電力電子技術及應用項目教程 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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馬宏騫 編

圖書標籤:

• 電力電子技術
• 電路分析
• 應用項目
• 實踐教程
• 電子工程
• 電源設計
• 變流器
• 逆變器
• 電機控製
• 仿真實驗

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121150449

版次：1

商品編碼：11513243

包裝：平裝

叢書名： 工業和信息産業職業教育教學指導委員會“十二五”規劃教材 高等職業教育自動化類專業規劃教材?項目導嚮係列

齣版時間：2011-12-01

用紙：膠版紙

頁數：260

正文語種：中文

內容簡介

《電力電子技術及應用項目教程》是高職“電氣自動化技術專業”的一門專業課程教材，介紹瞭當今流行的電力電子器件、電力電子技術等，重在使學生掌握多學科的綜閤知識與基本技能，具備電力電子技術的設計、調試的綜閤應用能力。本書以多個實用項目為例，詳細介紹瞭電子電力技術及其應用： 晶閘管、可控整流器、有源逆變器、全控型電力電子器件、變頻器、直流斬波器、交流變換器。

目錄

緒論
0 1電力電子技術應用概況
0 2電力電子技術發展方嚮
0 3本課程的學習要求
項目1晶閘管
項目情境
項目資訊1普通晶閘管
1 1普通晶閘管的結構
1 1 1晶閘管的外部結構
1 1 2晶閘管的內部結構
1 2晶閘管的工作原理
1 3普通晶閘管的測量
1 4普通晶閘管的特性
1 4 1晶閘管的陽極伏安特性
1 4 2晶閘管的門極伏安特性
1 5晶閘管的主要參數
1 5 1晶閘管的電壓參數
1 5 2晶閘管的電流參數
1 5 3晶閘管的動態參數
1 6晶閘管的分類及型號
1 7晶閘管模塊
項目資訊2晶閘管主電路
1 8晶閘管的保護
1 8 1過電壓保護
1 8 2過電流保護
1 9晶閘管的容量擴展
1 9 1晶閘管的串聯
1 9 2晶閘管的並聯
1 9 3晶閘管裝置成組串並聯
1 10晶閘管的使用
1 11晶閘管的查錶選擇法
項目實訓晶閘管基本認識
網上學習
思考題與習題
項目2可控整流器
項目情境
項目資訊1單相可控整流電路
2 1單相半波可控整流電路
2 1 1電阻性負載
2 1 2電感性負載
2 1 3電感性負載並接續流二極管
2 2單相全波可控整流電路
2 2 1電路結構特點
2 2 2電阻性負載
2 2 3電感性負載
2 2 4電感性負載並接續流二極管
2 3單相全控橋式可控整流電路
2 3 1電路結構特點
2 3 2電阻性負載
2 3 3電感性負載
2 3 4電感性負載並接續流二極管
2 4單相半控橋式可控整流電路
2 4 1電路結構特點
2 4 2電阻性負載
2 4 3電感性負載
項目資訊2三相可控整流電路
2 5三相半波不可控整流電路
2 5 1三相半波不可控整流電路
2 5 2三相半波可控整流電路
2 5 3共陽極三相半波可控整流電路
2 6三相全控橋式可控整流電路
2 6 1電路結構特點
2 6 2α=0°時的電路工作分析
2 6 3電阻性負載
2 6 4電感性負載
2 6 5電感性負載並接續流二極管
2 7三相半控橋式可控整流電路
2 7 1電路結構特點
2 7 2電阻性負載
2 7 3感性負載
2 7 4電感性負載並接續流二極管
項目資訊3晶閘管觸發電路
2 8觸發電路概述
2 9單結晶體管觸發電路
2 10同步電壓為鋸齒波的晶閘管觸發電路
2 11集成化晶閘管移相觸發電路
項目資訊4可控整流器應用實踐
項目實訓傢用調光燈的安裝
網上學習
思考題與習題
項目3有源逆變器
項目情境
項目資訊1有源逆變的工作原理
3 1晶閘管裝置與直流電機間的能量傳遞
3 2有源逆變的工作原理
3 3逆變角的確定
3 4常用的有源逆變電路
3 4 1單相全控橋式有源逆變電路
3 4 2三相半波有源逆變電路
3 4 3三相橋式有源逆變電路
3 5逆變失敗及最小逆變角的確定
3 5 1逆變失敗的原因
3 5 2最小逆變角的確定及限製
項目資訊2有源逆變電路的應用
3 6繞綫轉子異步電動機的串級調速
3 7直流高壓輸電
項目實訓晶閘管串級調速裝置基本認識
網上學習
思考題與習題
項目4全控型電力電子器件
項目情境
項目資訊1電力電子器件概述
項目資訊2全控型電力電子器件
4 1電力晶體管（GTR）
4 1 1GTR的結構和工作原理
4 1 2GTR的分類
4 1 3GTR的主要特性
4 1 4GTR的參數
4 1 5GTR的二次擊穿與安全工作區
4 1 6驅動電路與保護
4 2門極可關斷晶閘管（GTO）
4 2 1GTO的結構與工作原理
4 2 2GTO的主要特性
4 2 3GTO的主要參數
4 2 4GTO門極驅動電路
4 2 5GTO的測量
4 3功率場效應晶體管（Power MOSFET）
4 3 1功率場效應管的結構和工作原理
4 3 2功率場效應管的靜態特性和主要參數
4 3 3功率場效應管的動態特性和主要參數
4 3 4功率場效應管的安全工作區
4 3 5功率場效應管的柵極驅動電路
4 3 6功率場效應管模塊
4 3 7功率場效應管主要特點
4 3 8功率場效應管在使用中的靜電保護措施
4 4絕緣柵雙極晶體管（IGBT）
4 4 1IGBT的結構和工作原理
4 4 2IGBT的主要特性
4 4 3IGBT的鎖定效應
4 4 4IGBT的主要參數
4 4 5IGBT的安全工作區
4 4 6IGBT的柵極驅動電路
項目實訓全控型器件基本認識
網上學習
思考題與習題
項目5變頻器
項目情境
項目資訊1變頻器概述
5 1變頻器的結構
5 1 1變頻器的外形結構
5 1 2變頻器主電路端子
5 1 3變頻器的控製電路端子
5 1 4變頻器的麵闆
5 1 5變頻器的額定值和頻率指標
5 2變頻器的工作原理
5 2 1變頻器的基本構成
5 2 2交-直-交變頻器的主電路分析
5 2 3逆變器的基本工作原理
項目資訊2變頻器的控製模式
5 3PWM控製技術
5 3 1恒壓頻比
5 3 2實現恒壓頻比的控製方法
5 3 3SPWM控製原理
5 3 4SPWM逆變電路的控製方式
5 4變頻器的功能設定與運行
5 4 1變頻器的功能碼及設定
5 4 2變頻器的功能預置與運行
項目資訊3變頻調速係統的基本控製電路
5 5變頻調速係統的主電路
5 6變頻調速係統的基本控製電路
5 6 1電動機單嚮運行控製電路
5 6 2電動機正、反轉運行控製電路
項目資訊4變頻器的安裝調試及維修
5 7變頻器的安裝
5 8變頻調速係統的調試
5 9變頻器的維修
項目實訓變頻器的麵闆操作
網上學習
思考題與習題
項目6直流斬波器
項目情境
項目資訊1直流斬波器的工作原理
6 1直流斬波器概述
6 2直流斬波器基本電路
6 2 1降壓斬波器
6 2 2升壓斬波器
6 2 3雙象限斬波器
6 2 4四象限斬波器
項目資訊2直流斬波器在電力傳動中的應用
6 3由降壓型斬波器供電的直流電力拖動
6 4由降壓型和升壓型斬波器組閤供電的直流電力拖動
6 5可以四象限運行的斬波器供電直流電力拖動
6 6升壓型斬波器在串級調速中的應用
項目資訊3直流變換器的脈寬調製（PWM）控製技術及應用
6 7直流PWM控製的基本原理及控製電路
6 8直流PWM控製技術的應用
6 8 1直流電動機PWM控製
6 8 2直流開關電源
項目實訓晶閘管串級調速裝置基本認識
網上學習
思考題與習題
項目7交流變換器
項目情境
項目資訊1雙嚮晶閘管
7 1雙嚮晶閘管的結構
7 2雙嚮晶閘管的伏安特性
7 3雙嚮晶閘管的主要參數
7 3 1額定電流、通態壓降
7 3 2晶閘管的動態參數
7 4雙嚮晶閘管的極性及好壞判彆
項目資訊2交流調壓器
7 5單相交流調壓電路
7 5 1單相交流調壓電路分析
7 5 2單相交流調壓電路應用舉例
7 6三相交流調壓電路
7 6 1三相交流調壓主電路形式
7 6 2三相交流調壓電路應用舉例
項目資訊3交流調功器
7 7交流調功電路的基本原理
7 8交流調功電路應用舉例
項目資訊4交流無觸點開關
7 9交流開關的常見形式及其應用
7 9 1交流開關的常見形式
7 9 2交流開關的應用
7 10固態繼電器
項目實訓交流調壓技術講座
網上學習
思考題與習題
參考文獻

前言/序言

風起雲湧的能源時代：電力電子技術引領未來 在當今世界，能源正以前所未有的速度變革，而驅動這場變革的核心力量之一，便是日新月異的電力電子技術。它如同血液，將電能輸送到我們生活的每一個角落，賦能從微小的傢用電器到龐大的工業係統，再到我們賴以生存的整個社會。本書旨在深入剖析電力電子技術這一關鍵領域，揭示其背後蘊含的深刻原理、前沿發展及其在各個應用場景中的無限潛力。 第一篇：電力電子技術的基礎理論與核心器件 電力電子技術的核心在於對電能進行高效、精確的變換與控製。要掌握這項技術，首先需要堅實的基礎理論支撐。本篇將從最基礎的電學原理齣發，逐步深入到電力電子領域特有的概念。 電能變換的基本原理： 我們將從交流到直流（AC-DC）、直流到直流（DC-DC）、直流到交流（DC-AC）以及交交流（AC-AC）等基本電能變換形式講起，闡述這些變換是如何通過開關器件的快速通斷來實現的。我們會探討諧波、功率因數、效率等關鍵指標，理解它們如何影響電能變換的質量與性能。 電力電子核心器件： 這些“心髒”部件是電力電子變換器的靈魂。本書將詳細介紹各類關鍵器件，包括： 二極管： 從基礎的整流二極管到快速恢復二極管，理解其單嚮導電性及其在整流電路中的作用。 晶閘管（Thyristor，SCR）： 深入講解其觸發控製原理，以及在高功率應用中的獨特優勢。 可關斷晶閘管（GTO）： 介紹其具備關斷功能的特性，相較於晶閘管的進步之處，以及其在某些大功率變流器中的應用。 雙極型晶體管（BJT）： 探討其電流驅動特性，以及在早期電力電子電路中的應用。 金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）： 重點分析其電壓驅動特性、快速開關速度和低導通損耗，以及其在中小功率、高頻應用中的廣泛地位。 絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）： 結閤BJT和MOSFET的優點，深入剖析其在高功率、高效率應用中的卓越錶現，如在變頻器、逆變器中的核心作用。 功率集成器件（PIM）與智能功率器件（IPM）： 介紹這些集成瞭功率開關、驅動電路甚至保護電路的模塊化器件，分析其在簡化設計、提高可靠性方麵的優勢。 開關電源原理： 重點講解各種經典的開關電源拓撲結構，如Buck（降壓）、Boost（升壓）、Buck-Boost（升降壓）、Cuk、SEPIC、Zeta等。對於每種拓撲，我們將深入分析其工作模式、電壓/電流關係、占空比控製原理，並討論其各自的優缺點及適用範圍。 控製理論在電力電子中的應用： 電力電子變換器的高效運行離不開精確的控製。本篇將介紹PID控製、滯環控製、PWM（脈衝寬度調製）控製等常用的控製策略，以及其在穩定輸齣電壓/電流、改善動態響應等方麵的作用。 第二篇：電力電子變換器的高級理論與設計 在掌握瞭基礎理論和核心器件後，我們將進一步探索更復雜的電力電子變換器及其設計方法。 多相變換與多電平變換： 隨著功率和電壓要求的提高，單相單橋變換器已難以滿足需求。本篇將介紹多相變換技術，如三相橋式變換器，以及多電平變換器，如NPC（中點箝位）逆變器、飛跨電容（FC）逆變器、級聯H橋（CHB）逆變器等。我們將深入分析這些拓撲結構的原理、優點（如降低諧波、減小開關損耗）、缺點以及在超高壓輸電、風力發電等領域的應用。 軟開關技術： 為瞭剋服硬開關帶來的高損耗和電磁乾擾問題，軟開關技術應運而生。我們將詳細介紹零電壓開關（ZVS）和零電流開關（ZCS）等軟開關技術，分析其實現原理、對器件的要求以及對係統性能的提升。 諧波抑製與功率因數校正： 諧波和低功率因數是電力電子係統常見的問題。本篇將探討無源和有源功率因數校正（PFC）技術，以及如何通過濾波器設計、PWM策略優化等手段抑製諧波，提高電能質量。 電磁兼容性（EMC）設計： 電力電子變換器在工作時會産生電磁乾擾，同時也會受到外部電磁乾擾的影響。本篇將講解EMC的基本原理，以及在電路設計、布局、屏蔽、濾波等方麵的EMC設計方法，確保電力電子設備能夠安全可靠地運行。 可靠性與散熱設計： 功率器件的可靠性直接關係到整個係統的穩定性。我們將討論器件的可靠性指標、失效模式，以及如何通過閤理的散熱設計，如選擇閤適的散熱器、風扇，優化PCB布局等，來保證器件在正常工作溫度範圍內運行，延長其使用壽命。 第三篇：電力電子技術的關鍵應用領域 電力電子技術已滲透到現代社會的方方麵麵，其應用場景之廣泛，令人驚嘆。本篇將聚焦幾個具有代錶性的應用領域，展現電力電子技術的強大生命力。 新能源發電係統： 光伏發電： 深入分析光伏陣列的特性，介紹光伏逆變器的基本原理、MPPT（最大功率點跟蹤）技術，以及並網逆變器的關鍵技術，如同步鎖相環（PLL）、功率控製等，實現光伏電能的高效捕獲與穩定並網。 風力發電： 講解不同類型風力發電機的電氣拓撲，重點分析其變流器係統的設計，如雙饋感應發電機的變流器、直驅永磁發電機的變流器，以及如何實現風能的最大化利用和電網的穩定接入。 儲能係統： 介紹電池管理係統（BMS）中常用的DC-DC變換器和DC-AC逆變器，以及如何構建高效、安全的儲能係統，支持電網的削峰填榖和新能源的消納。 電動汽車（EV）與混閤動力汽車（HEV）： 動力電池管理係統（BMS）： 講解BMS中高效率的DC-DC變換器，用於電池均衡、充電管理等。 電機控製器： 詳細介紹三相逆變器在驅動電機時的PWM控製策略，如SPWM、SVPWM，以及如何實現電機的高效、精準控製，提升續航裏程和駕駛體驗。 車載充電機（OBC）： 分析OBC的拓撲結構和控製原理，實現交流電到直流電池的快速高效充電。 DC-DC變換器： 介紹用於不同電壓等級轉換的DC-DC變換器，如將高壓電池電壓降至12V係統。 工業驅動與自動化： 變頻器（VFD）： 深入剖析工業變頻器的核心構成——整流、直流環節、逆變，以及其在電機調速、節能降耗方麵的關鍵作用。介紹不同控製模式（V/f控製、矢量控製、直接轉矩控製）及其優缺點。 伺服驅動器： 講解伺服係統對高精度、高響應速度的要求，以及伺服驅動器如何通過精確的電流、速度、位置控製實現復雜運動。 工業電源： 介紹用於各種工業設備的開關電源，如焊接電源、電解電源等，強調其高可靠性、高功率密度和特殊輸齣特性的要求。 智能電網與電力輸配電： 高壓直流輸電（HVDC）： 介紹LCC-HVDC（綫換相）和VSC-HVDC（壓換相）兩種主流技術，重點分析其變流器的復雜拓撲和控製策略，以及在長距離、大容量輸電中的優勢。 柔性交流輸電係統（FACTS）： 講解STATCOM（靜態同步補償器）、SVC（靜止無功補償器）、TCSC（可控串聯補償器）等裝置，分析其如何通過電力電子技術實現對電網電壓、功率流的動態補償與控製，提高電網的穩定性和輸電能力。 配電自動化： 介紹智能斷路器、分布式電源接口等，以及電力電子技術在提高配電網的可靠性、靈活性和效率方麵的作用。 消費電子與傢用電器： 開關電源： 介紹手機充電器、電腦電源、電視電源等廣泛應用的開關電源，強調其小型化、高效率和低成本的特點。 LED照明驅動： 分析LED驅動電源的設計要點，如何實現恒流輸齣、調光控製，以及提高LED照明的能效和壽命。 變頻傢電： 講解冰箱、空調、洗衣機等傢電中變頻技術在節能、降噪、提升性能方麵的應用。 第四篇：麵嚮未來的電力電子技術展望 電力電子技術正以前所未有的速度嚮前發展，本篇將展望未來的發展趨勢和挑戰。 新一代功率器件： 探討寬禁帶半導體材料（如SiC碳化矽、GaN氮化鎵）在電力電子領域的應用潛力，分析其相較於矽基器件在耐高壓、耐高溫、高頻特性和低損耗方麵的優勢，以及其在電動汽車、新能源、航空航天等領域的顛覆性影響。 集成化與智能化： 預測電力電子係統將朝著更高集成度（如功率模塊化、係統級封裝）和更高智能化（如基於AI的控製、自診斷與自修復）的方嚮發展。 數字化與網絡化： 討論電力電子係統與物聯網、大數據、雲計算等技術的融閤，實現遠程監控、預測性維護和更精細化的能源管理。 可持續發展與綠色電力電子： 強調電力電子技術在實現碳中和目標中的關鍵作用，包括提高能源效率、支持可再生能源的大規模接入、以及發展更環保的材料與製造工藝。 麵臨的挑戰與研究方嚮： 指齣當前電力電子技術在散熱、可靠性、成本、電磁兼容性等方麵仍麵臨的挑戰，並展望未來的研究熱點，如新型拓撲結構、先進控製算法、功率器件的高效製造等。 本書緻力於為讀者構建一個全麵、深入的電力電子技術知識體係。通過理論講解、原理分析和應用實例的結閤，希望能夠激發讀者對這一關鍵技術領域的興趣，掌握其核心知識，並為未來在能源、電子、控製等相關領域的研究與實踐打下堅實的基礎。在這場能源革命的浪潮中，電力電子技術必將扮演越來越重要的角色，而掌握它，就意味著掌握瞭驅動未來的核心力量。

評分☆☆☆☆☆

我之前對電力電子這個領域接觸不多，這次是抱著學習的態度來翻看這本書的。一開始有點擔心會太難，畢竟涉及到很多專業術語和復雜的電路。但是，這本書的語言風格倒是比較親民，沒有使用太多晦澀難懂的詞匯，而且作者在講解一些基礎概念時，會用一些生動的比喻來幫助理解，這一點我非常欣賞。比如，在講解電感和電容的作用時，作者就將其類比成瞭儲水罐和水龍頭，讓我這個初學者也能大緻明白它們在電路中的功能。當然，作為一本“項目教程”，我最期待的還是其中的項目實踐部分。我希望它能提供一些從零開始搭建簡單電力電子係統的指導，比如一個簡單的LED驅動電路，或者一個基本的DC-DC變換器。如果能有詳細的步驟說明，以及所需元器件的清單，那簡直太棒瞭。我還希望它能提供一些關於電路仿真的指導，或者可以直接用的仿真文件，這樣我就可以在電腦上先模擬一下，再進行實際的搭建，大大降低試錯成本。我個人對新能源相關的電力電子應用比較感興趣，比如太陽能逆變器或者電動汽車充電樁，如果這本書裏能有一些這方麵的入門級項目，那就太好瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的章節劃分倒是挺有條理的，從基礎的二極管、三極管講起，然後逐步深入到IGBT、MOSFET等功率器件，再到各種拓撲結構，如Buck、Boost、Buck-Boost等。理論部分的講解我感覺還算清晰，雖然有些公式推導我還需要反復琢磨，但總體來說，作者的邏輯性還是比較強的。令我印象深刻的是，它似乎不僅僅是羅列公式和理論，還在一些章節中穿插瞭相關的應用場景，比如在講解開關電源時，就提到瞭手機充電器、電腦電源等。這讓我覺得書中的知識更有現實意義，不會那麼抽象。不過，我在閱讀過程中，感覺有些地方的講解還可以更深入一些，比如對於某些器件的選擇依據，或者在不同應用場景下，最優拓撲結構的選擇原則，這些希望能有更詳細的闡述。另外，如果能增加一些實際的元器件參數的參考，比如在某個應用中，具體型號的MOSFET應該如何選取，以及其主要的參數指標，那對實際操作會非常有幫助。我希望這本書能給我提供一個紮實的理論基礎，同時也能讓我對實際的電力電子電路設計有更直觀的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編排結構確實很有特點，它並非簡單地按照理論知識的深度來劃分，而是在講解完一些基礎的功率器件和電路拓撲之後，就立刻引入瞭相關的應用項目。這種“理論結閤實踐”的模式，讓我覺得學習起來不會那麼枯燥，而且能更快地看到學習成果。我在閱讀其中一個關於“LED恒流驅動器設計”的項目時，就發現作者從元器件的選擇，到PCB的布綫，再到最後的調試過程，都進行瞭比較詳細的說明。這對於我這種希望能夠獨立完成項目的人來說，無疑是巨大的幫助。不過，我注意到有些項目的復雜度似乎有點高，對於完全沒有電力電子基礎的讀者來說，可能會有點吃力。我希望作者在引入復雜項目的同時，也能提供一些更基礎的“練手”小項目，或者對復雜項目進行更詳細的分解，讓初學者也能循序漸進地掌握。另外，我個人比較關注工業級的應用，比如大功率的電機驅動，或者工業電源的功率因素校正。如果書中能增加一些這方麵的項目實例，或者對其原理進行更深入的探討，那就更符閤我的需求瞭。

評分☆☆☆☆☆

我拿到這本書後，最先看的是後麵的附錄和參考資料。很多技術書籍在這方麵都比較隨意，但這本書的附錄部分倒是挺有價值的。它包含瞭一些常用功率器件的選型指南，以及一些基本的電路設計公式的匯總，這對我來說很有用，可以作為日常查閱的工具。而且，書中的插圖和圖錶質量都挺不錯的，清晰易懂，關鍵時刻能幫助理解復雜的電路原理。不過，我在閱讀過程中，感覺有些章節在理論深度的挖掘上還可以做得更好。比如，在講解某個拓撲結構時，作者隻是簡單地給齣瞭輸入輸齣關係，但對於其在高負載、低負載時的性能變化，或者在不同工作模式下的詳細分析，就略顯不足。我更希望它能像一本學術著作一樣，有嚴謹的數學推導和深入的理論分析，這樣纔能真正理解其精髓。另外，我對於本書的“項目教程”屬性，也有一些期待。我希望它不僅僅是提供一些固定的項目案例，更能教會我如何分析和解決在實際項目開發過程中遇到的各種問題，比如如何進行EMC設計，或者如何進行熱管理。這纔是真正的“教程”的價值所在。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計倒是挺吸引人的，簡約大氣，標題“電力電子技術及應用項目教程”也挺直接，讓人一看就知道是講什麼的。我翻瞭翻目錄，感覺內容涵蓋的範圍挺廣的，從基礎的概念到一些具體的應用案例，似乎都涉及到瞭。不過，我更關注的是它有沒有一些實際操作的指導，畢竟“項目教程”這個名字就意味著它應該是偏嚮實踐的。我希望它能提供清晰的電路圖，詳細的元器件選型說明，甚至是一些調試的技巧。畢竟，理論學得再好，如果不能轉化為實際操作，那也隻是紙上談兵。我之前也看過一些電力電子的書，有的過於理論化，讀起來很枯燥，有的又過於簡單，缺乏深度。所以我非常期待這本書能在理論與實踐之間找到一個很好的平衡點，既能讓我理解背後的原理，又能指導我完成一些實際的電力電子項目。如果它能包含一些實用的開發闆介紹，或者常見故障的排除方法，那就更完美瞭。我個人對逆變器和變換器這類應用特彆感興趣，希望能在這本書裏找到更深入的講解和相關的項目實例。