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基本信息

书名:电力电子技术简明教程

：39.80元

售价：27.1元,便宜12.7元,折扣68

作者:钟晓强

出版社：机械工业出版社

出版日期：2013-02-01

ISBN：9787111408710

字数：406000

页码：252

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.799kg

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内容提要

　　本书是建立在电力半导体开关器件基础上实现电能变换的控制技术。本书反映了当前技术发展的主流和趋势，以加强基础、突出处理问题的思维方法，培养学生（或学员）分析问题和解决问题的能力为原则，详细介绍了常用电力电子器件分析与实践，触发电路分析与实践，可控整流电路分析与实践，直流斩波电路分析与实践，交流变换电路分析与实践，逆变电路分析与实践等内容。
　　本书可作为高职高专电气自动化、应用电子、机电一体化等专业的课程教材，也可作为广大电工技术爱好者、求职者、下岗再就业者、职业培训人员的参考用书。

目录

作者介绍

文摘

序言

现代电力驱动系统的基石：聚焦高效能量转换的原理与应用 在现代工业、交通运输以及智能家居的飞速发展浪潮中，高效、可靠且灵活的电力驱动系统扮演着至关重要的角色。从驱动生产线上精密机械的工业电机，到为电动汽车提供澎湃动力的动力总成，再到控制家庭电器运行的微型控制器，其核心都离不开电力电子技术的支撑。这项技术的核心在于通过半导体器件的开关动作，对电能进行有效的变换、控制和管理，从而实现从一种电能形式向另一种电能形式的转换，并精确地满足负载的需求。 本书并非详尽的电力电子技术百科全书，而是旨在为读者提供一个清晰、深入且实用的视角，去理解那些支撑现代电力驱动系统运转的 fundamental principles，并重点探讨这些原理如何在实际应用中得以体现。我们不追求罗列所有器件型号或技术细节，而是着力于构建一个完整的知识框架，让读者能够融会贯通，理解“为什么”和“如何做”。 第一部分：电力电子变换的基本原理 电力电子技术的核心在于如何“切断”和“接通”电流，通过对电流波形进行精确控制，实现电压、电流、频率以及相位等参数的变换。本部分将深入剖析几种最基础也是最重要的电力变换拓扑。 直流-直流（DC-DC）变换： 想象一下，你有一个高电压的电池，但你的设备只需要较低的电压来工作。DC-DC变换器就像一个智能的“电压调节器”，它可以有效地将输入直流电压升高（升压变换器）或降低（降压变换器），甚至同时进行升降压（升降压变换器）。我们将详细讲解这些拓扑的电路结构，分析其工作模式，以及关键的控制策略，如脉冲宽度调制（PWM）。你将理解为什么通过改变脉冲的宽度，就能精确地控制输出电压的大小。我们还会探讨软开关技术，它如何显著降低器件损耗，提高效率，从而让你的设备在长时间工作时依然保持凉爽和高效。 直流-交流（DC-AC）变换： 绝大多数交流电机，如我们熟悉的感应电机或同步电机，需要可调的交流电压和频率才能实现精确的速度和转矩控制。DC-AC变换器，通常被称为逆变器，正是实现这一功能的关键。我们将从最简单的单相半桥逆变器讲起，逐步深入到三相全桥逆变器，并重点讲解空间矢量脉宽调制（SVPWM）等先进的调制策略。你将了解到，通过巧妙地控制开关器件的组合，逆变器可以产生近似正弦波的交流输出，从而驱动电机实现平稳、高效的运行。 交流-直流（AC-DC）变换： 现代电子设备，无论是手机充电器还是电脑电源，都需要将市电（交流电）转换为设备所需的直流电。AC-DC变换器，即整流器，是实现这一过程的桥梁。我们将分析不同类型的整流器，如半波、全波、桥式整流器，并重点关注如何通过滤波和稳压电路，将脉动的直流电转化为稳定、纯净的直流电源。功率因数校正（PFC）技术也将得到深入探讨，它旨在提高整流器对电网的“友好度”，减少谐波污染，是现代电源设计的必备环节。 交流-交流（AC-AC）变换： 在一些特定应用中，我们需要直接将一种频率或电压的交流电转换为另一种频率或电压的交流电，而无需经过直流环节。AC-AC变换器，如变频器，能够实现这一功能。我们将探讨直接型AC-AC变换器的原理，以及它们在某些对成本和效率有特殊要求的场合的应用。 第二部分：核心电力电子器件的特性与应用 电力电子器件是实现电能变换的核心“开关”。它们的性能直接决定了整个系统的效率、功率密度和可靠性。本部分将聚焦于那些在现代电力电子技术中扮演着关键角色的器件。 二极管： 作为最基础的半导体器件，二极管在整流、续流等方面发挥着不可替代的作用。我们将深入了解其单向导电性，以及不同类型二极管（如普通二极管、肖特基二极管、快恢复二极管）在不同应用场景下的特点和选择依据。 晶闸管（SCR）及相关器件： 晶闸管是早期电力电子技术的重要组成部分，虽然在许多高性能应用中已被新型器件取代，但其原理对于理解更复杂的控制是基础。我们将探讨其触发导通、自关断的特性，并简要介绍其衍生器件，如双向晶闸管（TRIAC）。 电力MOSFET： 随着半导体工艺的进步，MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）以其高开关速度、低导通损耗和易于驱动的优点，在低压、中低功率应用中占据了主导地位。我们将深入分析其工作原理，包括栅极电压对导通电阻和开关速度的影响，以及栅极驱动电路的设计要点。 IGBT（绝缘栅双极晶体管）： IGBT巧妙地结合了MOSFET的易驱动性和BJT（双极结型晶体管）的高电流密度优势，使其成为中高功率应用的首选器件。我们将详细解析IGBT的PNP-NPN结构，分析其在不同工作模式下的损耗特性，以及如何设计合适的驱动电路来充分发挥其性能。 其他新兴器件（简要介绍）： 随着对更高效率和更高功率密度的不懈追求，碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等宽禁带半导体材料正在改变电力电子的格局。我们将简要介绍这些新型材料的优势，如更高的耐压、更低的开关损耗和更高的工作温度，以及它们在未来电力电子系统中的应用前景。 第三部分：电力电子系统的设计考量与应用实例 理解了基本原理和器件特性，我们便能将这些知识应用于实际的系统设计。本部分将关注一些关键的设计考量，并结合具体的应用实例，展示电力电子技术的强大力量。 驱动电路与控制策略： 仅仅拥有高性能的电力电子器件是不够的，如何精确地控制它们的开关是发挥其性能的关键。我们将深入探讨各种PWM（脉冲宽度调制）和SVPWM（空间矢量脉冲宽度调制）技术，理解它们如何实现对输出波形的精确控制。同时，驱动电路的设计也至关重要，它需要为器件提供合适的栅极电压和电流，并保证快速可靠的开关动作，我们也将讨论其设计要点。 散热设计： 电力电子器件在工作时会产生热量，有效的散热是保证其可靠运行和延长使用寿命的关键。我们将探讨常见的散热技术，如散热片、风扇、热管以及更高级的液冷技术，并分析如何根据器件的功率损耗和环境温度进行合理的散热设计。 电磁兼容性（EMC）： 高速开关的电力电子电路会产生电磁干扰（EMI），这可能会影响其他电子设备的正常工作。我们将介绍EMI产生的机理，以及如何通过合理的电路布局、滤波、屏蔽等手段来提高系统的电磁兼容性。 应用实例解析： 电动汽车（EV）充电桩与车载充电机： 了解如何利用DC-DC和AC-DC变换器实现高效的电池充电，以及车载充电机如何将市电或充电桩的直流电转换为电池所需的电压和电流。 变频器（VFD）在电机调速中的应用： 剖析变频器如何通过AC-DC-AC变换，实现对交流电机的无级调速，以及其在工业自动化中的重要作用。 开关电源（SMPS）在电子设备中的普及： 探讨开关电源如何实现高效率、高功率密度的直流电源供应，以及它在电脑、显示器、通讯设备等领域的广泛应用。 新能源发电系统（如太阳能逆变器）： 了解光伏阵列产生的直流电如何通过逆变器高效地转换为交流电并入电网，以及MPPT（最大功率点跟踪）等关键技术的应用。 通过对这些基本原理、核心器件特性以及实际应用场景的深入剖析，本书旨在帮助读者建立起对电力电子技术坚实的基础认识。我们相信，掌握了这些 fundamental concepts，你将能更敏锐地洞察现代电力驱动系统中的技术挑战，并更有信心地去探索和创新。