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出版者:中国电力

作者:李晓明 编

出品人:

页数:196

译者:

出版时间:2009-8

价格:20.40元

装帧:

isbn号码:9787508391991

丛书系列:

图书标签:

• 电力系统
• 继电保护
• 微机保护
• 电力电子技术
• 自动化
• 电气工程
• 智能电网
• 电力系统分析
• 高电压
• 电力设备

现代电力电子与电力变换技术综述 本书深入探讨了现代电力电子技术的核心概念、关键器件以及在各个领域中的前沿应用。全书结构严谨，内容涵盖从基础理论到复杂系统的完整知识体系，旨在为电气工程、自动化、能源科学等相关领域的工程技术人员和科研人员提供一份全面而深入的技术参考。 第一部分：电力电子学基础与器件原理 本部分着重于构建坚实的理论基础。首先，系统阐述了电力电子学的基本任务——高效、可靠地实现电能的变换与控制。详细解析了电流型和电压型变换器的基本拓扑结构及其运行机理，包括隔离与非隔离变换器的设计考量。 在核心器件方面，本书对半导体功率器件的物理特性和开关行为进行了详尽的剖析。重点介绍了绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）以及碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等第三代半导体材料器件的性能优势、耐压等级、开关损耗特性和热管理挑战。针对器件的驱动电路设计，阐述了光耦隔离、磁耦隔离、电平移位等关键技术，确保器件在高速、高频工作状态下的可靠性。 此外，功率模块（如半桥、全桥、三相逆变器模块）的封装技术、热阻计算与散热设计，是实现大功率系统稳定运行的关键。本书提供了详细的仿真模型和实验验证方法，指导读者优化热设计，延长器件寿命。 第二部分：经典与先进的电能变换电路 本部分聚焦于各类电能变换拓扑的深入研究。 直流-直流（DC-DC）变换器：对Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk、SEPIC以及隔离型的Flyback、Forward、Half-Bridge、Full-Bridge等拓扑进行了详尽的数学建模和控制策略分析。特别关注了在高电压增益或降压比要求下的LLC谐振变换器，分析了其软开关特性（ZVS/ZCS）对提高效率和减小EMI的显著作用。 交流-直流（AC-DC）变换器（整流器）：涵盖了传统的可控与不可控整流电路，并深入探讨了有源功率因数校正（APFC）技术。着重讲解了单级和两级APFC架构，包括正弦脉宽调制（SPWM）控制下的输入电流整形方法，确保输入端符合国际电磁兼容标准（如IEC 61000-3-2）。 直流-交流（DC-AC）变换器（逆变器）：详细介绍了单相和三相电压源逆变器（VSI）和电流源逆变器（CSI）的调制技术。重点分析了正弦脉宽调制（SPWM）、矢量控制（Space Vector Modulation, SVM）的原理与实现，并比较了它们在输出波形质量、直流利用率和开关频率选择上的差异。对于高精度输出要求的应用，如不间断电源（UPS）和变频驱动，还探讨了死区时间补偿和动态响应优化。 交流-交流（AC-AC）变换器：研究了传统的交流调压器、矩阵变换器（Matrix Converter）以及Cycloconverter。矩阵变换器作为一种直接交流变频技术，因其无需直流环节、零线频率的优势，被详细分析了其拓扑结构、开关序列和控制算法，重点解决了其高开关频率下的可靠性挑战。 第三部分：现代控制理论与数字实现 电力电子系统的性能高度依赖于先进的控制策略。本章将理论控制与工程实践紧密结合。 线性与非线性控制：回顾了PID控制在环路设计中的应用，重点讲解了电流环、电压环的带宽选择和稳定性裕度设计。随后，引入了更先进的滑模控制（SMC）和预测控制（MPC）在快速动态响应和鲁棒性增强方面的应用。 数字控制平台：随着DSP和FPGA技术的发展，数字控制已成为主流。本书详细介绍了基于高速数字信号处理器（DSP）平台进行电流采样、算法运算和PWM信号生成的流程。讨论了如何利用硬件加速器实现复杂的傅里叶分析和快速计算，以及如何利用现场可编程门阵列（FPGA）实现超高速、高精度的同步与调制。 第四部分：电力电子系统的应用前沿 本部分展示了电力电子技术在关键能源领域的集成应用。 新能源并网系统：详细分析了光伏逆变器和风力发电变流器的并网技术。重点阐述了最大功率点跟踪（MPPT）算法、并网点的无功/有功功率控制（PQ控制）、电网故障穿越（LVRT）能力的设计与实现。针对电网谐波抑制和电能质量问题，介绍了多种有源电力滤波器（APF）的拓扑结构和控制策略。 电动汽车（EV）驱动与充电技术：深入剖析了应用于电动汽车的牵引驱动系统，包括高功率密度电机驱动器的拓扑选择、电池管理系统（BMS）与电驱动系统（EDS）的集成挑战。在充电基础设施方面，详细介绍了车载充电机（OBC）的单级/两级设计、V2G（Vehicle-to-Grid）双向能量流动的控制与保护机制。 高频开关电源与电磁兼容（EMC）：探讨了为实现小型化和高效率而采用的高频开关技术（工作在数百kHz甚至MHz级别）。重点分析了在高频下器件的寄生参数对系统性能的影响，并提供了系统的电磁干扰（EMI）和电磁敏感性（EMS）的抑制设计方法，包括滤波器的设计、屏蔽技术和布局布线规范。 本书通过大量的工程实例、详细的公式推导和仿真结果对比，力求为读者提供一个清晰、可操作的知识框架，以应对未来电力电子技术日益复杂的挑战。

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从整体阅读感受来说，这本书的叙事风格非常沉稳、内敛，带着一种老派工程师特有的严谨和对知识的敬畏。它不追求花哨的时髦术语，而是专注于构建一个坚不可摧的知识体系。作者的行文逻辑极其流畅，章节之间的过渡自然而然，很少出现逻辑上的跳跃感。读完后，我最大的感受是，这本书成功地架起了一座坚实的桥梁，连接了电力系统基础理论与现代微机保护技术的复杂应用。它没有那种急于求成的浮躁感，而是以一种近乎匠人的态度，打磨每一个技术细节。对于任何希望在继电保护领域深耕，而不是仅仅停留在会操作界面的技术人员来说，这本书无疑是一笔宝贵的知识财富，它需要的投入时间是巨大的，但回报的深度和广度也是空前的。

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这本书的排版和印刷质量绝对是业界良心级别的，我不得不提一下这一点，因为它极大地影响了阅读体验。内页纸张的色泽柔和，长时间阅读下来眼睛的疲劳感明显减轻，这对于需要长时间伏案钻研技术的我来说至关重要。更值得称赞的是，所有涉及到电路图和波形图的部分，线条都极其清晰锐利，即便是最细微的元件标识也能一眼分辨出来，这在处理复杂的保护接线图时，避免了大量的误读和困惑。我注意到作者在关键结论处使用了加粗或斜体的排版技巧，有效地引导读者的注意力，使得重点突出，便于回顾和记忆。这本实体书拿在手里的分量感和质感，远非那些轻飘飘的电子资料可比拟，它更像是一件可以陪伴我度过职业生涯中无数个调试夜晚的可靠工具。

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这本书的封面设计简直是视觉上的享受，那种深邃的蓝色调，配上简洁而有力的白色字体，一下子就抓住了我的眼球。我一直对电力系统这个领域充满好奇，尤其是那些复杂的保护装置，总觉得它们是电网稳定的“隐形卫士”。当我翻开这本书的扉页，首先被吸引的是它清晰的目录结构，条理分明，不像有些技术书籍那样堆砌概念。作者似乎非常理解初学者的困境，前几章的内容铺垫得非常扎实，从最基本的电力系统理论讲起，循序渐进地引入到保护原理，这种稳健的教学方法让我感到非常踏实，仿佛有位经验丰富的导师在身边一步步指导。特别是关于暂态分析的部分，我发现作者使用了大量的图示和类比来解释那些抽象的物理过程，这对于我这种更偏向直观理解的读者来说，简直是福音。总的来说，光是初步的翻阅体验，就让我对接下来的深入阅读充满了期待，它散发着一种严谨又不失温度的学术气息。

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我花了整整一个周末的时间来消化前三章关于继电保护装置基础概念的内容，说实话，这比我预想的要费劲一些，但绝对是值得的。这本书在阐述理论深度上毫不含糊，它没有满足于停留在教科书的表面描述，而是深入到了很多实际工程中的关键细节。例如，书中对不同类型电流互感器和电压互感器的误差分析，讲解得细致入微，甚至连过载和饱和对保护动作准确性的影响都进行了量化讨论，这在很多入门级书籍里是看不到的。我特别喜欢作者在讲解傅里叶分析在故障识别中的应用时，那种数学推导的逻辑链条，严密得如同精密的仪器。虽然有些公式推导看得我眉头紧锁，但一旦理解了其背后的物理意义，那种豁然开朗的感觉真是令人兴奋。这本书的难度无疑是偏高的，它要求读者具备扎实的数学和电路基础，但对于那些渴望真正掌握核心技术的工程师来说，这正是它宝贵的价值所在。

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我尝试着将书中的一些理论知识与我正在负责的一个老旧变电站的实际故障案例进行对照分析，结果令我非常惊喜。书中关于微机保护的软件算法描述，尤其是对“速差速”和“比例制动”原理的实现逻辑，提供了非常贴近实际代码层面的见解。它不仅仅告诉你“是什么”，更深入地阐述了“为什么是这样设计”的工程考量。比如，针对高压输电线路的阻抗保护章节，作者详细对比了傅里叶算法与小波变换在暂态冲击抑制上的优劣，并给出了不同工况下的适用性建议，这些都是在实际维护中需要反复权衡的关键决策点。这本书的实用性已经超出了纯理论研究的范畴，它更像是一本高级的故障诊断手册和系统优化指南，为我解决实际生产中的难题提供了坚实的理论支撑和操作思路。

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