Introduction to Electrical and Computer Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Fleddermann, Charles B./ Bradshaw, Martin

出品人:

页数:136

译者:

出版时间:2002-7

价格:$ 62.15

装帧:Pap

isbn号码:9780130333636

丛书系列:

图书标签:

• 电气工程
• 计算机工程
• 电子工程
• 电路分析
• 数字逻辑
• 嵌入式系统
• 信号处理
• 计算机体系结构
• 工程导论
• 基础知识

电力电子学：从基础到前沿应用 作者： [此处填写作者名，例如：张伟 教授 / 王芳 博士] 出版社： [此处填写出版社名，例如：清华大学出版社 / 电子工业出版社] 开本与装帧： 大16开，精装/平装 页数： 约800页 定价： 188.00元（预估） --- 内容简介：深度剖析现代电力电子系统的核心技术与未来发展方向 本书旨在为电气工程、自动化、能源科学等相关专业的本科高年级学生、研究生以及电力电子领域的工程技术人员提供一本全面、深入且具有前瞻性的专业参考书。它彻底避开了对传统“电工学”或“电路原理”的重复介绍，而是直接聚焦于电力电子转换器这一现代电力系统的核心模块，系统性地讲解了从基础器件到复杂系统集成与控制的完整链条。 第一部分：电力电子器件的精深理解与选择 本部分内容是理解所有现代电力电子系统的基石。我们不再停留于简单介绍PN结，而是深入探讨第三代半导体材料的物理特性及其对系统性能的决定性影响。 1. 功率半导体器件的物理机制： MOSFET与IGBT的深度剖析： 详细对比分析了这些器件在导通损耗、开关速度、耐压能力方面的权衡。重点阐述了导通电阻（$R_{DS(on)}$）与阈值电压（$V_{th}$）的温度依赖性，以及高频工作下的米勒效应（Miller Effect）机理。 新型器件的突破： 详尽介绍了碳化硅（SiC）MOSFET和氮化镓（GaN）HEMTs的结构特点。分析了它们在高频、高功率密度应用中的优势，包括更低的开关损耗、更高的结温限制，并讨论了 SiC/GaN 驱动电路设计中需要克服的寄生参数问题。 隔离与驱动技术： 深入探讨了隔离栅驱动（Gate Driver）的设计哲学，包括光耦隔离、磁耦合隔离和电容耦合隔离的适用场景、抗共模噪声能力（CMTI）评估，以及如何通过精准的驱动波形来优化器件的开关性能和可靠性。 2. 晶闸管家族的演进： 简要回顾了SCR、GTO等器件在特定大功率领域（如高压直流输电HVDC）的地位，并着重分析了IGCT（集成门极换流晶闸管）在实现大电流、高可靠性方面所做的工程优化。 第二部分：基础功率变换拓扑的严谨推导与分析 本部分是本书的核心，它摒弃了对理想开关的简单分析，转而采用平均模型法和状态空间分析法，对主流的开关电源拓扑进行建模和优化。 1. 直流-直流（DC-DC）转换器： 非隔离拓扑的极限分析： 对Buck、Boost、Buck-Boost、SEPIC、Ćuk等拓扑，不仅推导了理想状态下的电压增益，更重点分析了在开关管、续流二极管（或同步开关）的非理想特性（如导通电阻、压降）影响下的效率模型和纹波建模。 隔离式DC-DC设计： 详细分析了全桥、半桥、推挽、正激以及LLC谐振拓扑。对于LLC谐振转换器，建立了基于阻抗特性和工作频率的三参数（$L_r, L_m, C_r$）设计图谱，用以指导初级侧的软开关（ZVS/ZCS）实现和频率控制范围的确定。 2. 逆变器技术（DC-AC）： 单相与三相逆变器： 从SPWM（正弦脉冲宽度调制）和SVPWM（空间矢量脉冲宽度调制）的理论基础出发，深入讲解了如何通过载波比和调制指数来优化输出电压质量和降低谐波含量。 电压源逆变器（VSI）与电流源逆变器（CSI）： 对比分析了它们在电网侧接口（如并网逆变器）和电机驱动中的应用特点，着重分析了电流谐波对电网或负载的影响。 3. 交流-交流（AC-AC）与矩阵变流器： 介绍了AC-DC-AC的传统结构，并重点推导了矩阵变流器（Matrix Converter）的工作原理，分析了其直接变频变压的优势和复杂的控制挑战。 第三部分：先进控制策略与系统集成 电力电子系统的性能已不再仅仅依赖于优秀的硬件，更取决于其控制的精妙性。本部分将控制理论与硬件实现紧密结合。 1. 经典与现代控制方法： 滞环控制与电流模控制： 分析了这些快速响应控制在PWM中的应用，并探讨了其对电流波形质量的影响。 平均状态反馈控制（Average State Feedback）： 针对复杂的多电平或多输入系统，引入状态观测器（如卡尔曼滤波）来估计不可测量的状态，并设计最优反馈控制器。 无源系统稳定性分析： 运用输入/输出阻抗分析法（$Z_{in}$和$Z_{out}$），评估开关电源在特定工作点下与电网或负载动态特性之间的小信号稳定性问题，并引入阻尼技术。 2. 保护、监测与可靠性设计： 热管理与寿命预测： 详细讨论了功率模块的散热路径分析（从芯片结温到环境温度），并基于阿伦尼乌斯（Arrhenius）模型，对电解电容和半导体器件的寿命进行预测。 短路与过流保护： 对比分析了传统熔断保护与快速关断（Soft Shutdown）策略在应对不同类型短路故障时的有效性。 第四部分：前沿应用与跨学科融合 本书的后半部分将视野拓展至电力电子在新能源、工业自动化和智能电网中的最新实践。 1. 新能源并网技术： 光伏逆变器： 深入解析了最大功率点跟踪（MPPT）算法（如扰动观察法、增量电导法）的动态响应特性，以及并网逆变器对电网谐波、电网电压跌落的适应性控制（如LVRT能力）。 储能系统（BESS）： 聚焦于电池管理系统（BMS）与功率转换器的协同工作，特别是多电平级联H桥（CHB）在大型储能变流器中的优势。 2. 工业驱动与电机控制： 永磁同步电机（PMSM）驱动： 重点讲解了基于$d-q$坐标系的矢量控制（Field-Oriented Control, FOC）的数学基础，以及如何通过磁场定向来实现高性能的转矩和速度控制。 3. 高级拓扑与系统集成： 多电平技术： 全面介绍中点钳位（NPC）、飞跨电容（Flying Capacitor）和级联H桥（CHB）的结构、优势、关断能力以及电容均衡控制策略。 --- 本书特色： 注重物理机理： 不仅给出公式，更深入探讨器件材料特性对宏观性能的影响。 仿真与实验结合： 包含大量基于MATLAB/Simulink或PLECS的仿真案例分析，帮助读者验证理论模型。 工程实践导向： 强调设计权衡（Trade-off），指导读者如何根据实际应用需求（成本、体积、效率、可靠性）进行正确的拓扑和器件选择。 本书是电力电子工程师提升设计能力、把握技术趋势的必备工具书。

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