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

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陈永真 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030365484

商品编码：29701050658

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

售价：33.2元,便宜8.8元,折扣79

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

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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

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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

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作者介绍

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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

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序言

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整流滤波与DC-Link电容器特性工作状态分析：理论、实践与先进技术 本书深入探讨了电力电子系统中至关重要的两个组成部分：整流滤波电路和DC-Link电容器。通过对这些关键单元的工作原理、特性影响因素、实际应用以及先进技术进行详尽的分析，本书旨在为读者构建一个全面而深入的理解框架，从而在实际工程设计和优化中做出更明智的决策。 第一部分：整流滤波电路的奥秘 本部分将从基础理论出发，逐步深入到整流滤波电路的各个层面。 第一章：整流器的基本原理与类型 1.1 半波整流与全波整流： 详细阐述二极管作为基本整流元件的工作方式，分析不同整流电路（半波、全波中心抽头、全波桥式）的电压电流波形、平均值、有效值以及纹波系数。重点讲解不同整流方式的优缺点及其适用场景。 1.2 可控整流器： 引入晶闸管（SCR）等可控开关元件，介绍单相和三相可控整流电路的原理。深入分析触发角对输出电压和电流波形的影响，讲解移相调压的控制原理，并讨论可控整流器在功率调节和电能反馈中的应用。 1.3 开关整流器： 介绍基于PWM（脉冲宽度调制）技术的开关整流器（如Boost型、Buck-Boost型、SEPIC型）。详细解析其工作模式，重点关注如何通过高频开关实现高效整流和功率因数补偿，并分析其在有源功率因数校正（APFC）中的关键作用。 1.4 多相整流与倍压整流： 探讨三相及更高相数整流的优势，如减小纹波、提高效率。介绍一些特殊的整流电路，如倍压整流电路，分析其在特定低功率应用中的可行性。 第二章：滤波器的设计与优化 2.1 滤波器的基本功能与分类： 明确滤波器的核心任务——滤除交流纹波，保留直流分量。介绍常见的滤波器类型，如LC滤波器、RC滤波器。 2.2 LC滤波器的设计要点： 详细讲解LC滤波器的设计原理，包括电感和电容的选型原则。分析纹波系数与L、C取值之间的关系，讨论如何根据负载特性和纹波要求确定合适的L、C参数。 2.3 RC滤波器的设计与应用： 分析RC滤波器的特性，特别是其在简单低功率场合的应用。讨论RC滤波器的能量损耗问题，并与其在特定场合的优势进行对比。 2.4 有源滤波器： 介绍有源滤波器（AF）的概念，重点阐述其通过补偿电流来抵消谐波和纹波的原理。分析不同结构的有源滤波器（如并联有源滤波器），并讨论其在高精度、大功率应用中的优势。 2.5 滤波器的谐振问题与阻尼： 深入分析LC滤波器可能出现的谐振现象，及其对系统稳定性和电磁兼容性（EMC）的影响。讲解如何通过增加阻尼元件或优化电路参数来抑制谐振。 第三章：整流滤波电路的性能指标与分析 3.1 纹波系数与有效值： 详细定义和计算整流滤波电路的纹波系数，分析其对后续电路的影响。讲解输出电压和电流的有效值计算，以及它们与平均值之间的关系。 3.2 功率因数与失真因数： 深入分析非线性负载（如开关整流器）引起的电流畸变，引入功率因数、位移因数和失真因数的概念。讲解如何通过APFC技术提高功率因数，减少电网谐波污染。 3.3 效率与损耗分析： 系统性地分析整流滤波电路中的各种损耗，包括元件导通损耗、开关损耗、滤波元件损耗等。探讨影响效率的关键因素，并提出提高效率的设计思路。 3.4 散热设计与热管理： 强调大功率整流滤波电路的散热问题，介绍常用的散热技术（如散热器、风扇、水冷），并讨论如何进行热设计以确保元件在安全温度范围内工作。 第二部分：DC-Link电容器的特性与应用 本部分将聚焦于DC-Link电容器，这是保证电力电子系统稳定运行的关键组件。 第四章：DC-Link电容器的物理特性与类型 4.1 电容器的基本工作原理： 回顾电容器的充放电原理，以及其在电路中储存和释放电能的作用。 4.2 铝电解电容器： 详细介绍铝电解电容器的结构、工作原理。深入分析其关键参数：容量、耐压、等效串联电阻（ESR）、等效串联电感（ESL）、漏电流、寿命等。探讨不同类型铝电解电容器（如标准型、低ESR型、长寿命型）的特性差异及其适用领域。 4.3 薄膜电容器： 介绍聚丙烯（PP）、聚酯（PET）等介质的薄膜电容器。分析其高频特性、低ESR、高可靠性等优点，以及在DC-Link中的应用潜力。 4.4 陶瓷电容器： 探讨陶瓷电容器（如MLCC）在高频旁路和储能方面的作用，分析其体积小、高频响应快等特点。 4.5 混合型和固态电容器： 介绍结合了不同电容器技术优势的混合型电容器，以及采用固态电解质的新型电容器，探讨其在提升性能和延长寿命方面的潜力。 第五章：DC-Link电容器的工作状态分析 5.1 电压与电流应力： 分析DC-Link电容器在不同工作模式下承受的电压和电流应力。讲解峰值电流、RMS电流、纹波电流对电容器寿命的影响。 5.2 ESR对损耗与温度的影响： 详细阐述ESR（等效串联电阻）是DC-Link电容器发热的主要原因。通过公式推导，分析ESR如何影响电容器的损耗功率和温升，以及温升对电容器寿命的指数级影响。 5.3 ESL对高频特性的影响： 讲解ESL（等效串联电感）对高频开关噪声的影响。分析ESL如何限制电容器在高频下的滤波效果，以及其可能引起的振荡问题。 5.4 纹波电流能力： 重点关注DC-Link电容器的纹波电流额定值，讲解如何根据电路的实际纹波电流需求来选择具有足够纹波电流能力的电容器。 5.5 寿命预测与可靠性分析： 介绍DC-Link电容器的寿命影响因素，包括工作电压、工作温度、纹波电流等。讲解常用的寿命预测模型（如Arrhenius模型），以及如何通过加速老化实验来评估电容器的可靠性。 第六章：DC-Link电容器的选型原则与方法 6.1 需求分析： 明确DC-Link电容器选型的首要步骤——详细分析应用场景的需求，包括系统功率、开关频率、电压等级、纹波电流要求、环境温度、预期寿命等。 6.2 容量选定： 讲解DC-Link电容器容量的确定方法，考虑能量缓冲、电压稳定、纹波抑制等因素。介绍常用的估算公式和仿真方法。 6.3 耐压等级的选择： 强调选择足够耐压等级的电容器，并考虑安全裕量，以防止击穿。 6.4 ESR与纹波电流能力的匹配： 核心选型环节。根据计算出的纹波电流和允许的温升，选择具有足够纹波电流能力且ESR合适的电容器。 6.5 寿命与可靠性考量： 根据系统对可靠性和寿命的要求，选择具有足够可靠性等级和预期寿命的电容器。 6.6 环境适应性： 考虑工作环境的温度、湿度、振动等因素对电容器性能和寿命的影响，选择适合环境的电容器。 6.7 成本与体积权衡： 在满足技术要求的前提下，综合考虑电容器的成本和体积，做出最优选择。 第三部分：集成应用与前沿技术 本部分将整流滤波与DC-Link电容器的理论知识相结合，探讨实际应用中的挑战与未来发展方向。 第七章：整流滤波与DC-Link电容器的协同设计 7.1 系统整体优化： 强调整流滤波电路和DC-Link电容器并非孤立存在，而是相互影响的整体。探讨如何通过整体协同设计来提升系统性能。 7.2 功率因数与电压稳定性的权衡： 分析高功率因数整流（如APFC）对DC-Link电容器的要求，以及DC-Link电容器的性能如何反过来影响APFC的控制策略。 7.3 谐波抑制与EMC设计： 讨论整流电路产生的谐波如何影响DC-Link电容器，以及DC-Link电容器的ESL等参数如何影响系统的EMC性能。探讨滤波器设计与电容器选择的协同作用。 7.4 瞬态响应与动态性能： 分析负载变化时，整流滤波电路和DC-Link电容器的动态响应特性，以及如何优化设计以获得更快的瞬态响应。 7.5 功率循环下的协同设计： 针对电动汽车、风力发电等应用中的频繁功率循环，探讨整流滤波和DC-Link电容器在承受应力方面的协同优化。 第八章：现代电力电子系统中的先进技术 8.1 宽禁带半导体器件（WBG）在整流器中的应用： 介绍SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）等WBG器件在提高整流器效率、降低开关损耗、减小体积方面的优势。 8.2 数字化与智能化设计： 探讨利用先进仿真软件（如PSIM, MATLAB/Simulink, ANSYS）进行整流滤波和DC-Link电容器的设计与仿真验证。介绍基于AI和机器学习的电容器寿命预测与故障诊断方法。 8.3 新型电容器技术进展： 展望下一代电容器技术，如固态电解质电容器、超级电容器在DC-Link应用中的潜力，以及其在提升能量密度、功率密度和安全性方面的突破。 8.4 模块化与集成化设计： 介绍将整流滤波和DC-Link电容器集成在同一模块内的设计趋势，探讨其在减小系统体积、提高可靠性和降低成本方面的优势。 8.5 高性能电源系统的可靠性设计： 结合前述所有章节的内容，系统性地阐述如何构建高可靠性、高效率、长寿命的现代电力电子系统。 本书的编写旨在提供一套系统、深入且实用的知识体系，帮助读者理解整流滤波电路和DC-Link电容器的核心原理，掌握分析其工作状态的方法，并学会根据具体应用进行科学选型。通过理论与实践的结合，以及对前沿技术的探讨，本书将成为电力电子领域从业者和研究人员的宝贵参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排，体现了作者极高的教学智慧。开篇部分对整个电力电子系统的宏观架构进行了简练但全面的概述，为后续的深入研究奠定了坚实的背景。随后，内容逐步聚焦到核心的储能元件——电容器的特性剖析，这种由大到小的推进方式，非常符合人类的学习认知规律。特别是对不同介质材料电容的等效电路模型的演变过程的描述，清晰地展示了随着频率变化，器件行为如何从纯电容特性转向电阻或电感特性。这种动态化的视角，让读者能更灵活地应对不断变化的工况。阅读完后，我感觉自己的知识体系不再是零散的知识点堆砌，而是一个结构清晰、相互支撑的知识框架，对后续进行系统级设计时的决策信心，有了质的提升。这绝不是一本可以快速翻阅的书，它值得反复咀嚼，每一次重读都会带来新的领悟。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，很大程度上体现在其对“工程实践”的深刻洞察力上。很多理论书籍写到最后，都因为“理想化”而失去了在真实世界中的指导意义，但这本书却始终牢牢地抓住了“可靠性”和“成本”这两个工程的命门。书中关于热管理与寿命预测的那几章，简直是为经验不足的工程师量身定做的指南。它没有给出简单的经验公式，而是用统计学的方法，结合加速老化测试的数据，构建了一套相对可靠的寿命衰减模型。更难能可贵的是，作者在讨论电容器的选型时，不仅仅对比了电解电容和薄膜电容的性能指标，还细致地分析了它们在不同温度和振动环境下的长期稳定性差异。这种对细节的极致关注，使得整本书读起来非常“踏实”，让人感觉手中拿着的不是一本理论书籍，而是一份经过无数次失败验证的、可以立即投入生产线的优化方案集。

评分☆☆☆☆☆

初翻开这本关于电力电子领域专著时，我本以为会是一本枯燥的技术手册，但很快，它以一种出乎意料的深度和广度吸引了我。作者在叙述上采用了非常严谨的逻辑链条，将复杂的概念层层剥开，使得即便是初次接触这一领域的读者也能抓住核心要点。特别是对几种主流拓扑结构在不同负载条件下的动态响应模拟，简直是教科书级别的演示。那种对电流纹波、电压跌落与恢复过程的精确量化分析，让人对实际工程中的设计裕度有了全新的认识。我特别欣赏书中对实验数据的呈现方式，不同于许多理论书籍仅提供公式推导，这里有大量的实测波形图和参数对比表，使得理论与实践的鸿沟被大大缩小。书中对功率半导体器件开关损耗的建模方法，也比我之前阅读的任何资料都要详尽，简直是为我的硕士论文准备的宝贵资料库。这种精益求精的态度，让阅读过程成了一种享受，仿佛站在巨人的肩膀上，清晰地俯瞰着整个电路系统的运行脉络。

评分☆☆☆☆☆

如果用一个词来概括这本书的阅读体验，那就是“酣畅淋漓”。尤其是当涉及到一些跨学科的交叉点时，作者的功力便显露无疑。比如，在分析DC-Link电容器的机械振动问题时，书中引入了电磁力学和结构动力学的分析工具，将电气参数与机械应力紧密地联系起来。这种跨领域的融合，使得原本分散的知识点形成了一个有机的整体。我个人认为，这本书非常适合那些已经掌握了基础电路理论，渴望从“会做”到“会做好”的工程师群体。它像一位经验丰富、语速适中、逻辑清晰的导师，引导你绕过那些行业内的常见陷阱。在解析瞬态响应失真时，作者对时间常数和阻尼系数的权衡分析，简直是艺术级别的演绎，让读者在理解技术细节的同时，也能感受到一种解决复杂问题的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙述风格，用“抽丝剥茧”来形容最为贴切。它没有急于展示最终的解决方案，而是花费了大量的篇幅去剖析“为什么”。例如，在讨论电容器的等效串联电阻（ESR）和等效串联电感（ESL）对系统性能的影响时，作者并未停留在概念层面，而是深入到了材料学和制造工艺对这些参数的微观影响。我印象最深的是其中关于高频噪声抑制策略的章节，它不仅仅是罗列了几种滤波电路，而是基于频谱分析，详细阐述了不同噪声源的频率特性，并据此反推了最优的滤波元件组合。这种自顶向下的系统思维，极大地拓宽了我对“滤波”二字的理解——它不再仅仅是旁路电容那么简单，而是一个复杂的、多尺度的工程优化问题。阅读过程中，我多次停下来，拿起笔在草稿纸上重新绘制那些复杂的等效电路模型，试图从不同角度去验证作者的推导，每一次尝试都让我对电力电子的内在美感有了更深一层的体会。