Electrical Machine Theory Through Finite Element Analysis pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Monti, A./ Ponci, F./ Riva, M.

出品人:

页数:300

译者:

出版时间:

价格:55

装帧:HRD

isbn号码:9789810247225

丛书系列:

图书标签:

• 电气机器
• 有限元分析
• 电磁场
• 数值计算
• 电机理论
• 电力工程
• 仿真
• 建模
• 分析
• 高等教育

好的，这是一本关于电力电子和电机控制领域书籍的详细简介，内容涵盖了广阔的范围，但完全避开了有限元分析（Finite Element Analysis, FEA）在电机理论中的特定应用。 --- 书名：现代电力电子系统与电机驱动的集成设计 内容概述： 本书旨在为电气工程、电力电子技术和电机驱动领域的工程师、研究人员及高年级本科生提供一个全面且深入的视角，专注于现代电力电子转换器、先进电机拓扑结构以及其在工业应用中的集成控制策略。本书强调系统层面的设计、元件选择、控制算法的实现以及系统级的性能优化，而非侧重于电磁场数值模拟方法。 全书共分为六大部分，系统地构建了从基础理论到复杂系统实现的知识体系。 第一部分：电力电子基础与器件物理 本部分首先回顾了半导体器件的物理基础，重点讨论了当前主流电力电子器件——包括功率MOSFET、IGBT、SiC MOSFET以及高压二极管——的工作原理、开关特性、损耗模型及其热管理考量。我们深入探讨了器件的动态行为，如米勒效应、反向恢复过程对系统效率和电磁兼容性的影响。 随后，本部分详细分析了各种功率转换拓扑的结构与性能。这包括从基础的DC/DC（如Buck、Boost、Buck-Boost及其隔离式变体）到先进的矩阵变换器和多电平转换器（如NPC、Flying Capacitor、Cascaded H-Bridge）。内容侧重于拓扑的选择标准、平均电流/电压分析、纹波抑制技术以及在特定应用场景下（如高压输电、可再生能源并网）的适用性评估。对于新型拓扑结构，如模块化多电平变换器（MMC），本书详细解析了其调制策略和环流抑制技术。 第二部分：先进电机驱动系统 本部分聚焦于驱动电机的选型、建模与特性分析。不同于侧重于电磁场计算的书籍，本书专注于从系统性能角度对电机进行宏观建模。我们详细探讨了永磁同步电机（PMSM）、开关磁阻电机（SRM）以及感应电机（IM）的等效电路模型与状态空间模型。对于PMSM，重点分析了表面贴装型（SPMSM）和内置式（IPMSM）的磁路差异及其对转矩密度和弱磁调速性能的影响。 在电机建模部分，我们着重讲解了如何建立考虑非线性特性（如磁饱和、温度漂移）的简化模型，这些模型对于后续的控制系统设计至关重要。对于绕组设计，我们讨论了如何通过优化槽满率、绕组方式（如集中式与分布式）来影响电机的反电动势波形和高频谐波特性。 第三部分：矢量控制与磁场定向控制（FOC） 本部分是本书的核心，全面阐述了现代高性能电机驱动的基础——磁场定向控制（Field-Oriented Control, FOC）。我们从数学基础出发，详尽推导了Clarke和Park变换的物理意义及其在不同旋转参考系中的应用。 内容覆盖了从基础的定子电流反馈FOC到更高级的无传感器技术。对于无传感器控制，我们深入分析了基于观测器的方法，如滑模观测器（SMO）、Luenberger观测器以及卡尔曼滤波（Kalman Filter）在估算转子位置和速度上的应用。本书强调了观测器设计中的带宽选择、参数敏感性分析以及观测器在电机低速和零速区域的性能保持。 此外，本部分还探讨了直接转矩控制（DTC）及其改进型，特别是针对开关频率变化和转矩脉动抑制的策略。 第四部分：先进调制技术与开关优化 本部分专注于功率电子器件的有效利用，即调制技术的选择与优化。我们对正弦脉宽调制（SPWM）、矢量脉宽调制（SVPWM）和空间矢量调制进行了深入比较，重点分析了SVPWM在三相逆变器中如何最大化电压利用率并降低谐波内容。 针对高压、大功率应用，本书详细讨论了多电平逆变器的调制方法，如零矢量分配、基于能量平衡的载波交错调制等。对于开关损耗敏感的应用，我们引入了开关频率优化的概念，包括基于电压空间矢量持续时间的优化，旨在最小化器件的开关损耗，同时保持输出电流波形质量。 第五部分：集成系统设计与电磁兼容性（EMC） 本部分将电力电子转换器、电机和控制系统视为一个整体进行设计与分析。我们讨论了系统级的环路增益设计，包括电流环和速度环的带宽协调、相位裕度和增益裕度的工程化确定。 特别值得关注的是电磁兼容性（EMC）问题。本书从系统层面分析了开关瞬变（$dv/dt$ 和 $di/dt$）对系统噪声产生的影响，并提出了滤波器设计、布局优化、开关时序控制等主动和被动抑制技术。这包括对直流链路电容配置、驱动电路布局以及功率回路走线的工程指导，以确保系统在复杂工业环境下的可靠运行。 第六部分：特定应用与系统级挑战 最后一部分探讨了电力电子在几个关键领域中的集成应用。这包括： 1. 电动汽车驱动系统： 讨论了牵引逆变器的热管理策略、电池等效模型在SOC/SOH估算中的应用，以及高效的低速/起动控制策略。 2. 可再生能源并网： 重点分析了并网逆变器的锁相环（PLL）技术，如何应对电网扰动、实现低谐波注入以及满足电网代码要求。 3. 高精度伺服驱动： 探讨了共振抑制、振动控制以及在高速运行下保证系统稳定性的控制方法。 本书通过大量的工程实例和系统级仿真分析，为读者提供了一套完整的、以性能和可靠性为核心的现代电力电子与电机驱动系统设计方法论。重点在于“如何设计出稳定、高效、可制造的集成系统”，而非深入探讨电磁场细节的数值求解技术。

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