基本信息
书名：电力电子技术(第2版)
定价：12.90元
作者：张友汉,周玲
出版社：高等教育出版社
出版日期：2009-12-01
ISBN：9787040281323
字数：210000
页码：135
版次：2
装帧：平装
开本：16开
商品重量：0.222kg
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内容提要
本书是中等职业教育国家规划教材《电力电子技术》(张友汉主编，高等教育出版社2002年出版)的修订版，是在第1版的基础上根据新形式下的教学需求、课程改革成果和相关新技术、新国标等进行修订的。本书沿用第1版的内容框架结构，为适应近年来中职生源情况的变化，突出“以服务为宗旨、以就业为导向、以能力为本位”的职业教育办学理念，修订时坚持以学生为本，降低难度。
本书主要内容包括电力二极管和晶闸管、全控型电力电子器件、单相可控整流电路、三相晶闸管可控整流电路、直流变换电路、逆变电路、交流变换电路、脉冲宽度调制技术与软开关技术、电力电子装置举例及6个实验和实训等。本书选材较新、资料丰富，与实际应用结合紧密；结构合理，章节明晰；重点明确写出，难点深入浅出，注意循序渐进；习题题量、难度适中，适于教学使用。
本书可作为中等职业学校电气运行与控制专业及相关专业的教学用书，还可以作为从事电力电子技术行业的工人和短期培训人员的教学和参考用书。
目录
章 电力二极管和晶闸管
节 电力二极管
第二节 晶闸管
本章小结
思考题与习题
第二章 全控型电力电子器件
节 门极可关断晶闸管
第二节 电力晶体管
第三节 电力场效晶体管
第四节 绝缘栅双极晶体管(IGBT)
第五节 其他新型电力电子器件
本章小结
思考题与习题
第三章 单相可控整流电路．
节 单相桥式全控整流电路
第二节 单相桥式半控整流电路
第三节 触发电路
本章小结
思考题与习题
第四章 三相晶阐管可控整流电路
节 三相半波可控整流电路
第二节 三相桥式全控整流电路
第三节 晶闸管的串并联及保护
本章小结
思考题与习题
第五章 直流变换电路
节 直流斩波电路的工作原理
第二节 复合斩波电路
本章小结
思考题与习题
第六章 逆变电路
节 有源逆变电路
第二节 有源逆变电路应用举例
第三节 无源逆变电路
本章小结
思考题与习题
第七章 交流变换电路
节 交流调压电路
第二节 交一交变频电路
第三节 交流调压电路应用实例
本章小结
思考题与习题
第八章 脉冲宽度调制技术与软开关技术
节 脉冲宽度调制的基本原理
第二节 PWM逆变电路
第三节 SPWM波形成电路及专用
集成芯片
第四节软开关技术
本章小结
思考题与习题
第九章 电力电子装置举例
节 开关电源
第二节 高发光效能的节能型荧光灯
第三节 不间断电源(UPS)
第四节 变频调速装置
本章小结
思考题与习题
第十章 实验和实训
实验一 晶闸管的简易测试及导通关断条件实验
实验二 单相半控桥式整流
实验三 三相桥式全控整流电路与锯齿波同步触发电路
实验四 三相桥式全控有源逆变电路
实验五 单相交流调压电路
实验六 IGBT斩波电路
参考文献
作者介绍
文摘
序言
《现代电力转换系统：原理、设计与应用》 内容概述： 本书系统深入地探讨了现代电力转换系统的核心原理、关键设计要素及其广泛的应用。电力转换技术作为连接电能产生、传输、分配与使用的桥梁，其重要性在当今能源结构转型和智能化发展的大背景下日益凸显。本书旨在为读者构建一个全面而深刻的理解框架，从基础理论到前沿技术，层层递进，力求理论与实践相结合，使读者能够掌握电力转换系统的设计、分析和优化能力。 全书结构清晰，共分为十七章。 第一部分：基础理论与元件模型 (第1-4章) 第一章：电力电子技术基础： 这一章是全书的基石，首先回顾和阐述了电力电子技术的基本概念，包括电力电子器件的定义、作用以及在现代电力系统中的地位。重点介绍了电力电子技术的发展历程，以及其在节能、提高电能质量、实现能量优化配置等方面的关键作用。随后，深入讲解了功率半导体器件的种类，如二极管、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）等，详细阐述了它们的伏安特性、开关特性、损耗特性以及各自的优缺点和适用场合。此外，本章还讨论了驱动电路和保护电路的设计原则，以确保功率器件的安全稳定运行。 第二章：电力电子变换器基本原理： 这一章聚焦于最基本的DC-DC、AC-DC、DC-AC和AC-AC变换器。详细分析了这些变换器的拓扑结构，如Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk、SEPIC、Flyback、Forward、Half-bridge、Full-bridge、Chop-per、Cycloconverter、Matrix Converter等。通过数学建模和分析，揭示了它们的工作模式，包括连续导通模式（CCM）和断续导通模式（DCM），并推导了电压、电流增益的稳态数学表达式。本章强调了不同变换器拓扑的适用性，以及如何根据具体的应用需求选择合适的拓扑结构。 第三章：控制策略与PWM技术： 强大的控制系统是实现电力电子变换器高性能运行的关键。本章详细介绍了各种控制策略，包括脉冲宽度调制（PWM）的原理及其多种实现方式，如等效脉宽调制（EPWM）、三角波比较调制（TPWM）、空间矢量脉宽调制（SVPWM）等。深入分析了不同PWM策略在谐波抑制、输出波形质量、器件利用率等方面的优劣。此外，还介绍了电压模式控制、电流模式控制（包括峰值电流模式、平均电流模式）等反馈控制方法，以及滞环控制、滑模控制等高级控制技术。本章还讨论了数字控制在现代电力电子系统中的应用，包括微控制器（MCU）和数字信号处理器（DSP）的选型与编程。 第四章：储能元件模型与设计： 电力电子变换器中不可或缺的组成部分是储能元件，主要是电感和电容。本章详细介绍了电感元件的设计，包括磁芯材料的选择、绕组设计、漏感和寄生参数的影响，以及不同类型的电感器（如功率电感、共模电感）的设计考虑。对于电容元件，则深入探讨了不同类型电容器（如电解电容、陶瓷电容、薄膜电容）的特性、等效串联电阻（ESR）、等效串联电感（ESL）及其对电路性能的影响。此外，本章还讨论了如何根据变换器的工作频率、电压电流等级和纹波要求来选择和设计合适的储能元件，以确保系统的稳定性和效率。 第二部分：关键技术与拓扑分析 (第5-9章) 第五章：交-直-交变换器 (AC-DC-AC)： 这一章专注于AC-DC-AC变换器，其核心是整流器和逆变器级的组合。详细分析了不同类型的整流器，包括有源整流器（APF）和无源整流器，重点阐述了APF在提高功率因数、抑制谐波方面的优势。接着，深入探讨了逆变器级的控制，尤其是SVPWM在三相逆变器中的应用，以及如何实现高质量的交流输出。本章还讨论了AC-DC-AC变换器的在电机驱动、电网连接等领域的应用。 第六章：直-流-直变换器 (DC-DC)： 这一章系统地梳理了各类DC-DC变换器，包括非隔离型和隔离型。在非隔离型DC-DC变换器方面，除了基础的Buck、Boost、Buck-Boost外，还详细介绍了Cuk、SEPIC、Zeta、4开关Buck-Boost等拓扑，并分析了它们在电压/电流变换、效率、纹波等方面的特点。对于隔离型DC-DC变换器，则重点讲解了Flyback、Forward、Push-pull、Half-bridge、Full-bridge等拓扑，分析了它们的工作原理、隔离变压器的设计要点，以及在电源适配器、通信电源、医疗设备等领域的广泛应用。 第七章：直-流-交流变换器 (DC-AC)： 这一章聚焦于DC-AC变换器，即逆变器。详细阐述了单相和三相逆变器的基本拓扑，包括半桥、全桥、三电平、多电平等。重点讲解了PWM控制技术在逆变器中的应用，以及如何生成高质量的正弦波输出。本章还讨论了逆变器的谐波分析和抑制方法，以及如何通过改变调制策略来优化输出波形。此外，还介绍了面向特定应用的逆变器，如无功功率补偿器（STATCOM）和电压源逆变器（VSI）与电流源逆变器（CSI）的区别与应用。 第八章：交流-交流变换器 (AC-AC)： 这一章深入探讨了AC-AC变换器，包括直接AC-AC变换（如Matrix Converter）和间接AC-AC变换（如AC-DC-AC）。重点分析了Matrix Converter的拓扑结构、控制方法和应用，以及其在电压、频率变换方面的灵活性。对于间接AC-AC变换，则回顾了AC-DC-AC变换器的相关内容。本章还讨论了AC-AC变换器在交流电机调速、电压调节器等方面的应用。 第九章：多电平变换器技术： 随着电力电子系统电压等级的不断提高，多电平变换器技术显得尤为重要。本章详细介绍了不同类型的多电平变换器，如NPC（Neutral Point Clamped）变换器、FC（Flying Capacitor）变换器、CHB（Cascaded H-Bridge）变换器等。深入分析了它们的工作原理、优点（如降低器件电压应力、减小谐波）和缺点。本章还讨论了多电平变换器的控制策略，包括移相PWM、载波移相PWM等，以及它们在柔性交流输电系统（FACTS）、高压直流输电（HVDC）、电动汽车充电桩等领域的应用。 第三部分：系统设计与高级应用 (第10-17章) 第十章：功率变换器的高频化设计： 随着开关频率的提高，变换器体积缩小、效率提升。本章详细讨论了高频化设计所面临的挑战，如器件损耗增加、电磁干扰（EMI）增强、热管理困难等。介绍了针对高频运行的功率器件选择，如GaN（氮化镓）和SiC（碳化硅）器件。同时，也探讨了高频变压器和电感器的设计优化，以及高频下的PCB布局技巧和滤波设计。 第十一章：功率变换器的效率优化与损耗分析： 提高电力电子变换器的效率是降低能耗、减少发热的关键。本章深入分析了变换器中的各种损耗来源，包括导通损耗、开关损耗、磁芯损耗、铜损等。详细介绍了提高效率的各种技术，如软开关技术（ZVS、ZCS）、低损耗功率器件的应用、合理的拓扑选择、优化的控制策略等。本章还讨论了效率测试方法和能效等级标准。 第十二章：功率变换器的电磁兼容性（EMC）设计： 电磁兼容性是确保电力电子设备在复杂电磁环境中正常工作，同时不干扰其他设备的关键。本章详细介绍了EMI的产生机理、传播途径和影响。深入讲解了EMI的抑制技术，包括滤波技术（如EMI滤波器设计）、屏蔽技术、接地技术、PCB布局技巧以及差模/共模噪声的处理方法。本章还介绍了EMC测试标准和方法。 第十三章：功率变换器的热设计与散热： 功率器件在工作过程中会产生大量的热量，良好的热设计是保证设备可靠性和寿命的基础。本章详细分析了热量产生的原因和传导路径，介绍了各种散热技术，如自然对流、强制风冷、液冷等。重点讨论了散热器的选型与设计，以及热阻的计算与优化。本章还介绍了热管理器件，如热敏电阻和风扇控制。 第十四章：电力电子变换器的可靠性与故障分析： 可靠性是电力电子系统设计中不可忽视的因素。本章详细探讨了影响功率变换器可靠性的因素，包括器件的寿命、环境因素（温度、湿度）、设计裕度等。介绍了常用的可靠性评估方法，如失效率（FIT）模型、加速寿命试验等。本章还讨论了常见的故障模式（如短路、开路、过压、过流），以及相应的保护措施和故障诊断技术。 第十五章：新能源并网技术： 随着可再生能源（如太阳能、风能）的普及，电力电子变换器在新能源并网中扮演着至关重要的角色。本章详细介绍了光伏逆变器、风力发电变流器的拓扑结构、控制策略和关键技术。重点阐述了并网逆变器如何实现最大功率点跟踪（MPPT）、电网同步、谐波抑制以及电网友好性等要求。本章还讨论了储能系统与新能源并网的集成技术。 第十六章：电动汽车（EV）电力电子技术： 电动汽车是电力电子技术的重要应用领域。本章详细介绍了电动汽车中的各种电力电子系统，包括车载充电机（OBC）、DC-DC变换器、牵引电机控制器（逆变器）、电池管理系统（BMS）等。深入分析了这些系统的设计要求、工作原理和关键技术，例如高功率密度、高效率、高可靠性等。本章还讨论了无线充电技术和V2G（Vehicle-to-Grid）技术。 第十七章：智能电网与电力电子： 智能电网的发展对电力电子技术提出了新的挑战和机遇。本章探讨了电力电子技术在智能电网中的应用，如柔性交流输电系统（FACTS）、高压直流输电（HVDC）、微电网控制、配电自动化、需求侧响应等方面。重点介绍了具备通信和控制功能的智能功率变换器，以及如何利用电力电子技术实现电能的高效、可靠和智能分配。 本书特色： 理论与实践并重： 本书在讲解理论知识的同时，大量结合实际工程应用，通过具体的实例和案例分析，帮助读者理解理论在实际中的应用。 前沿技术聚焦： 关注电力电子领域的最新发展，如宽禁带半导体器件（GaN、SiC）的应用、数字化控制技术、人工智能在电力电子中的应用等。 系统性强，结构严谨： 从基础理论到高级应用，层层深入，逻辑清晰，便于读者逐步掌握电力电子技术的核心知识体系。 注重工程实践： 强调设计、分析、仿真与实验验证相结合，培养读者解决实际工程问题的能力。 丰富的图表和公式： 大量使用原理图、波形图、等效电路图等辅助理解，并配以严谨的数学推导和公式分析。 目标读者： 本书适合电气工程、自动化、能源动力工程等相关专业的本科生、研究生，以及从事电力电子设备研发、设计、制造、运行和维护的工程师。同时，也适合对电力电子技术感兴趣的科研人员和技术爱好者。 通过学习本书，读者将能够深刻理解现代电力转换系统的运作机制，掌握进行系统设计、性能分析和故障诊断的关键技能，为在电力电子领域深入发展打下坚实的基础。
这本书的印刷质量简直是教科书级别的典范，纸张的厚度和光泽度都恰到好处，拿在手里沉甸甸的，一看就是精心制作的产物。我特别喜欢它封面设计的那种朴实又不失专业感的风格，没有太多花哨的图形，干净利落地突出了书名和作者信息，让人一眼就能锁定这是一本严肃认真的学术著作。装订方面也非常扎实，即便是经常需要翻阅查找资料，书脊也没有出现任何松动的迹象，这对于经常需要带着书本往返于图书馆和实验室的我来说，简直是太重要了，省去了不少担心书本会散架的烦恼。内页的排版布局也体现了出版社的专业水准，字体大小适中，行间距处理得非常科学，长时间阅读下来眼睛也不会感到特别疲劳。更值得称赞的是，一些关键公式和图表的墨迹清晰度极高，即便是那些复杂的电路图，其中的每一个元件符号和连接线都标注得一丝不苟，根本不需要凑近了才能看清楚，这极大地提升了阅读和学习的效率。总而言之，从拿到手的触感到实际使用的体验，这本实体书本身就是一件让人感到愉悦的工具。