整流滤波与DC-Link电容器特性·工作状态分析·选型 陈永真 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

陈永真 著

图书标签:

• 电力电子
• 整流滤波
• DC-Link
• 电容器
• 开关电源
• 电路分析
• 器件选型
• 可靠性
• 电源设计
• 陈永真

店铺： 久点图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030365484

商品编码：29659322300

包装：平装

出版时间：2013-04-01

基本信息

书名：整流滤波与DC-Link电容器特性·工作状态分析·选型

定价：42.00元

作者：陈永真

出版社：科学出版社

出版日期：2013-04-01

ISBN：9787030365484

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.459kg

编辑推荐

---

陈永真编著的《整流滤波与DC-Link电容器特性工作状态分析选型》以电路的理论分析为基础，论述电力电子电容器在不同的电力电子电路中以及完成不同功能的电力电子电容器工作状态，要完成的功能以及对电容器性能的要求；通过实验获取不同的电力电子电路以及完成不同功能的电力电子电容器工作的实验数据，用实验数据来验证与修正理论分析的结果。给出应用在不同电力电子电路以及完成不同功能的电力电子电容器所需要的性能与参数，给出电力电子电容器选型的依据与数据。

内容提要

---

本书给出了单相整流电路、三相整流电路在不同电容量条件下的滤波电容器的实验数据，全面、详尽地论述了整流滤波电容器、DC-Link电容器在各种应用条件下的工作状态及注意事项、典型技术数据等。
本书可供电气与电子工程师、科研人员及电子爱好者阅读，也可作为高等院校电气、电子、自动化及相关专业师生的参考用书。

目录

---

篇 各类直流电源特性及电容器工作状态分析
章 单相桥式整流电路中的电容器工作状态分析
1.1 单相交流电的变化功率与直流电恒定功率的矛盾和解决方案
1.2 单相整流滤波应用中电容器的作用
1.2.1 非线性电路与储能元件组合后所产生的效应
1.2.2 如何获知流过电容器的电流
1.3 滤波电容器对单相桥式整流电路工作状态的影响
1.3.1 整流滤波电容器为0μF时
1.3.2 整流滤波电容器为25μF时
1.3.3 整流滤波电容器为50μF时
1.3.4 整流滤波电容器为75μF时
1.3.5 整流滤波电容器为100μF时
1.3.6 整流滤波电容器为125μF时
1.3.7 整流滤波电容器为150μF时
1.3.8 整流滤波电容器为180μF时
1.3.9 整流滤波电容器为250μF时
1.3.10 整流滤波电容器为330μF时
1.3.11 整流滤波电容器为430μF时
1.3.12 整流滤波电容器为500μF时
1.3.13 整流滤波电容器为610μF时
1.3.14 整流滤波电容器为820μF时
1.3.15 整流滤波电容器为1025μF时
1.3.16 整流滤波电容器为1000μF时
1.3.17 整流滤波电容器为2200μF时
1.3.18 整流滤波电容器为6800μF时
1.3.19 整流滤波电容器为13 600μF时
1.3.20 单相整流电路与滤波电容器工作状态的关系
1.4 单相整流电路中滤波电容器的简单选型
1.4.1 额定电压的选择
1.4.2 电容量的选择
第2章 三相桥式整流电路中的电容器工作状态分析
2.1 三相工频整流电路的特点
2.2 多相整流电路
2.3 三相及多相整流电路中电容器的作用
2.4 滤波电容器对三相桥式整流电路工作状态的影响
2.4.1 无输出滤波电容器时
2.4.2 整流滤波电容器为1.5μF时
2.4.3 整流滤波电容器为2.5μF时
2.4.4 整流滤波电容器为5μF时
2.4.5 整流滤波电容器为10μF时
2.4.6 整流滤波电容器为16μF时
2.4.7 整流滤波电容器为20μF时
2.4.8 整流滤波电容器为25μF时
2.4.9 整流滤波电容器为50μF时
2.4.10 整流滤波电容器为75μF时
2.4.11 整流滤波电容器为100μF时
2.4.12 整流滤波电容器为125μF时
2.4.13 整流滤波电容器为150μF时
2.4.14 整流滤波电容器为175μF时
2.4.15 整流滤波电容器为200μF时
2.4.16 整流滤波电容器为250μF时
2.5 本章小结
2.5.1 三相380V输入电压时的实验结果
2.5.2 非三相380V输入电压时的实验结果
第3章 直流电源特性分析
3.1 直流电源的工作原理
3.2 直流电源的种类
3.2.1 电池
3.2.2 整流电路
3.2.3 直流发电机
3.2.4 光伏电池与燃料电池
3.2.5 直流稳压电源
3.3 交流负载电流在直流电源上产生的效应
3.4 与直流电源并联的电容器的作用
3.5 本章小结
第2篇 负载特性对滤波电容器工作状态的影响
第4章 开关电源中的DC-Link电容器
4.1 单相方波逆变器是逆变器早的控制模式
4.2 降压型变换器中的DC-Link电容器
4.2.1 电流断续工作状态
4.4.2 电流连续工作状态
4.3 升压型变换器中的DC-Link电容器
4.3.1 电流断续工作状态
4.3.2 电流连续工作状态
4.3.3 小结
4.4 反激式变换器中的DC-Link电容器
4.5 大功率开关电源中的DC-Link电容器
4.5.1 稳压电源方式硬开关工作模式下的DC-Link电容器
4.5.2 电焊机方式硬开关工作模式下的DC-Link电容器
4.5.3 非稳压自然零电压开关模式下的DC-Link电容器
4.6 多重并联作用对DC-Link电容器的影响
第5章 单相功率因数校正输出滤波电容器
5.1 变化的输入功率函数与平稳的输出功率函数之间的矛盾和解决方案
5.2 应用多的升压型功率因数校正电路
5.3 升压型功率因数校正输出滤波电容器的工作状态
5.4 85~265V国际通用电源下功率因数校正的输出电流状态分析
5.4.1 85V条件下的输出电流状态分析(电流连续)
5.4.2 85V条件下的输出电流状态分析(电流临界)
5.5 交流输入电压220V和265V时的工作状态
5.5.1 220V电源电压状态
5.5.2 265V电源电压状态
5.6 本章小结
第6章 谐振型、半谐振型变换器中的DC-Link电容器
6.1 谐振型变换器中的DC-Link电容器
6.2 感应加热中的DC-Link电容器
6.3 气体放电灯电子镇流器中的DC-Link电容器
第7章 单相SPWM逆变器产生的交流电流分量对DC-Link电容器工作状态的影响
7.1 直流供电单相SPWM逆变器中的DC-Link电容器
7.1.1 单相SPWM逆变器对带有比较大电感分量直流电源的DC-Link电容器状态的影响
7.1.2 DC-Link电容器需要滤除的来自于交流输入的纹波电流成分产生的电荷
7.1.2 输出电流滞后输出电压30°的状态
7.1.3 流过DC-Link电容器的电流
7.2 三相桥式整流、电容器滤波供电条件下单相正弦波逆变器中的DC-Link电容器
7.2.1 直流母线电压的波动
7.2.2 流过DC-Link电容器的电流
7.3 高压SVG功率单元中的DC-Link电容器
7.3.1 SVG主电路
7.3.2 SVG的DC-Link电容器
第8章 三相SPWM逆变器中的DC-Link电容器
8.1 三相SPWM逆变器产生的交流电流分量对DC-Link电容器工作状态的影响
8.2 直流供电三相SPWM逆变器中的DC-Link电容器
8.3 交流供电三相SPWM逆变器中的DC-Link电容器
8.4 三相有源整流电路
8.4.1 三相有源整流电路的提出
8.4.2 风力发电机整流电路中的DC-Link电容器
8.4.3 逆变器在直流母线上产生的交流电流对DC-Link电容器工作状态的影响
8.5 流过电容器的交流电流谐波分析
第3篇 电力电子电容器特性分析与选型
第9章 电力电子电容器特性分析
9.1 电解电容器的主要特性
9.1.1 电压
9.1.2 电容量
9.1.3 电流
9.1.4 ESR与ESL
9.1.5 工作温度与寿命
9.1.6 热阻
9.2 DC-Link薄膜电容器的主要特性
9.2.1 薄膜电容器的进步
9.2.2 滤波薄膜电容器的基本参数分析
9.2.3 由薄膜电容器构成的滤波电容器的性能
0章 整流滤波电容器、DC-Link电容器、旁路电容器选型
10.1 整流滤波电容器、DC-Link电容器、旁路电容器的名称
10.2 整流滤波电容器、DC-Link电容器、旁路电容器的工作状态区别
10.3 负载状态与负载交流电流分量的关系
10.4 单相交流电供电条件下整流电路的主要参数
10.5 三相交流电供电条件下整流电路的主要参数
1章 开关电源整流滤波电容器选型
11.1 反激式开关电源的滤波电容器选型
11.2 桥式、推挽型开关电源的滤波电容器选型
11.3 正激式开关电源的滤波电容器选型
11.4 单相有源功率因数校正的输出滤波电容器选型
11.4.1 仅单相功率因数校正
11.4.2 功率因数校正接反激式开关电源
11.4.3 功率因数校正后级为桥式开关电源
11.4.4 功率因数校正后级为正激式开关电源
2章 谐振、半谐振变换器整流滤波电容器选型
12.1 电子镇流器中整流滤波电容器的选型
12.2 感应加热电源中整流滤波电容器的选型
3章 中低压变频器整流滤波电容器选型
13.1 电解电容器的快捷选型
13.2 电容器电容量的选型依据
13.3 三相380V输入变频器滤波电容器的电容量对变频器工作状态的影响
13.4 不同电容量时滤波电容器的状态
13.5 电磁兼容的间接分析
13.6 通过与电解电容器电容量代换关系选择薄膜电容器
4章 三相SPWM逆变器和变频器的DC-Link电容器选型
14.1 新型能源中DC-Link电容器的选型问题
14.2 三相SPWM逆变器和变频器DC-Link电容器的一般选择方法
14.3 新型能源中DC-Link电容器的选型实例
14.3.1 某3MW风电逆变器的DC-Link电容器
14.3.2 某100kW太阳能逆变器的DC-Link电容器
5章 高压变频器整流滤波电容器与SVG中的DC-Link电容器选型
15.1 高压变频器的整流滤波电容器
15.2 SVG中的DC-Link电容器

作者介绍

---

陈永真 辽宁工业大学教授、电力电子与电力传动专业研究生导师，中国电源学会常务理事、编辑工作委员会主任、专家委员会副主席、学术工作委员会委员，中国电工技术学会电力电子学会理事。主要从事电子技术、电力电子技术教学科研工作，专注于各类电力电子电容器应用、高效率功率变换、电子照明等领域研究。已出版著作14部。

文摘

---

序言

---

《整流滤波与DC-Link电容器特性·工作状态分析·选型》 内容概要 本书深入探讨了电力电子系统中至关重要的整流滤波技术以及DC-Link（直流支撑）电容器的特性、工作状态分析与选型。从基础理论出发，逐步深入到实际应用中的关键问题，为读者构建一个全面而系统的知识体系。 第一部分：整流滤波技术 1. 整流器的基本原理与类型 半波整流与全波整流： 详细阐述二极管半波整流、全波整流（中心抽头变压器）、桥式整流（全波桥式整流）的工作原理、波形特性、输出电压和纹波系数。分析不同整流方式的优缺点，适用于何种场合。 可控整流（相控整流）： 引入可控整流器件（如晶闸管、可控硅）的概念，解释其导通角的控制原理，以及如何通过改变导通角来调节输出直流电压。重点介绍单相和三相可控整流电路的结构、工作过程及输出特性。 倍压整流： 介绍利用电容器和二极管组成的倍压整流电路，如倍压器、倍流器，分析其工作原理和输出电压的实现方式，并讨论其在低功率、高电压应用中的潜力。 开关整流（有源整流）： 讲解基于PWM（脉冲宽度调制）技术的开关整流器，如Buck-Boost、SEPIC等拓扑的整流应用。重点分析其实现有功功率和无功功率控制的能力，以及相比传统二极管整流器的优势，如降低谐波、提高功率因数。 2. 滤波器的设计与分析 滤波器的基本概念与作用： 阐述滤波器的核心功能——抑制交流纹波，平滑直流输出，以满足后端电路对直流电压稳定性的要求。 无源滤波器： RC滤波器： 分析电阻-电容滤波器在低频应用中的特性，以及其滤波效果与元件参数的关系。 LC滤波器： 详细介绍电感-电容滤波器，包括L型、C型、LC型、CLC型等多种结构。分析其滤波原理，计算其滤波性能（如纹波抑制比、阻抗特性），以及在不同频率下的响应。讨论寄生参数（如电感的直流电阻、电容的ESR/ESL）对滤波效果的影响。 EMI滤波器： 介绍用于抑制电磁干扰（EMI）的滤波器，包括共模和差模滤波器，以及其在电力电子设备中的重要性。 有源滤波器： 讲解以功率电子器件和控制器件组成的有源滤波器，如基于PWM变换器的有源滤波器。分析其工作原理，如何主动补偿谐波和无功功率，以达到更高的滤波效果和功率因数。 滤波器的选型与设计考虑： 综合考虑负载特性、纹波要求、系统效率、成本、体积、功率损耗以及环境因素，指导读者如何选择合适的滤波器拓扑结构和设计关键元件参数。 3. 整流滤波一体化设计 不同拓扑的组合应用： 分析如何将整流电路与滤波器进行有效结合，形成一体化的整流滤波单元。例如，在桥式整流后直接连接LC滤波器，或采用开关整流器实现滤波功能。 性能优化： 探讨通过优化拓扑结构、控制策略和元件参数，来同时实现高效整流和优良滤波效果的设计方法。 第二部分：DC-Link电容器 1. DC-Link电容器的功能与重要性 能量缓冲： 详细阐述DC-Link电容器作为系统能量缓冲器的作用，在瞬态负载变化时提供或吸收能量，维持DC-Link电压稳定。 纹波滤除： 解释DC-Link电容器在滤波过程中对整流器输出纹波和逆变器开关产生的纹波的吸收作用。 过电压保护： 分析DC-Link电容器在某些瞬态过电压情况下提供的缓冲作用。 系统稳定性： 强调DC-Link电容器对整个电力电子系统稳定运行的关键性。 2. DC-Link电容器的类型与特性 铝电解电容器（Aluminum Electrolytic Capacitors）： 结构与原理： 介绍其氧化铝介质和电解液的构成，以及优缺点（高容值、低成本，但ESR高、寿命相对较短、漏电流大）。 关键参数： 详细解释容值、额定电压、等效串联电阻（ESR）、等效串联电感（ESL）、漏电流、温度特性、频率特性、寿命等。 应用场景： 讨论其在对成本敏感、对纹波要求不极度苛刻的场合的应用。 薄膜电容器（Film Capacitors）： 结构与原理： 介绍其聚合物薄膜介质的特点，如聚丙烯（PP）、聚酯（PET）等。优点是ESR低、ESL低、寿命长、自愈性好。 关键参数： 重点分析容值、额定电压、ESR、ESL、损耗角正切（tanδ）、脉冲电流承受能力、工作温度范围等。 应用场景： 强调其在对高频特性、低损耗、长寿命有要求的高性能电力电子设备中的应用，如逆变器、开关电源。 陶瓷电容器（Ceramic Capacitors）： 结构与原理： 介绍陶瓷介质的种类（如Class 1/NP0, Class 2/X7R, Y5V等）及其对应的介电常数和温度稳定性。 关键参数： 容值、额定电压、ESR、ESL、温度特性（容值变化）、电压特性（容值降低）、可靠性等。 应用场景： 主要用于高频滤波、旁路、耦合等小容量应用，但在DC-Link中，也常与其他类型电容器组合使用以优化性能。 固态电解电容器（Solid Electrolytic Capacitors）： 结构与原理： 介绍其固态电解质（如导电聚合物、氧化锰）替代了液态电解液，具有更低的ESR、更长的寿命、更好的耐温性。 关键参数： 容值、额定电压、ESR（通常非常低）、ESL、寿命、可靠性等。 应用场景： 适用于对高可靠性、长寿命、低ESR有要求的关键应用。 3. DC-Link电容器的工作状态分析 电流应力分析： 纹波电流： 分析整流器和逆变器工作时在DC-Link电容器上产生的交流纹波电流。 脉冲电流： 讨论在开关器件快速开关过程中产生的瞬时高频脉冲电流。 RMS电流计算： 讲解如何计算电容器承受的有效值（RMS）纹波电流，并与电容器的额定纹波电流能力进行对比。 电压应力分析： 直流电压： DC-Link电容器承受的直流电压，包括额定电压和瞬态过电压。 交流电压（纹波电压）： 分析电容器上的纹波电压大小，及其与ESR的关系。 过电压和反向电压： 讨论在某些故障或异常工况下可能出现的过电压或反向电压，及其对电容器寿命和可靠性的影响。 温度分析： 焦耳热损耗： 分析电容器自身ESR在纹波电流作用下产生的热量（P = I_rms^2 ESR）。 环境温度影响： 讨论环境温度对电容器性能（ESR、漏电流、寿命）的影响。 温升计算与散热： 介绍如何估算电容器的工作温升，以及必要的散热措施（如自然散热、强制风冷、液冷）。 寿命分析： 寿命影响因素： 总结影响DC-Link电容器寿命的关键因素，包括电压、电流、温度、环境应力等。 寿命估算模型： 介绍常用的寿命估算方法，如基于RMS电流和温度的估算模型，帮助读者预估电容器在实际工作条件下的使用寿命。 4. DC-Link电容器的选型 明确系统要求： DC-Link电压等级： 确定所需的直流电压。 额定功率与峰值功率： 估算系统的功率需求，特别是瞬时大功率输出或输入的情况。 纹波电压要求： 后端电路对DC-Link电压纹波的容忍度。 瞬态响应要求： 系统对快速电压变化的响应速度要求。 工作环境： 温度、湿度、振动等。 可靠性与寿命要求： 预期使用寿命，以及对系统可靠性的要求。 成本与空间限制： 预算和物理尺寸的限制。 确定电容器类型： 根据系统要求，选择合适的电容器类型（铝电解、薄膜、陶瓷、固态电解等），或者采用混合型电容器方案。 计算关键参数： 所需总电容量： 根据系统的能量缓冲需求和纹波电压要求计算所需的总电容量。 额定电压裕量： 选择具有足够电压裕量的电容器，考虑瞬态过电压。 纹波电流承受能力： 计算实际工作中的RMS纹波电流，并选择额定纹波电流能力远大于此值的电容器。 ESR与ESL： 考虑ESR对效率和发热的影响，ESL对高频性能的影响。 串并联组合设计： 串联： 当所需电压高于单个电容器额定电压时，通过串联提高耐压能力。需要考虑均压措施。 并联： 当所需电容量或纹波电流能力不足时，通过并联提高容量或分担电流。需要考虑电流均流。 考虑寄生参数与布局： 讨论PCB布局、走线长度、连接方式对ESL和ESR的影响，以及优化布局以降低寄生参数。 供应商和型号选择： 结合性能参数、可靠性认证、价格和技术支持，选择合适的电容器供应商和具体型号。 安全与保护： 讨论DC-Link电容器的过压保护、过流保护、防爆设计等安全措施。 本书特点 系统性强： 从基础理论到实际应用，层层递进，构建完整知识框架。 理论与实践结合： 深入分析各类整流滤波电路和DC-Link电容器的工作原理、特性，并结合实际选型案例进行指导。 重点突出： 深入剖析DC-Link电容器在电力电子系统中的关键作用，以及其工作状态分析和选型的复杂性。 实用性高： 为工程师、技术人员和相关专业学生提供宝贵的参考和实践指导。 内容详实： 涵盖了整流滤波和DC-Link电容器领域的关键技术点和最新发展动态。 本书适合从事电力电子设备设计、研发、应用、维护的工程师，以及对电力电子技术感兴趣的在校学生和科研人员阅读。通过阅读本书，读者将能够深刻理解整流滤波电路的设计原理，准确评估DC-Link电容器的工作状态，并掌握科学的选型方法，从而提高电力电子系统的整体性能、可靠性和效率。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期在现场工作的工程师，我发现这本书最让我感到惊喜的是其理论与实际工程应用之间的紧密结合度。它不仅仅停留在数学公式的推导层面，而是大量穿插了与实际设备设计规范和常见故障分析相关的讨论。书中对不同电容器材料和结构在实际工作环境下的性能衰减趋势的探讨，以及如何根据负载的纹波特性来反推电容的等效串联电阻（ESR）变化，这些内容直接命中了我们日常设计中的痛点。很多教科书在讨论这些问题时往往过于理想化，但这本书似乎吸取了大量的实战经验，对“非理想因素”的讨论深入且富有洞察力，使得我手中的参考资料不再是孤立的理论集合，而是真正可以指导工程决策的实用手册。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计和排版布局给我的第一印象非常专业和扎实。纸张的选择很有分量，阅读起来手感舒适，虽然是技术类的书籍，但内页的印刷清晰度极高，图表和公式的呈现都非常精细，这对于理解复杂的电力电子概念至关重要。封面设计简约而不失深度，没有冗余的装饰，直接点明了主题的专业性，让人一看就知道这是一本严肃对待技术细节的著作。特别是章节之间的过渡，页眉页脚的处理方式，都体现了出版方对学术书籍品质的严苛要求。在翻阅的过程中，我注意到作者在某些关键概念的阐释旁，常常配有精巧的示意图，这些图示并非简单的插图，而是经过深思熟虑的辅助理解工具，极大地降低了初学者面对抽象理论时的心理门槛。整体而言，从物理触感上来说，这是一本值得在书架上占据一席之地的工具书，它的物理形态本身就传递出一种可靠和权威的信息。

评分☆☆☆☆☆

我注意到作者在描述某些敏感的电路行为时，所采用的语言风格是那种沉稳、几乎不带感情色彩的叙事方式，但正是这种克制，反而凸显了其内容的份量。他似乎在用一种近乎“事实陈述”的口吻，将复杂的物理规律娓娓道来，没有使用华丽的辞藻去渲染任何技术的先进性，而是让数据和逻辑自身说话。这种写作风格对于追求精确性的技术人员来说，简直是福音——它要求读者必须集中注意力去理解每一个词汇背后的物理含义，而不是被表面的修饰所迷惑。我感觉这不像是在读一本畅销的技术普及读物，更像是在阅读一份经过数十年经验打磨后的研究报告集，那种朴素的、直指核心的表达力量，让人对其内容的真实性和准确性深信不疑。

评分☆☆☆☆☆

这本书对概念的定义和术语的使用，展现出一种高度的规范性和一致性，这一点对于跨部门或跨项目协作时避免歧义至关重要。例如，对于“纹波抑制”、“电压跌落”这些核心指标的量化描述，书中有一套清晰且前后统一的计算标准，这对于建立团队内部统一的技术语言体系非常有帮助。此外，书中对各种测试标准和行业规范的引用也显得非常及时和准确，这表明作者在编写此书时，不仅仅参考了早期的经典文献，也紧跟了最新的行业动态。对于任何希望在电力电子领域建立扎实、无懈可击的技术基础的读者来说，这本书提供了那样一个坚实可靠的知识基石，让人在面对未来新技术迭代时，也能保有从容不迫的心态去应对。

评分☆☆☆☆☆

这本书在内容组织逻辑上展现出一种严谨的阶梯式递进结构，它没有一开始就抛出最深奥的理论，而是非常耐心地从基础概念入手，逐步引导读者构建起对整个电力电子系统稳定性的认知框架。我特别欣赏作者在引入新章节时，总会先回顾前一个章节的核心结论，并明确指出新章节将如何基于此展开，这种前后呼应的手法，让阅读过程中的知识点串联性非常强，避免了知识的碎片化。尤其是在涉及动态响应和瞬态分析的部分，作者的处理方式非常细腻，他似乎能预料到读者在哪个节点会产生困惑，并提前通过对比不同工作模式下的波形变化来加以澄清，这种以读者视角出发的叙事节奏，是很多纯粹的理论教材所缺乏的宝贵特质。