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《电力电子变换原理与设计》 内容简介： 本书系统阐述了电力电子变换器在现代电力系统中的核心作用与实现原理，重点关注不同拓扑结构变换器的基本工作模式、调制策略、控制方法以及关键参数设计。内容涵盖了广泛的应用领域，包括但不限于交流电机驱动、不间断电源（UPS）、开关电源（SMPS）、新能源发电并网（如太阳能光伏、风力发电）以及高压直流输电（HVDC）等。 第一部分：电力电子器件与基础电路 本部分首先详细介绍了在电力电子变换器中扮演关键角色的各种半导体器件，包括二极管、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、功率MOSFET等。对于每种器件，都深入剖析了其基本结构、工作特性、导通和关断机制、损耗分析以及驱动电路设计要点。同时，本部分也回顾了基本的LC滤波原理、RLC谐振电路特性以及相关的能量存储元件，为后续的变换器设计奠定理论基础。 第二部分：直流-直流（DC-DC）变换器 本部分聚焦于 DC-DC 变换器的各种基本拓扑结构，包括升压（Boost）变换器、降压（Buck）变换器、升降压（Buck-Boost）变换器、Cuk 变换器、SEPIC 变换器和反激（Flyback）变换器等。对每种变换器，都详细阐述了其基本工作原理、稳态分析、输出电压纹波、输入电流纹波以及关键元器件（电感、电容、开关管）的参数选择与设计方法。此外，还介绍了隔离型 DC-DC 变换器的基本原理，如反激、正激、推挽、半桥和全桥变换器，并探讨了其在隔离和电压变换中的优势。 第三部分：直流-交流（DC-AC）变换器（逆变器） 本部分深入探讨了 DC-AC 变换器的核心技术，即逆变器。从最基本的单相桥式逆变器开始，详细分析了其不同工作模式和调制方式，如方波调制、脉宽调制（PWM）。重点介绍了各种 PWM 调制技术，包括等效脉宽调制（EPWM）、三角波比较法 PWM（TPWM）、空间矢量脉宽调制（SVPWM）等，并分析了其在减小谐波、提高输出波形质量方面的作用。对于三相逆变器，则详细讲解了其工作原理、零电压/零电流切换技术、以及在电机驱动等领域的重要性。 第四部分：交流-直流（AC-DC）变换器（整流器） 本部分主要介绍 AC-DC 变换器，即整流器。从最简单的单相半波、全波整流器开始，逐步深入到三相桥式不可控整流器和可控整流器。对于可控整流器，重点分析了晶闸管控制角度对输出电压、功率因数和输出电流波形的影响，以及移相控制在提高性能方面的作用。此外，还介绍了带有滤波器的整流器及其对减少谐波电流和提高功率因数的影响。 第五部分：变换器的控制策略与系统设计 本部分将前几部分介绍的变换器基本原理与实际应用相结合，重点讨论了变换器的控制策略和系统设计。涵盖了电压控制环路、电流控制环路的设计，以及常用的 PID 控制器、滞环控制器、重复控制器等。在系统设计层面，探讨了如何根据具体应用需求选择合适的变换器拓扑，如何进行元器件的选型与集成，以及如何进行 EMI/EMC 设计以满足电磁兼容性要求。此外，还介绍了变换器在实际系统中的保护设计，如过流保护、过压保护等。 第六部分：应用实例与前沿技术 本部分通过具体的应用实例，如电动汽车充电器、太阳能光伏逆变器、不间断电源（UPS）等，展示了电力电子变换器在现代工业和生活中的重要作用。同时，也对电力电子领域的前沿技术进行了简要介绍，包括宽禁带半导体器件（如 SiC、GaN）的应用、多电平变换器、软开关技术、无源滤波器与有源滤波器、以及数字化与智能化控制等，为读者提供了进一步学习和研究的思路。 本书力求内容翔实、逻辑清晰、图文并茂，旨在为从事电力电子技术研究、产品开发以及相关领域教学的工程师和学生提供一本兼具理论深度和实践指导意义的参考书。
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