電力電子基礎(原書第2版)

作者：(美)菲利普·T.克萊恩|責編:張振霞|譯者:鄧成//譚平安//李帥虎//徐德鴻
出版社：機械工業
ISBN：9787111702405

出版日期：2022/09/01
裝幀：平裝
頁數：483

人民幣：RMB 158 元售價：元

內容大鋼

    隨著電力電子技術的迅速發展，其技術已廣泛應用於電腦、通信、工業加工和航天航空等領域。因此，從事電力電子技術學習和研究的高校師生以及從事電力電子技術研發的工程技術人員都迫切需要理論性、實用性強的學習資料，這便是我們向同行介紹本書的用意所在。
    本書是目前行業公認的、最具權威的電力電子技術指導著作之一《電力電子基礎》的再版，介紹了電力電子技術的諸多方面，為高校師生和工程技術人員在可再生能源與可替代能源領域的研究及應用提供了基礎的文本資料，以此來幫助解決不常見且具有挑戰性的問題。為了與實際應用相結合，本書不僅注重介紹該領域的熱點和具有前景性的電路應用，而且將電路分析和設計結合在一起，通過應用案例加以分析，從而使讀者更容易理解吸收。本書表達嚴謹、規範，材料全面、系統，因此是電力電子技術原理分析與實際電路設計結合得非常好的一本書。
    需要說明的是，《電力電子基礎》是由美國伊利諾伊大學電氣與電腦工程系Philip T.Krein教授編寫，共兩個版本。本書是基於英文第2版的中譯版，電路中的符號均採用第2版原版形式。

作者介紹

(美)菲利普·T.克萊恩|責編:張振霞|譯者:鄧成//譚平安//李帥虎//徐德鴻

譯者序
前言
第Ⅰ部分  基本原理
  第1章  電力電子與能源革命
    1.1  電氣工程的能源基礎知識
    1.2  電力電子學是什麼？
    1.3  電能轉換的需求
    1.4  歷史
      1.4.1  整流器和二極體
      1.4.2  逆變器和功率晶閘管
      1.4.3  電機驅動應用
      1.4.4  電源與dc-dc轉換
      1.4.5  可替代能源處理
      1.4.6  能源的未來——電力電子革命
      1.4.7  總結與未來發展
    1.5  電能轉換的目標和方法
      1.5.1  基本目標
      1.5.2  效率目標——開關器件
      1.5.3  可靠性目標——簡化與集成
      1.5.4  重要變數和符號
    1.6  開關功率變換器的能量分析
      1.6.1  一段時間的能量守恆
      1.6.2  dc-dc變換器的能量流動和動作
      1.6.3  整流器的能量流動和動作
    1.7  電力電子應用——通用能源推動者
      1.7.1  光伏系統結構
      1.7.2  風能體系結構
      1.7.3  潮汐能體系結構
      1.7.4  電氣化交通系統結構
    1.8  回顧
    習題
    參考文獻
  第2章  開關變換與分析
    2.1  引言
    2.2  組合傳統電路與開關器件
      2.2.1  關注構成變換器的開關器件
      2.2.2  基於配置的分析
      2.2.3  作為設計工具的開關矩陣
    2.3  基爾霍夫定律的存在
      2.3.1  切換衝突帶來的挑戰
      2.3.2  電壓源與電流源的互連
      2.3.3  短期與長期的違規操作
      2.3.4  電感電壓和電容電流平均值的理解
      2.3.5  電源轉換
    2.4  開關函數及其應用
    2.5  功率開關器件綜述
      2.5.1  實際的開關器件
      2.5.2  受限開關
      2.5.3  典型器件及其功能
    2.6  包含二極體電路的配置方式

    2.7  基於開關動作的變換器控制
    2.8  等效電源法
    2.9  模擬
    2.10  總結與回顧
    習題
    參考文獻
第Ⅱ部分  變換器及其應用
  第3章  dc-dc變換器
    3.1  dc-dc變換的重要性
    3.2  為何不使用分壓器
    3.3  線性穩壓器
      3.3.1  穩壓電路
      3.3.2  調節措施
    3.4  直接dc-dc變換器和濾波器
      3.4.1  buck變換器
      3.4.2  boost變換器
      3.4.3  功率濾波器設計
      3.4.4  不連續模式和臨界電感
    3.5  間接dc-dc變換器
      3.5.1  buck-boost變換器
      3.5.2  boost-buck變換器
      3.5.3  反激式變換器
      3.5.4  SEPIC、Zeta和其他間接變換器
      3.5.5  間接變換器中的功率濾波器
      3.5.6  間接變換器中的不連續模式
    3.6  正激變換器與隔離
      3.6.1  基本的變壓器運行過程
      3.6.2  正激變換器的一般注意事項
      3.6.3  帶捕獲繞組的正激變換器
      3.6.4  帶有交流鏈路的正激變換器
      3.6.5  Boost派生（電流饋電）正激變換器
    3.7  雙向變換器
    3.8  dc-dc變換器設計問題和實例
      3.8.1  上端開關器件的挑戰
      3.8.2  電阻和正嚮導通壓降的限制
      3.8.3  調節率
      3.8.4  太陽能介面變換器
      3.8.5  電動卡車介面變換器
      3.8.6  通信電源
    3.9  應用探討
    3.10  總結
    習題
    參考文獻
    附加書目
  第4章  整流器和開關電容電路
    4.1  介紹
    4.2  整流器概述
    4.3  經典整流器——運行與分析
    4.4  相控整流器
      4.4.1  不可控整流的情況

      4.4.2  可控整流橋和中點整流器
      4.4.3  多相橋式整流器
      4.4.4  整流器的濾波
      4.4.5  非連續導通模式
    4.5  有源整流器
      4.5.1  boost整流器
      4.5.2  非連續模式反激變換器和相關變換器——有源整流器
      4.5.3  多相有源整流器
    4.6  開關電容變換器
      4.6.1  電容之間的電荷交換
      4.6.2  電容與開關矩陣
      4.6.3  倍壓電路
    4.7  電壓和電流倍增器
    4.8  變換器設計實例
      4.8.1  風電功率整流器
      4.8.2  電力系統控制和高壓直流系統
      4.8.3  固態照明
      4.8.4  車載有源電池充電器
    4.9  應用討論
    4.10  總結
    習題
    參考文獻
  第5章  逆變器
    5.1  概述
    5.2  逆變器的諸多考慮因素
    5.3  電壓源逆變器及其控制方法
    5.4  脈寬調製
      5.4.1  概述
      5.4.2  構建脈寬調製波形
      5.4.3  脈寬調製的缺點
      5.4.4  多電平脈寬調製
      5.4.5  PWM調製下逆變器的輸入電流
    5.5  三相逆變器和空間矢量調製
    5.6  電流源逆變器
    5.7  濾波器和逆變器
    5.8  逆變器設計示例
      5.8.1  太陽能介面電路
      5.8.2  不間斷電源
      5.8.3  用於電動汽車的高性能驅動器
    5.9  應用討論
    5.10  總結
    習題
    參考文獻
    附加書目
第Ⅲ部分  實際電力電子元件及其特性
  第6章  電源和負載
    6.1  引言
    6.2  實際負載
      6.2.1  准穩態負載
      6.2.2  瞬態負載

      6.2.3  應對負載變化——動態調節
    6.3  導線電感
    6.4  臨界值和案例分析
    6.5  實際源介面
      6.5.1  源的阻抗特性
      6.5.2  直流源介面
      6.5.3  交流源介面
    6.6  電池的電源特性
      6.6.1  鉛酸電池
      6.6.2  鎳電池
      6.6.3  鋰離子電池
      6.6.4  基礎比較
    6.7  燃料電池和太陽能電池的電源特性
      6.7.1  燃料電池
      6.7.2  太陽能電池
    6.8  設計實例
      6.8.1  風電場互聯問題
      6.8.2  旁路電容的好處
      6.8.3  升壓型有源整流器功率因數校正的介面
      6.8.4  小型攜帶型設備的鋰離子電池充電器
    6.9  應用探討
    6.10  回顧
    習題
    參考文獻
  第7章  電容和電阻
    7.1  簡介
    7.2  電容的種類及其等效電路
      7.2.1  主要類型
      7.2.2  等效電路
      7.2.3  阻抗特性
      7.2.4  單介質電容的類型和材料
      7.2.5  電解電容
      7.2.6  雙層電容
    7.3  等效串聯電阻的影響
    7.4  等效串聯電感的影響
    7.5  導線電阻
      7.5.1  導線尺寸
      7.5.2  線路和母線
      7.5.3  溫度和頻率的影響
    7.6  電阻
    7.7  設計舉例
      7.7.1  單相逆變器的能量
      7.7.2  低壓dc-dc變換器中的並聯電容
      7.7.3  應用加熱燈的電阻管理
    7.8  應用討論
    7.9  簡要回顧
    習題
    參考文獻
    附加書目
  第8章  面向電力電子的磁理論

    8.1  引言
    8.2  磁近似下的麥克斯韋方程組
    8.3  材料和性能
    8.4  磁路
      8.4.1  磁路等效
      8.4.2  電感
      8.4.3  理想變壓器和實際變壓器
    8.5  磁滯回線和損耗
    8.6  磁飽和約束條件
      8.6.1  飽和極限
      8.6.2  綜合設計注意事項
    8.7  設計案例
      8.7.1  磁芯材料和幾何結構
      8.7.2  變壓器的補充討論
      8.7.3  混合動力汽車升壓電感
      8.7.4  建築一體化太陽能變換器
      8.7.5  小型衛星型隔離變換器
    8.8  應用討論
    8.9  小結
    習題
    參考文獻
  第9章  變換器中的功率半導體器件
    9.1  引言
    9.2  開關器件狀態
    9.3  靜態模型
    9.4  開關能量損耗及實例
      9.4.1  一般損耗分析
      9.4.2  換流過程中的能量損耗
      9.4.3  實例
    9.5  功率半導體的簡單導熱模型
    9.6  作為功率器件的P-N結
    9.7  P-N結二極體及其替代技術
    9.8  晶閘管
    9.9  場效應晶體管
    9.10  絕緣柵雙極型晶體管
    9.11  集成門極換流晶閘管及其組合器件
    9.12  複合半導體和寬頻隙半導體的影響
    9.13  緩衝電路
      9.13.1  引言
      9.13.2  有損關斷緩衝電路
      9.13.3  有損導通緩衝電路
      9.13.4  組合式無損緩衝電路
    9.14  設計實例
      9.14.1  用於磁碟驅動器的升壓變換器
      9.14.2  電動汽車逆變器的損耗估算
      9.14.3  高性能器件
    9.15  應用討論
    9.16  回顧
    習題
    參考文獻

    附加書目
  第10章  功率半導體的器件介面技術
    10.1  簡介
    10.2  柵極驅動
      10.2.1  概述
      10.2.2  電壓控制柵極
      10.2.3  脈衝電流門極驅動
      10.2.4  其他晶閘管
    10.3  隔離與高壓側開關
    10.4  P溝道器件應用及直通
    10.5  電力電子器件的感測器
      10.5.1  阻性感測器
      10.5.2  帶柵極驅動的集成感測方式
      10.5.3  非接觸感測器
    10.6  設計舉例
      10.6.1  dc-dc電池充電器的柵極考慮
      10.6.2  柵極驅動阻抗需求
      10.6.3  霍爾感測器精度分析
    10.7  應用討論
    10.8  簡要回顧
    習題
    參考文獻
    附加書目
第Ⅳ部分  控制方面
  第11章  變換器的反饋控制概述
    11.1  介紹
    11.2  調節與控制問題
      11.2.1  介紹
      11.2.2  定義調節問題
      11.2.3  控制問題
    11.3  反饋控制原理論述
      11.3.1  開環控制和閉環控制
      11.3.2  系統結構框圖
      11.3.3  系統增益和拉普拉斯變換
      11.3.4  系統瞬態響應和頻域表示
      11.3.5  系統穩定性
    11.4  反饋變換器模型
      11.4.1  基本變換器動態性能
      11.4.2  快速切換模型
      11.4.3  分段線性模型
      11.4.4  離散時間模型
    11.5  dc-dc變換器的電壓控制模式和電流控制模式
      11.5.1  電壓控制模式
      11.5.2  電流控制模式
      11.5.3  電壓控制模式和電流控制模式中的大信號問題
    11.6  基於比較器的整流系統控制
    11.7  比例和比例-積分控制的應用
    11.8  設計實例
      11.8.1  電壓控制模式及其性能
      11.8.2  前饋補償和偏移補償

      11.8.3  電動汽車控制裝置
    11.9  應用情況討論
    11.10  回顧
    習題
    參考文獻
    附加書目
  第12章  控制建模與設計
    12.1  簡介
    12.2  平均法及其模型
      12.2.1  平均模型的公式
      12.2.2  平均電路模型
    12.3  小信號分析與線性化
      12.3.1  線性模型的需求
      12.3.2  獲取線性模型
      12.3.3  過程概括
    12.4  基於線性化的控制與控制設計
      12.4.1  傳遞函數
      12.4.2  控制設計
      12.4.3  補償和濾波
      12.4.4  補償反饋實例
    12.5  設計實例
      12.5.1  升壓變換器控制實例
      12.5.2  電流模式控制的buck變換器
      12.5.3  電壓模式控制的buck變換器
    12.6  應用討論
    12.7  回顧
    習題
    參考文獻

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