电力电子变换器和调节器第三版PDF电子书免费下载

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标签:调节器(286)电力电子(216)变换器(938)

  目前,“电力电子”主要是利用基于半导体功率开关的电子变换器来进行电力的转换和控制。从历史上看,电力电子技术的发展一般都遵循半导体功率器件的发展。电力固态器件是现代电力电子设备的核心和灵魂。因此,电力固体电子的时代通常被称为第二次电子革命。微电子控制器的发展在电力电子领域取得了革命性的进展。

  电力电子电路是所有电子设备的组成部分。电源是所有电子电路的核心。对于低功耗单元或便携式操作,通常使用电池。例如,在笔记本电脑的电源系统中,DC/DC转换器将锂电池电压转换为负载所需的输出电压。交流主电源通常用作大功率电路的主电源。在几乎所有的情况下,这种电源都需要通过交流-直流转换器转换成适当的直流电压。除了直流-直流和交流-直流变换器外,电力电子的典型应用包括将未调节的直流电压转换为调节的直流电压,将直流转换为交流电压,以及将交流电源从一个振幅和/或频率转换为另一个振幅和/或频率。

  电力电子电路是所有电子设备的组成部分。电源是所有电子电路的核心。对于低功耗单元或便携式操作,通常使用电池。例如,在笔记本电脑的电源系统中,DC/DC转换器将锂电池电压转换为负载所需的输出电压。交流主电源通常用作大功率电路的主电源。在几乎所有的情况下,这种电源都需要通过交流-直流转换器转换成适当的直流电压。除了直流-直流和交流-直流变换器外,电力电子的典型应用包括将未调节的直流电压转换为调节的直流电压,将直流转换为交流电压,以及将交流电源从一个振幅和/或频率转换为另一个振幅和/或频率。

  直流-直流变换器和直流-交流变换器与太阳能电池、热电发电机、燃料电池不间断电源等直接能源提供自然接口。电力电子的商业应用包括工业电机驱动、电动汽车动力和驱动系统、通信设备、计算机离线电力系统、机器人技术、可再生能源发电应用的逆变器系统等。二十一世纪,电力电子将对工业自动化、节能、公用系统、交通运输和环境保护产生重大影响。

  电力电子设备的应用范围从小于1瓦(电池操作的便携式设备)到超过100或1000瓦的电机驱动或整流器和逆变器(将直流传输线连接到交流公用电力系统)中。鉴于高效率在所有功率处理应用中都是必不可少的,因此开关变换器是关键。当半导体器件在其有源(线性)区工作时,线性电子学不能满足较小的功率损耗,因此也不能达到较高的能量效率。这就是为什么在开关变换器中使用半导体器件(晶体管晶闸管)的开关模式的原因。开关在断开状态下工作时,其电流接近于零,在接通状态下工作时,其电压降很小。在任何一种状态下,它的功耗都很低。如果开关器件是理想的,则在通电状态下的器件电压或在关电状态下的器件电流为零,因此功耗也为零。效率取决于开关频率,因为实际设备在开关状态之间转换时会吸收一些功率,反之亦然。通过使用新的开关设备、新的电路拓扑结构、现代控制技术和新的制造方法,效率得以提高。

  《电力电子:转换器和调节器》一书分为十章。

  第一章是“引言”,简要回顾了电力电子中信号和系统理论的部分,以及电力电子中使用的一些电路理论和基本元件。

  第二章介绍了“二极管晶体管”,特别是它们在电力电子电路中用作开关。本章还介绍了功率MOS晶体管、IGBT以及一些标准的驱动器和缓冲器电路。

  第三章仍然侧重于“再生开关”的器件,其中最重要的再生开关包括新的功率器件,如发射极关断晶闸管(ETO)和绝缘栅双极晶闸管(IGCT)。

  从第4章“脉宽调制直流/直流变换器”开始介绍电力电子领域的专题,分析了连续(CCM)和不连续电流模式(DCM)下的所有基本拓扑结构,本章还讨论了这些变换器的损耗机理。

  “控制模块”见第5章。介绍了PWM控制模块的基本原理和特点。本章介绍了一些用于控制电力电子系统的电路,并说明了它们的应用。

  第6章介绍了“直流/交流转换器”,即逆变器。介绍了单相和三相桥式逆变器。此外,还讨论了最常用的控制技术,单极和双极脉宽调制和空间矢量调制。

  第7章后面是它的自然补充,AC/DC转换器,即整流器。覆盖范围从不受控制的整流器开始,向相位控制的整流器和高功率因数脉宽调制整流器发展。介绍了最常用的控制技术,以及在脉宽调制整流器中的应用。

  第8章介绍“AC/AC变换器”。本章介绍单相和三相AC/AC电压变换器以及直接和间接变频器。本章还介绍了矩阵变换器及其应用。

  第9章介绍了“谐振变换器”,包括了许多拓扑结构:串联谐振变换器、并联谐振变换器、E类谐振x前置变换器、零电压零电流开关变换器以及谐振变换器中使用的一些控制电路。S.

  第10章介绍了“多电平变换器”,介绍了DC/DC和DC/AC多电平变换器的基本拓扑结构。此外,本章还简要讨论了一些广泛应用的控制技术,如多级脉宽调制、空间矢量调制和选择性谐波消除。

  这本书“电力电子:转换器和调节器”主要是为电气工程的学生准备的。这本书的一个重要部分是在过去15年中,作者为班加卢卡大学电气工程学院的脉冲电子和电力电子学科提供的教材中创造出来的。这是第三次修订和更新。关于2000年和2007年前两期的塞尔维亚和克罗地亚语读者(前南斯拉夫国家),本期的内容有三分之一以上发生了变化。这些改动的形式是:完全或部分新的章节,如多电平变换器,空间矢量调制,有源整流器,脉宽调制整流器,矩阵变换器,功率因数校正,以及每章末尾的问题数量。

  电力电子变换器的设计需要不同于电气工程领域的知识,如电路理论、电子学、电磁学、控制系统理论和传热学。另外,开关模式下的半导体元件是高度非线性的,电路分析也相当复杂。因此,本书采用了简化模型,并解释了基本过程和基本现象。接着是特征电压和电流波形,这应该能完全理解电路的运行。每章中的许多解决的例子应该能帮助学生更好地理解书中的内容。此外,我们还通过实例介绍了对问题的思考方式、分析方法和近似法的使用。针对一些问题,给出了PSPICE仿真结果。在每一章的最后,给出了未解决的问题,这将有助于学生测试他们的知识,并激发对本章所述材料的思考。

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