POWER ELECTRONICS HANDBOOK, Third Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Rashid, Muhammad 编

出品人:

页数:1362

译者:

出版时间:2010-12

价格:1467.00

装帧:

isbn号码:9780123820365

丛书系列:

图书标签:

• 电力电子
• 微电子
• 功率半导体
• 电力电子
• 电力电子学
• 功率电子
• 电源
• 变流器
• 电力变换
• 电路设计
• 电子工程
• 可再生能源
• 电机控制

现代电力电子技术：原理、设计与应用 内容概要： 本书深入探讨了电力电子学的核心理论、关键技术以及广泛的应用领域，旨在为工程师、研究人员和高级学生提供一个全面、实用的参考指南。不同于传统教科书侧重于单一器件或电路拓扑的分析，本书采取了系统化的视角，将电力电子系统视为一个整体进行研究，涵盖了从基础器件物理到复杂系统控制的全部链条。 本书的结构分为五个主要部分，层层递进，确保读者能够扎实掌握从基础到前沿的知识体系。 --- 第一部分：电力电子基础与器件物理 本部分奠定了整个电力电子领域所需的基础知识。我们首先回顾了电力电子学的历史发展及其在能源转型中的战略地位。核心内容聚焦于半导体功率器件的物理基础、特性、参数及其对电路性能的影响。 功率半导体器件： 详细分析了MOSFET、IGBT、GTO、SIT等主流器件的结构、导通与关断机制、热管理挑战及可靠性考量。特别地，我们深入探讨了宽禁带（WBG）半导体，如SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）器件的独特优势——更高的开关频率、更低的损耗和更高的工作温度——及其在下一代电力电子系统中的设计考量与限制。对于器件的动态特性，如开关损耗建模和短路保护策略，进行了详尽的数学推导和实验验证。 驱动与保护电路： 高质量的器件驱动是实现高效开关的关键。本章详细阐述了栅极驱动（Gate Drive）电路的设计原则，包括米勒效应（Miller Effect）的抑制、死区时间（Dead Time）的精确控制、欠压锁定（UVLO）和过流保护（OCP）机制的实现。此外，还涵盖了热插拔（Hot-Swap）电路设计中对浪涌电流的有效抑制技术。 --- 第二部分：基本拓扑与电路分析 本部分是电力电子转换器的核心。我们系统地分类和分析了最常用和最前沿的开关模式转换器（Switched-Mode Converters, SMCs）。 直流-直流转换器（DC-DC Converters）： 覆盖了Buck、Boost、Buck-Boost等非隔离拓扑，以及Flyback、Forward、Half-Bridge、Full-Bridge等隔离拓扑。分析方法侧重于平均模型法（Average Modeling）和状态空间分析法（State-Space Analysis），用于精确预测环路响应和瞬态行为。对于高功率密度设计，我们探讨了有源箝位（Active Clamping）技术和多谐振转换器（Multi-Resonant Converters, MRCs），以实现零电压开关（ZVS）或零电流开关（ZCS）。 交直流转换器（AC-DC Converters）： 重点分析了不控整流、半控整流和全控整流，以及有源功率因数校正（APFC）电路，如Boost型APFC和Vienna整流器。对于电网连接的要求，我们深入探讨了THD（总谐波畸变）的控制、功率因数（PF）的优化以及电磁兼容性（EMC）设计中的关键滤波技术。 交交与交直-交（AC-AC, DC-AC Converters）： 详细阐述了逆变器（Inverters）的原理，包括方波逆变、SPWM（正弦脉宽调制）和SVPWM（空间矢量脉宽调制）。对于矩阵变换器（Matrix Converters, MCs），本书提供了其独特的零调制技术和输入电流整形能力的高级分析。 --- 第三部分：控制系统与建模技术 电力电子系统的性能在很大程度上取决于其控制器的设计。本部分专注于系统建模、高性能控制器设计和系统稳定性分析。 系统建模： 介绍了小信号建模（Small-Signal Modeling）和平均状态空间模型在建立转换器传递函数中的应用。针对非线性特性，如开关操作带来的不连续性，探讨了平均模型法在建立精确数学模型中的局限性及应对策略。 环路控制： 详细介绍了PID控制器的设计、参数整定（如波特图法、根轨迹法）及其在电流环和电压环中的应用。更进一步，本书重点分析了前馈控制（Feedforward Control）、滞环控制（Hysteresis Control）以及双环/三环控制架构在提高动态响应和抑制扰动方面的优势。 数字控制实现： 涵盖了PWM信号的生成、采样延迟、量化误差等数字控制特有的挑战。重点讨论了离散时间系统分析，并对比了基于C2000 DSP、FPGA等平台的实现方法和优化技巧。 --- 第四部分：热管理与系统集成 电力电子设备的高功率密度对散热和封装提出了极高要求。本部分将设计从电路层面提升到系统物理层面的考量。 热流分析与设计： 详细分析了功率损耗的精确计算，包括传导损耗、开关损耗和栅极驱动损耗。接着，深入研究了热阻模型（Thermal Resistance Modeling），包括器件内部、封装、热界面材料（TIMs）和散热器（Heatsink）的热路径分析。讨论了被动散热（自然对流、强制风冷）和主动散热（热管、液冷）技术的适用性与优化设计。 封装与布局： 探讨了PCB布局对高频开关和EMC性能的决定性影响，如寄生电感、环路面积最小化。对于高功率模块，分析了键合线（Bond Wire）电感、引线电感对开关速度和过冲的影响，并介绍了先进的嵌入式散热基板技术。 --- 第五部分：关键应用领域前沿 本部分将理论与实际应用相结合，展示了电力电子技术在当今高科技领域的核心作用。 电动汽车与轨道交通（EV/HEV）： 深入研究了电机驱动系统（Traction Inverters）的设计，包括三相逆变器的SVPWM控制、高压电池管理系统（BMS）中的DC-DC拓扑选择，以及车载电能质量的控制策略。讨论了 SiC/GaN 在提高 EV 驱动系统效率和功率密度的最新进展。 可再生能源并网： 重点分析了光伏（PV）逆变器和风力发电变流器的拓扑选择与控制要求。涵盖了最大功率点跟踪（MPPT）算法的原理与实现，以及电网谐波抑制、低电压穿越（LVRT）等并网标准下的复杂控制问题。 数据中心与UPS系统： 探讨了面向下一代数据中心的高效率模块化UPS架构，如三电平（Three-Level）拓扑的应用，以及高频隔离技术在减小体积和重量方面的突破。 电能质量与滤波技术： 详细介绍了有源电力滤波器（APF）和动态电压恢复器（DVR）的原理，用于补偿电网中的谐波和电压跌落。 本书的最终目标是培养读者能够独立设计、分析和优化复杂电力电子系统的能力，为应对未来的能源挑战提供坚实的理论和实践基础。

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这是一本充满挑战的读物，但也是一本能极大地拓展我视野的著作。作者在书中展现了对电力电子技术各个层面的全面把握，从器件的物理特性到系统的整体设计，无所不包。我被书中对各种功率器件（如MOSFET、IGBT、SCR等）的深入剖析所吸引，理解了它们的导通和关断特性、损耗机理以及在不同电路中的应用场景。同时，书中对功率变换器（如Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk、SEPIC等）的详细讲解，让我对不同拓扑结构的工作原理、电压电流关系以及能量传递过程有了更深刻的认识。书中的例子和案例分析也十分贴切，能够帮助我更好地理解理论知识在实际工程中的应用。虽然有些章节的内容对我来说还比较超前，需要我进一步学习相关的基础知识才能完全理解，但我相信，随着我知识储备的不断增加，这本书的价值会愈发凸显。它是一本能够伴随我成长，并在我职业生涯中不断提供指导的参考书。

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坦白说，这本书的篇幅和内容的深度让我有些望而却步，但当我真正沉下心来，开始一点点啃读时，却发现其中蕴含着巨大的价值。作者的叙述风格严谨而专业，字里行间都透露着作者对电力电子领域深厚的理解和丰富的实践经验。书中的公式推导清晰明了，虽然有时需要花费一些时间去理解每一个变量的含义和公式的由来，但一旦理清，便会豁然开朗。我特别喜欢书中对各种拓扑结构和控制策略的详细分析，这让我能够理解不同电路设计所带来的性能差异以及针对特定应用选择合适方案的依据。例如，在讲解逆变器部分时，作者不仅阐述了PWM控制的基本原理，还深入探讨了各种调制方式的优劣，以及如何通过优化控制来提高输出波形的质量并降低损耗。虽然我目前还未能完全掌握所有细节，但这本书无疑为我打开了理解现代电力电子系统设计和优化的大门。它不是一本轻松的读物，需要读者投入大量的时间和精力，但回报是丰厚的，能够让你真正站在该领域的肩膀上。

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这本电力电子技术手册，可以说是给我打开了一个全新的世界。它不像许多入门书籍那样只关注皮毛，而是深入到电力电子转换器的核心原理和设计细节。作者在书中对各种拓扑结构的数学模型、动态行为以及稳态特性的推导，虽然需要一定的数学功底，但一旦理解，就会对这些复杂的电路有一个根本性的认识。我被书中对功率因数校正（PFC）和电力质量（PQ）等重要概念的深刻剖析所吸引，这让我意识到，在现代电力电子系统中，效率和电能质量同等重要。书中的一些章节，例如关于电磁兼容性（EMC）和可靠性设计的讨论，更是让我看到了电力电子技术在工程实践中的复杂性和挑战性。我深知，要完全掌握这本书的内容，需要投入大量的时间和精力，但这本书所提供的知识深度和广度，无疑将极大地提升我的专业能力，并为我未来在电力电子领域的发展奠定坚实的基础。

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作为一名对电力电子领域充满好奇的学习者，这本书为我提供了一个非常扎实的入门平台。我被书中清晰的结构和逻辑所吸引，从最基本的半导体开关器件特性讲起，逐步过渡到各种功率变换器的设计和分析。书中的图解非常丰富，生动形象地展示了电路的工作原理和能量流动的过程，这对于我理解抽象的理论概念非常有帮助。我尤其欣赏作者在讲解过程中，总是会强调实际应用中的注意事项和设计考量，例如如何选择合适的器件、如何处理散热问题、如何优化控制以满足特定的性能指标等。这些宝贵的工程经验，是许多理论书籍难以提供的。虽然我还在消化其中的部分内容，但这本书已经让我对电力电子系统的构成、工作方式以及设计思路有了全面的了解，为我未来深入学习和研究打下了坚实的基础。我迫不及待地想将书中的知识应用于实际的实验和项目中。

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这本书给我带来了前所未有的学习体验，虽然我还在努力消化其中的知识，但整体而言，它像一本藏宝图，为我打开了电力电子技术领域的大门。作者以一种非常系统且深入的方式，将看似复杂的概念层层剥离，让我得以窥见其内在的逻辑和精妙之处。在阅读过程中，我尤其欣赏作者在讲解基本原理时所采取的循序渐进的方法，从最基础的半导体器件特性，到各种功率器件的开关行为，再到DC-DC、DC-AC、AC-DC、AC-AC变换器的工作原理，每一个环节都衔接得恰到好处，没有留下生涩难懂的断点。书中大量的图示和示意图更是功不可没，它们将抽象的电路模型和工作波形可视化，极大地降低了理解的门槛，也让我在复习时能更快地抓住重点。尽管我对其中一些高级应用和最新技术还在探索中，但这本书无疑为我打下了坚实的基础，让我对未来深入学习充满信心。它不是一本可以速成的“速成手册”，而是一本值得反复研读、细细品味的经典之作。我期待在接下来的学习中，能够更进一步地挖掘书中隐藏的宝藏，并将其融会贯通，应用于实际的工程问题中。

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