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出版者:第1版 (2001年1月1日)

作者:钱平编

出品人:

页数:312 页

译者:

出版时间:2001年1月1日

价格:23.3

装帧:平装

isbn号码:9787040099683

丛书系列:

图书标签:

• 电力电子
• 电机控制
• 传动系统
• 直流传动
• 交流传动
• 控制系统
• 自动化
• 电气工程
• 工业控制
• 变频器

《电力电子变换与控制》 本书深入探讨了现代电力电子技术的核心——变换器和控制系统的原理、设计与应用。全书共分为三个主要部分，结构清晰，逻辑严谨，旨在为读者提供一个全面而深入的认识。 第一部分：电力电子变换器原理 本部分是全书的基础，详细介绍了各类电力电子变换器的基本工作原理、拓扑结构、器件选择以及性能分析。 直流-直流变换器（DC-DC Converters）： Buck变换器： 重点阐述了其降压原理，通过开关器件（如MOSFET）的周期性导通与关断，结合电感和电容的储能与释放功能，实现输出电压的有效降低。详细分析了其工作模式（连续导通模式 CCM 和断续导通模式 DCM），以及纹波产生的原因和抑制方法。 Boost变换器： 详细介绍了其升压原理，与Buck变换器原理相反，通过电感储能和开关器件的控制，实现输出电压的升高。同样深入分析了CCM和DCM模式下的特性，并探讨了其在电池充电、电源适配器等领域的应用。 Buck-Boost变换器： 讲解了其输出电压极性与输入电压相反的升降压原理，分析了其在反极性电源、电机驱动等场景下的优势，并对比了不同拓扑结构的效率和复杂性。 Cuk/Sepic/Zeta变换器： 介绍了几种具有隔离性能或电容输出等特殊功能的变换器，分析了它们的拓扑结构、工作模式以及在特定应用中的优越性，例如在便携式设备和医疗设备中的应用。 多相变换器： 探讨了多相Buck、Boost等变换器的结构和工作原理，强调了其在提高功率密度、降低纹波、提高可靠性方面的优势，以及在电动汽车、数据中心电源等领域的广泛应用。 直流-交流变换器（DC-AC Converters）——逆变器： 单相逆变器： 详细介绍了单极性PWM（脉宽调制）和双极性PWM的控制方法，以及其在方波逆变器、半桥逆变器和全桥逆变器中的应用。分析了PWM技术如何通过控制开关器件的导通时间来生成所需的交流输出波形，并探讨了如何通过滤波来减小输出谐波。 三相逆变器： 深入讲解了三相PWM控制技术，包括空间电压矢量PWM (SVPWM) 和载波PWM等，分析了三相逆变器如何生成对称的三相交流电压。重点阐述了SVPWM在提高输出电压幅值、减小谐波方面的优势，及其在电机驱动、不间断电源(UPS)等领域的关键作用。 多电平逆变器： 介绍了三电平、五电平等新型逆变器拓扑，分析了它们在降低开关损耗、减小谐波、提高输出波形质量方面的显著优势，以及在特高压输电、风电变流器等高端应用中的潜力。 交流-直流变换器（AC-DC Converters）——整流器： 单相整流器： 介绍了半波、全波、桥式整流器的原理，以及有源功率因数校正(APFC)技术的重要性。详细讲解了APFC在改善输入电流波形、提高功率因数、减小谐波方面的作用，以及在消费电子、工业电源中的应用。 三相整流器： 阐述了三相全控桥式整流器和不可控桥式整流器的原理，以及三相APFC技术。对比分析了不同控制策略在功率因数、谐波和动态响应方面的差异。 开关模式整流器 (SMR)： 介绍了SMR在实现高功率因数、双向功率流动和电压调节方面的能力，以及在电动汽车充电桩、能量存储系统中的应用。 交流-交流变换器（AC-AC Converters）——变频器： 直接变频器： 介绍了其不经过直流环节的直接能量转换原理，以及在某些特定应用中的优势。 间接变频器： 详细讲解了由整流器、直流环节（滤波或储能）和逆变器组成的间接变频器结构，这是目前应用最广泛的变频器类型。重点分析了其在调频调压控制下的工作原理，以及如何实现电机的软启动、调速和制动。 第二部分：电力电子系统控制技术 本部分聚焦于电力电子变换器和系统的控制策略，包括控制器设计、稳定性分析和高级控制方法。 开关函数法与平均模型： 讲解了如何使用开关函数法推导变换器的平均模型，以及如何利用这些模型进行系统的分析和设计。 PID控制： 详细介绍了比例-积分-微分（PID）控制器在电力电子系统中的应用，包括其基本原理、参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、临界比例法等），以及在稳态精度和动态响应方面的权衡。 电压模式控制与电流模式控制： 深入分析了电压模式控制和电流模式控制的原理、特点和优缺点。重点讲解了电流模式控制如何实现快速的电流响应、良好的动态性能和易于并联等特性，并介绍了其两种主要形式：峰值电流模式控制和平均电流模式控制。 软开关技术： 探讨了零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）等软开关技术，分析了它们如何通过巧妙的电路设计和控制策略，在开关器件的开关过程中实现电压或电流为零，从而显著减小开关损耗、提高变换器效率并降低电磁干扰（EMI）。 同步整流与有源阻尼： 介绍了同步整流技术如何用MOSFET替代传统的肖特基二极管，以降低导通损耗，提高效率。讲解了有源阻尼技术如何通过额外的控制电路来抑制振荡，提高系统的稳定性。 先进控制策略： 模糊逻辑控制： 介绍了模糊逻辑控制器如何利用模糊规则进行决策，无需精确的数学模型，适用于非线性、时变或模型不确定的系统，例如在新能源发电控制中的应用。 神经网络控制： 探讨了如何利用神经网络对系统进行学习和建模，实现自适应控制和优化控制，在高效电机驱动和复杂系统控制中展现出巨大潜力。 预测控制： 介绍了模型预测控制（MPC）技术，其通过预测系统未来的行为并根据预测结果优化控制信号，能够实现优异的动态性能和鲁棒性，在柔性直流输电、微电网等前沿领域有广泛应用。 多环控制策略： 讲解了如何结合电压环、电流环、功率环等多个控制环路，实现对电力电子系统的综合优化控制，满足不同的性能要求。 第三部分：电力电子系统的设计与应用 本部分将理论知识与实际工程应用相结合，介绍了电力电子系统的设计流程、关键考虑因素以及在各个领域的典型应用。 器件选型与散热设计： 详细讨论了功率MOSFET、IGBT、二极管等关键功率器件的选型原则，包括电压、电流等级、导通压降、开关速度、热阻等参数的考量。重点介绍了散热设计的重要性，包括选择合适的散热器、风扇、热管等，以及热管理的策略，确保器件在长期运行中的可靠性。 PCB布局与电磁兼容（EMC）设计： 讲解了PCB布局对系统性能和EMC性能的影响，包括高频电流回路的最小化、接地设计、滤波器的选择与布置等，以及如何满足EMC标准的要求。 并联与隔离技术： 探讨了变换器模块的并联技术，以提高功率容量、冗余度和可靠性。介绍了隔离变压器、光耦隔离、电容隔离等隔离技术在保证系统安全和消除共模干扰方面的应用。 典型应用领域： 新能源发电： 详细介绍了太阳能光伏发电系统中的DC-DC升压模块、DC-AC逆变器，以及风力发电系统中的变流器技术。 电动汽车： 重点讲解了电动汽车车载充电机、DC-DC变换器、驱动电机控制器等关键电力电子模块的设计与控制。 不间断电源（UPS）： 分析了UPS系统的拓扑结构、工作原理以及各种控制策略，确保在市电中断时提供稳定可靠的电力。 工业自动化： 介绍了变频器在交流电机调速控制中的应用，以及伺服驱动器等电力电子设备在工业自动化生产线中的作用。 消费电子： 讨论了开关电源在计算机、通信设备、家用电器等产品中的广泛应用，以及其小型化、高效率化的发展趋势。 特种电源： 介绍了高压直流输电（HVDC）、高频电源、感应加热电源等特种电力电子系统的设计与挑战。 本书通过丰富的图示、详细的推导和深入的分析，力求为读者构建一个完整、深入的电力电子变换与控制知识体系。无论是初学者入门，还是专业人士进阶，都能从中获益良多。

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坦白说，我最初拿到这本书的时候，并没有抱有多大的期望，以为会是那种枯燥乏味的理论教科书。然而，翻开之后，我立刻就被书中引人入胜的叙述方式所吸引。作者并没有生硬地灌输概念，而是通过生动形象的比喻和贴近生活的例子，将复杂的电力电子学知识变得易于理解。他善于将抽象的数学模型与具体的物理现象联系起来，让读者在不知不觉中掌握了核心原理。我尤其喜欢书中对一些经典控制问题的“追根溯源”式的讲解，比如为什么会发展出某种特定的控制算法，以及它解决了哪些原有方法的不足。这种讲解方式让我不仅知其然，更知其所以然。而且，书中的语言风格非常友好，没有过多使用晦涩难懂的专业术语，即便是一些相对生僻的概念，作者也会给以详细的解释，让我这个入门级读者也能够轻松阅读。

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我是一名在高校从事教学工作的教师，一直以来都在寻找一本能够全面、系统地讲解交直流传动控制系统教学内容的优质教材。这本书的出现，可以说是恰逢其时。它不仅内容详实，而且逻辑清晰，结构完整，完全可以作为我课程的重点参考资料。书中对于不同拓扑结构的变流器、各种控制模式的理论推导，以及对实际工程中常见故障的分析，都做得非常到位。我特别欣赏作者在设计实验部分给出的建议，这些实验项目不仅能够验证书中的理论知识，而且能够让学生在实践中加深对控制原理的理解，培养解决实际工程问题的能力。此外，书中还穿插了一些历史发展的介绍，让学生了解这项技术的演进过程，增强学习的趣味性。这本书无疑会成为我未来教学中的得力助手。

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作为一名在自动化领域摸爬滚打多年的工程师，我见过不少关于电机控制的书籍，但不得不说，这本书的出现，无疑为我打开了一扇新的窗户。它不仅仅是简单地罗列各种控制方法，而是从一个更加宏观的角度，将交直流传动控制系统置于整个电力电子和自动化控制的大背景下进行审视。作者在书中对于系统集成、EMC（电磁兼容性）设计、以及安全可靠性方面的论述，是我在其他同类书籍中很少看到的。它强调了在设计和应用过程中，不仅要关注核心的控制算法，更要考虑实际运行环境的种种挑战。例如，关于如何处理不同负载下的动态响应，以及如何在高噪声环境下保证控制信号的准确性，书中都提供了非常实用的建议和解决方案。我还很欣赏作者对于未来技术趋势的展望，比如对新能源汽车驱动系统和智能电网中变流器应用的探讨，这让我对行业的发展方向有了更清晰的认知，也为我未来的工作提供了新的思考维度。

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这本书真是让我大开眼界！我本来以为自己对电力系统已经算得上是比较了解的了，但这本书的内容深度和广度都远远超出了我的预期。它深入浅出地剖析了各种交直流传动控制系统的原理，从最基础的电力电子器件的工作方式，到复杂的控制算法设计，再到实际工程中的应用案例，都讲解得非常透彻。我特别喜欢书中对不同控制策略的比较分析，比如PWM控制、矢量控制等，作者详细阐述了它们各自的优缺点以及适用的场景，这对于我理解不同系统为何会选择特定的控制方法非常有帮助。而且，书中的图例和公式都很清晰，配以大量的实例，让我这个非专业出身的读者也能轻松跟上思路。我印象最深刻的是关于电机参数辨识的那一部分，以前觉得这是个很玄乎的技术，但看完书里详细的推导过程和实验验证，顿时豁然开朗。这本书不仅仅是理论的堆砌，更注重实际操作的指导，我从中获得了很多解决实际工程问题的灵感。

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从一个技术爱好者的角度来看，这本书简直就是一本宝藏！我一直对驱动和控制技术很感兴趣，但很多时候会因为资料的零散和不系统而感到沮丧。这本书就像是一份详尽的地图，带领我系统地探索了交直流传动控制的整个领域。它从基础理论讲起，逐步深入到各种复杂的应用场景。我特别喜欢其中关于各种保护策略的讲解，比如过流保护、过压保护等等，这些细节对于确保系统的稳定运行至关重要，而这本书都讲解得非常细致。书中的仿真案例和代码片段也对我非常有启发，我尝试着在自己的模拟环境中复现了一些例子，发现效果非常好。这本书不仅仅是理论知识，更是包含了大量实践经验的结晶，让我能够更直观地理解各种控制系统的设计思路和实现方法，让我感觉自己离掌握这项技术又近了一大步。

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