西科技大學獲得電子碩士和博士學位。Neacsu博士還擁有美國馬薩諸塞州梅德福塔夫斯大學（Tufts University）戈登研究所的工程管理碩士學位。

　　Neacsu博士在羅馬尼亞雅西科技大學的TAGCM-SUT從1988年到1990年度過瞭他的強製性工業試用期。並在1990~1999年，在羅馬尼亞的雅西科技大學電子係任副教授。在這期間，他還是加拿大位於Trois河畔的魁北剋大學、美國通用汽車/德爾福、印第安納波利斯、印第安娜的訪問學者。Neacsu博士從1999年8月~2006年6月在美國工業界持有不同的位置（谘詢顧問、工程師、産品經理），分彆在國際整流器（IR）公司、Satcon技術公司和Azure Dynamics/Solectria公司工作過。他在先進的柵極驅動器、同步熱插拔、並聯三相電源變換器和交錯式功率變換器等工作領域做齣瞭創新性的工作。自2006年8月後，Neacsu博士在多個美國學術機構，包括新奧爾良大學、麻省理工學院和美國聯閤技術研究中心作訪問學者或做短期工作。目前，Neacsu博士是羅馬尼亞雅西科技大學的副教授。

　　Neacsu博士已在IEEE學報、會議和其他的國際期刊發錶過80多篇論文和研究報告，並在各大洲舉辦的IEEE會議作瞭7場技術報告。他擁有三項美國專利，在加拿大和羅馬尼亞與同事閤作寫瞭幾本大學教材，並著有《功率變換器的仿真建模》一書。Neacsu博士是IEEE高級會員，曾擔任多個IEEE學報的評論員，並在不同IEEE會議的技術程序委員會或組織委員會擔任委員。他的主要研究工作集中在靜態功率變換器、功率半導體器件、PWM算法、微處理器控製和功率變換器的仿真與建模。

目錄

譯者序
原書前言
緻謝
作者簡介
第1章中大功率開關變換器簡介1
1.1中大功率變換器市場1
1.1.1技術現狀1
1.1.2交通電氣化係統3
1.1.3傳統工業中的應用5
1.2本書主要內容6
1.3可調速驅動器8
1.3.1AC-DC變換器8
1.3.2中間電路9
1.3.3直流電容器組9
1.3.4軟充電電路10
1.3.5直流電抗器10
1.3.6製動電路10
1.3.7三相逆變器11
1.3.8保護電路11
1.3.9傳感器11
1.3.10電動機的連接11
1.3.11控製器12
1.4電網接口或分布式發電13
1.4.1電網諧波14
1.4.2功率因數14
1.4.3直流電流注入14
1.4.4電磁兼容性和電磁乾擾15
1.4.5頻率和電壓變化16
1.4.6低壓電網的最大連接功率16
1.5多變換器電力電子係統16
1.6總結18
參考文獻18
第1部分傳統功率變換器
第2章大功率半導體器件20
2.1功率半導體市場現狀20
2.2功率MOSFET23
2.2.1工作原理23
2.2.2控製29
2.3IGBT30
2.3.1工作原理30
2.3.2控製及柵極驅動34
2.3.3保護39
2.4功率損耗估算41
2.5有源柵極驅動電路42
2.6GTO晶閘管45
2.7先進功率器件45
2.7.1特種器件45
2.7.2高頻、高電壓器件46
2.7.3采用新基闆材料的器件47
2.8數據手冊信息48
問題50
參考文獻50
第3章基本三相逆變器53
3.1用作簡單開關的大功率器件53
3.2逆變器引腳與感性負載工作54
3.3什麼是PWM算法56
3.4基本三相電壓源逆變器的工作原理與功能60
3.5性能指標的定義和在不同國傢使用的術語65
3.5.1頻率分析66
3.5.2三相變換器的調製指數67
3.5.3性能指標67
3.6利用逆變器波形直接計算諧波頻譜70
3.6.1準矩形波形分解70
3.6.2矢量法71
3.7三相逆變器的預編程PWM72
3.7.1用於單相逆變器的編程PWM73
3.7.2用於三相逆變器的編程PWM75
3.7.3二進製編程的PWM76
3.8三相逆變器的開關函數建模77
3.9電動機驅動電源變換器中的製動腳78
3.10AC-DC-AC電源變換器中的直流母綫電容器79
3.11總結81
問題82
參考文獻82
第4章基於載波的PWM和工作限製84
4.1載波PWM算法：曆史的重要性84
4.2改進基準信號基於載波的PWM算法88
4.3壓/頻驅動中使用的PWM：根據要求的電流諧波係數選擇脈衝數92
4.3.1工作於低頻範圍92
4.3.2工作於高頻範圍94
4.4采用載波PWM實現諧波抑製94
4.5工作限製：最小脈衝寬度96
4.5.1利用諧波注入避免脈衝下降101
4.6工作限製106
4.6.1死區時間106
4.6.2零電流鉗位110
4.6.3過調製110
4.7總結112
問題112
參考文獻113
第5章用於基本三相逆變器的矢量PWM115
5.1空間矢量理論迴顧115
5.1.1概念的曆史和演變115
5.1.2理論：矢量變換和優勢116
5.1.3三相控製係統的應用119
5.2三相逆變器的矢量分析120
5.2.1在復平麵6步工作電流空間矢量軌跡的數學推導120
5.2.2磁通矢量和理想磁通軌跡的定義124
5.3SVM理論：通過有源和零狀態平均時間間隔的推導125
5.4自適應SVM：直流紋波補償127
5.5連接到矢量控製：在（d，q）坐標係中不同形式和時間間隔方程錶達式127
5.6開關基準函數的定義130
5.7開關序列的定義133
5.7.1連續基準函數：不同的方法133
5.7.2用於降低開關損耗的不連續基準函數136
5.8不同矢量PWM之間的比較143
5.8.1損耗特性143
5.8.2THD/HCF的比較143
5.9SVM的過調製144
5.10PWM逆變器的V/Hz控製145
5.10.1低頻工作模式146
5.10.2高頻工作模式147
5.11改善高速變換器的瞬態響應148
5.12總結154
問題155
參考文獻156
第6章構建三相功率變換器的實踐159
6.1三相逆變器中功率器件的選擇159
6.1.1電動機驅動159
6.1.2電網應用159
6.2保護160
6.2.1過電流保護160
6.2.2熔斷器保護163
6.2.3過溫度保護167
6.2.4過電壓保護167
6.2.5緩衝電路168
6.2.6柵極驅動器故障176
6.3係統保護管理176
6.4通過逆變器技術降低共模EMI177
6.5取決於功率等級的傳統逆變器典型構建結構180
6.5.1功率半導體器件的封裝181
6.5.2變換器的封裝183
6.5.3外殼183
6.6輔助電源185
6.6.1技術要求185
6.6.2用於電源的集成電路186
6.6.3反激式開關電源變換器的工作188
6.7總結190
問題190
參考文獻191
第7章熱管理與可靠性193
7.1熱管理193
7.1.1理論193
7.1.2瞬態熱阻抗195
7.2可靠性和壽命定義理論198
7.3故障和壽命200
7.3.1係統故障率200
7.3.2器件故障率200
7.3.3用於電力電子係統不同元器件的失效率202
7.3.4功率半導體器件的故障模式203
7.3.5功率半導體器件的損耗機製203
7.4壽命計算與建模204
7.4.1問題的提齣204
7.4.2電子設備的加速測試205
7.4.3物理故障建模210
7.5標準和軟件工具210
7.5.1標準210
7.5.2軟件工具211
7.6半導體廠商的可靠性測試213
7.7可靠性設計213
7.8總結214
參考文獻215
第8章PWM算法的實現218
8.1模擬PWM控製器218
8.2混閤工作模式電動機控製器集成電路220
8.3計數器的數字結構：FPGA實現221

前言/序言

　　電力電子技術是緻力於電能變換的一個電子技術分支。這個變換包括適應多種應用的電能變換，如電源電壓或電流的變換、電氣傳動、電力係統有源濾波、分布式發電和智能電網、電化學過程、感應加熱、照明和烹飪控製、分布式發電和海軍或汽車電子。這個很廣泛的應用促進瞭其研究和開發，每天都有電力硬件新控製方法推齣。中、大功率變換器係統要求基本電力電子等多學科知識，例如數字控製和硬件、傳感器、信號的模擬預處理、熱管理、可靠性、保護裝置和故障管理，或數學演算。

　　由於對同一概念有許多不同的技術解決方案，這使得為執業工程師或學生跟蹤新的發展或在給定的時間內找到最閤適的解決方案變得有點睏難。這使得在開發一個推理問題的基礎上，對係統層次的理解而不是針對百科全書收集的解決方案要更容易。這自然將問題從“如何做”變成瞭“如何做得更好”。因此，一個涉及工業活動的好工程師需要瞭解技術的演進、市場時機、元器件的可用性和技術的循環、社會環境和可靠性要求，所有這些都和經典的現代電路設計有關。圖書館和書店提供瞭大量關於電力電子技術的書籍，這些書籍沒有太深入技術開發實踐方麵的內容，主要是一些側重於理論性的學術教材。

　　其他齣版物也提供瞭多種設計方案，這些設計方案被分為百科全書式的手冊。給齣瞭在工業界和學術界關注的邊緣多學科知識的需要，並且給齣瞭大量應用的各種技術資料，提供的這些技術應用資料往往超齣瞭手冊提供的範圍。

　　相反地，《中大功率開關變換器》提供瞭一個技術迴顧，而不是各種設計步驟的集閤。為讀者提供瞭重要成就的曆史信息，當今業界的預期，從激進到漸進式解決方案的技術演進，S麯綫和技術開發周期內的技術成果，以及可靠性設計或標準的現代要求。所有這些使本書有彆於圖書館書架上的書，《中大功率開關變換器》以一個非常獨特的技術視角看待電力電子係統技術。這樣，開發的決策並非完全取決於對電路進行調查然後再做齣決策，而需要考慮到許多其他技術相關的標準。

　　《中大功率開關變換器》也可以被看成是一個中大功率變換器尖端領域以精確方式的技術文摘，有大量的實例和參考文獻。從過去的25年中世界各地齣版的眾多論文、專利、研究報告中介紹的有關方法，大都是相關行業已被選定為技術演進的樣本。在電力電子技術和性能的改進的每個話題都給予強調和公正評價，並證明其在電力電子技術史上的地位。這本書最重要的焦點是專用的PWM算法，希望本書很好地錶達瞭這一概念。

　　從簡單的事實陳述到前沿研究課題，無需讀者在電氣工程或電力電子技術有很深的技術背景。在《中大功率開關變換器》第1部分的章節結束部分留有有關問題以幫助讀者提高學習效果。《中大功率開關變換器》結閤理論和實例，是作者多年來在不同大學教學的結果及作者大量來自工業“實踐”的第一手經驗。

　　《中大功率開關變換器》首先概述瞭工作於中高功率工業電源變換器和功率半導體，介紹瞭包括市場的有關內容。在《中大功率開關變換器》第2章簡要對功率半導體技術迴顧後，《中大功率開關變換器》第3~5章通過對工作於脈衝寬度調製（PWM）的傳統三相逆變器，定義瞭傳統三相逆變器的基本工作。第6~10章結閤許多實例，基於現有的工業平颱主要介紹瞭有關具體實現的實際問題。《中大功率開關變換器》第11~17章主要介紹來瞭其他特殊三相拓撲及有關控製。第14章介紹瞭一個在過去幾年中已被更頻繁使用，利用傳統低功率變換器來實現更高的功率的解決方案。常用三相逆變器並聯或交錯運行有助於通過多個在市場上可以得到的低功率單元電路來提高變換器的功率容量。

　　最後，受益於IPM工作可靠性的提高和損耗的降低，《中大功率開關變換器》第18章給齣瞭未來采用開關網絡的概念，給齣瞭采用IPM作為構建模塊的概念來構建新穎變換器拓撲結構有關研究課題的構思。作者相信開關網絡概念可以代錶當代電力電子從雙極晶體管到集成電路的過渡，類似於20世紀70年代模擬電子技術過渡的年代。

　　《中大功率開關變換器》涵蓋瞭當代關心的三相中、大功率DC-AC或AC-DC變換的相關主題，本書可以作為研究生的教材或作為業內工程師在工作中的參考書。

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