Power Electronics Handbook, Second Edition pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Academic Press

作者:Muhammad H. Rashid

出品人:

頁數:1172

译者:

出版時間:2006-11-22

價格:USD 180.00

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780120884797

叢書系列:

圖書標籤:

• 口糧（Academic）
• PowerElectronics
• IC
• Power Electronics
• Handbook
• Second Edition
• Power Conversion
• Electric Drives
• Renewable Energy
• Grid Integration
• Semiconductor Devices
• Circuit Analysis
• Control Systems
• Design
• Applications

電源電子學手冊，第二版 內容簡介 《電源電子學手冊，第二版》是一部全麵而深入的參考著作，旨在為電力電子領域的工程師、研究人員和學生提供最新的理論基礎、先進的設計技術以及實際應用案例。本書匯集瞭來自全球頂尖專傢學者的智慧，覆蓋瞭從基礎概念到尖端技術應用的廣闊範圍，是理解和掌握現代電力電子係統的必備工具書。 第一部分：電力電子基礎與器件 本部分係統地迴顧瞭電力電子學的基本原理，並詳細介紹瞭構成現代電力轉換係統的關鍵半導體器件。 1. 功率半導體器件 深入探討瞭功率器件的物理原理、特性麯綫、開關行為以及熱管理。重點分析瞭以下器件： 功率 MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors): 詳細闡述瞭其在低壓、高頻應用中的優勢，包括導通電阻（$R_{DS(on)}$）的優化、柵極電荷特性以及米勒效應（Miller Effect）對開關速度的影響。 IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors): 討論瞭其在高電壓、大電流應用中的應用，對比瞭其與MOSFET在飽和壓降和開關損耗之間的權衡。分析瞭新型Trench Field Stop 技術的應用。 GTOs (Gate Turn-Off Thyristors) 和 晶閘管（SCRs）： 闡述瞭傳統高功率器件的最新發展，特彆是在大電網級應用中的地位。 新型寬禁帶（WBG）器件： 專門開闢章節討論瞭碳化矽（SiC）MOSFET和氮化鎵（GaN） HEMT 的革命性影響。詳細分析瞭它們在提高工作頻率、降低開關損耗和提高功率密度方麵的潛力，以及在驅動、保護和可靠性方麵的特定挑戰。 2. 功率電子器件的驅動與保護 討論瞭如何有效地驅動和保護這些功率開關。內容包括： 柵極驅動電路設計： 針對不同器件（特彆是高邊驅動和隔離需求）設計隔離驅動電路，包括磁耦閤、光耦和電容耦閤技術。重點分析瞭驅動電阻的選擇對開關損耗和過衝（Overshoot）的影響。 熱管理與散熱技術： 詳細介紹瞭各種散熱方案，包括自然對流、強製風冷、熱管技術以及液冷係統在緊湊型係統中的應用。討論瞭器件結溫（$T_j$）的精確建模與監測。 器件的失效機製與保護： 分析瞭短路、過流、過壓（如dV/dt 和 dI/dt 引起的瞬態應力）等非正常工作模式下的保護策略，如去飽和檢測（Desaturation Detection）和快速熔斷器的選擇。 第二部分：基本電路拓撲結構與分析 本部分專注於電力電子係統的核心——轉換器拓撲。 3. 直流-直流（DC-DC）轉換器 係統地介紹瞭從低功率到高功率的各種DC-DC拓撲： 非隔離型： 深入分析瞭降壓（Buck）、升壓（Boost）、巴剋-升壓（Buck-Boost）拓撲的連續導通模式（CCM）和非連續導通模式（DCM）下的傳遞函數、電流紋波和電壓紋波分析。探討瞭四象限工作的SEPIC和Ćuk拓撲。 隔離型： 詳細解析瞭標準隔離拓撲如反激（Flyback）、正激（Forward）、推挽（Push-Pull）、半橋（Half-Bridge）和全橋（Full-Bridge）轉換器的原理、繞組設計、變壓器設計與漏感處理。著重探討瞭諧振腔技術在提高效率上的應用。 4. 直流-交流（DC-AC）逆變器 聚焦於如何將直流電轉換為高質量的交流電，這是電動汽車、UPS和可再生能源並網係統的核心。 調製技術： 深入講解瞭脈衝寬度調製（PWM）技術，包括正弦波PWM、矢量控製（Space Vector Modulation, SVM）在三相逆變器中的應用，以及不同調製策略對諧波含量、開關損耗和直流母綫電壓利用率的影響。 多電平逆變器： 詳細介紹瞭中點鉗位（NPC）、飛跨電容（Flying Capacitor）和級聯H橋（CHB）等拓撲。分析瞭其在降低輸齣電壓諧波、減輕輸齣濾波器負擔和提高電壓等級方麵的優勢。 5. 交流-直流（AC-DC）整流器 討論瞭電源輸入端的功率因數校正（PFC）技術和高功率因數整流器的設計。 有源功率因數校正（APFC）： 闡述瞭升壓型PFC電路的工作原理，重點分析瞭輸入電流整形技術，確保輸入電流波形與市電電壓同相，功率因數接近1。 多相和矩陣變換器： 介紹瞭多相整流器在減小輸入電流脈動方麵的應用，以及矩陣變換器（Matrix Converter）作為直接AC-AC變換器的獨特優勢和控製挑戰。 第三部分：控製、建模與係統集成 本部分將理論與實際工程緊密結閤，討論瞭係統性能優化的關鍵技術。 6. 綫性化建模與狀態空間分析 提供瞭精確的數學工具來分析復雜的開關模式電源。 平均狀態模型（Average Model）： 使用平均狀態空間模型對各種拓撲進行建模，推導其在不同工作模式下的動態特性。 開關導通/關斷模型： 探討瞭開關小信號模型（Small-Signal Model）的建立，用於頻率響應分析和環路補償設計。 7. 反饋控製係統設計 這是實現穩定、快速動態響應的核心。 環路設計： 詳細介紹瞭PID控製器的設計、Type II和Type III補償器的應用，以及如何使用波特圖、根軌跡圖來確保穩定性和瞬態性能。 先進控製策略： 引入瞭如平均電流模式控製（Average Current Mode Control）、峰值電流模式控製（Peak Current Mode Control），以及針對無源器件（如電感和電容）寄生參數影響的補償技術。 8. 濾波器設計與電磁兼容性（EMC） 係統地講解瞭輸入、輸齣濾波器的設計規範和實現方法。 LCL/LCL-T 濾波器： 在並網逆變器中，詳細分析瞭三階濾波器（LCL）的設計，特彆關注其對係統諧振頻率的影響以及如何通過控製環路進行阻尼抑製。 EMI/EMC 考量： 闡述瞭電磁乾擾（EMI）的産生機理（傳導和輻射），並提供瞭降低EMI的布局技巧、屏蔽技術以及共模/差模噪聲的抑製方法。 第四部分：特定應用領域 本部分關注電力電子技術在當前主流工業和新興領域中的具體實現。 9. 電動汽車（EV）和混閤動力汽車（HEV）動力總成 電機驅動係統： 深入分析瞭用於驅動牽引電機的三相逆變器設計，特彆是永磁同步電機（PMSM）和感應電機（IM）的矢量控製（Field-Oriented Control, FOC）和直接轉矩控製（DTC）。 車載充電器（OBC）： 討論瞭雙嚮車載充電機（Bi-Directional OBC）的拓撲選擇（如LLC諧振或T型拓撲），及其在電網充電和V2G（Vehicle-to-Grid）應用中的要求。 10. 可再生能源並網 光伏（PV）和風能變流器： 分析瞭最大功率點跟蹤（MPPT）算法，特彆是擾動觀察法（P&O）和增量電導法（IncCond）的優缺點。詳細討論瞭逆變器並網時所需的電流控製策略以滿足電網代碼要求（如低電壓穿越LVRT）。 11. 數據中心與高可靠性電源 模塊化冗餘電源（MRPS）： 介紹瞭在數據中心中實現高可靠性和可維護性的熱插拔電源設計、功率均流技術（Current Sharing）和N+1/N+M冗餘配置。 本書內容詳實，圖錶豐富，案例分析貼近實際工程問題，是電力電子領域技術人員提升專業技能、應對復雜挑戰的權威指南。

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《電力電子手冊，第二版》的強大之處在於其內容的係統性和全麵性。它不僅詳細講解瞭各種功率變換器的基本原理和設計方法，還深入探討瞭影響係統性能的諸多因素，為工程師提供瞭全麵的解決方案。我特彆喜歡書中關於“過載保護和故障分析”的章節。它詳細分析瞭各種可能的過載情況（如短路、過壓、過流等）以及相應的保護策略，並且提供瞭故障診斷和排除的方法。這對於提高電力電子設備的安全性和可靠性至關重要。我還注意到書中對“雜散參數對電路性能的影響”的分析。它強調瞭電感、電容等寄生參數在高速開關電路中的重要性，並且提供瞭如何通過優化PCB布局和元器件選擇來減小這些影響的建議。這本書的內容深度和廣度都達到瞭一個非常高的水平，讓我能夠從更宏觀和更微觀的層麵來理解電力電子係統。它不僅是一本學習的工具書，更是一本激發思考和創新的源泉。

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我必須說，《電力電子手冊，第二版》的深度和廣度都讓我感到驚嘆。它不僅僅是一本“手冊”，更像是一本百科全書，涵蓋瞭電力電子的方方麵麵。我特彆欣賞書中對控製策略的詳盡討論，從最基本的PID控製，到更高級的電流模式控製、電壓模式控製，再到麵嚮特定應用的先進控製算法，書中都進行瞭深入淺齣的講解。它不僅給齣瞭數學模型和推導過程，還結閤瞭實際電路的實現方式，這對於我理解如何將理論轉化為實際控製非常有幫助。我記得書中關於“矢量控製”和“直接轉矩控製”的章節，對於電機驅動的設計來說是不可或缺的知識。它詳細闡述瞭這些控製方法的原理，以及如何通過DSP或FPGA來實現，這大大拓寬瞭我對電機驅動控製的理解。此外，書中對功率變換器中的電磁兼容性（EMC）問題也給予瞭足夠的重視，詳細分析瞭EMI（電磁乾擾）的産生機理、傳播途徑以及抑製方法，並且提供瞭具體的電路設計和濾波器設計指南，這在實際産品開發中是至關重要的，能夠幫助我們避免很多潛在的閤規性問題。我還注意到書中對電力電子係統的可靠性和安全性進行瞭詳細的討論，包括故障診斷、保護機製以及熱管理等方麵，這些都是確保電力電子設備穩定運行和長壽命的關鍵。這本書的內容非常豐富，即使是經驗豐富的工程師，也能從中找到許多寶貴的知識和啓發。

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作為一名長期從事電力電子工作的工程師，我越來越體會到《電力電子手冊，第二版》的價值。它就像一本“活的”參考書，無論我遇到什麼問題，都能從中找到相關的知識和解決方案。我尤其欣賞書中對於“通信和數字控製”在現代電力電子係統中的作用的闡述。它詳細介紹瞭如何利用微控製器、DSP和FPGA來實現復雜的控製算法，以及如何通過CAN、Ethernet等通信協議實現係統集成和遠程監控。這對於設計智能化、網絡化的電力電子設備至關重要。我還發現書中關於“電力電子在新能源領域的應用”的部分非常具有前瞻性。它詳細介紹瞭光伏發電、風力發電、儲能係統等領域中電力電子變換器的關鍵技術和發展趨勢，這讓我能夠更好地瞭解行業動態，並為我未來的職業發展提供方嚮。書中對“電動汽車的電力電子技術”的講解也讓我印象深刻，包括車載充電機、DC-DC變換器、電機控製器等關鍵部件的設計和挑戰。這本書的內容非常豐富，涵蓋瞭傳統電力電子技術和新興應用領域的知識，是一本值得反復研讀的經典著作。

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《電力電子手冊，第二版》的實用性是我選擇它的主要原因之一。書中充滿瞭大量的實際應用案例和工程經驗，這對於我這樣的實踐者來說是無價的。它不僅僅是理論的堆砌，而是將理論與實踐緊密結閤，提供瞭許多在實際電路設計和調試過程中會遇到的問題及其解決方案。例如，書中關於“熱管理”的章節，詳細講解瞭如何計算功率器件的溫升，如何選擇閤適的散熱器，以及如何進行PCB布局以優化散熱效果。這對於設計可靠性要求高的電力電子産品至關重要。我還發現書中對於“PCB布局和布綫”的建議也非常有價值。它強調瞭良好的PCB布局對於減小寄生參數、提高EMI性能和確保電路穩定性的重要性，並且提供瞭一些具體的布局原則和技巧，這讓我避免瞭一些常見的布局錯誤。此外，書中關於“測試和測量”的部分也提供瞭很多實用的指導，比如如何正確使用示波器、電流探頭等測量工具，以及如何進行功率效率、EMI等關鍵參數的測試，這對於我進行産品驗證和性能評估非常有幫助。總而言之，這本書非常接地氣，充滿瞭工程智慧，能夠幫助我解決實際工作中遇到的各種挑戰。

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這本書的結構安排非常閤理，從基礎到進階，層層遞進，讓我能夠循序漸進地掌握電力電子的知識。我尤其喜歡書中對於“功率變換器的設計流程”的詳細介紹。它提供瞭一個清晰的設計框架，從需求分析、拓撲選擇、器件選型、電路設計，到仿真驗證、PCB布局、原型製作和測試調試，每一個環節都進行瞭詳細的闡述和指導。這對於我這樣的初學者來說，能夠極大地減少摸索的時間和精力。我還發現書中對於“磁性元件設計”的章節非常有價值。它詳細講解瞭電感器和變壓器的設計原理，包括磁芯材料的選擇、綫圈的繞製、參數計算等，並且提供瞭實用的設計工具和方法，這對於我設計高效、可靠的磁性元件起到瞭關鍵作用。這本書的易讀性也很高，盡管內容非常專業，但作者善於用清晰的語言和生動的圖示來解釋復雜的概念，這使得學習過程更加輕鬆愉快。總而言之，這是一本集理論、實踐、工具於一體的優秀電力電子手冊。

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這本《電力電子手冊，第二版》簡直就是我學習和工作道路上的“指路明燈”！剛開始接觸電力電子這個領域時，我感到非常迷茫，各種理論、拓撲結構、控製方法讓我眼花繚亂。但自從翻開瞭這本書，我仿佛打開瞭一個全新的世界。它不像一些枯燥的教科書，上來就給一大堆復雜的公式和定義，而是非常有條理地從基礎概念講起，循序漸進，讓你能夠理解每一個概念背後的物理原理。我特彆喜歡它對各種功率器件特性的詳細闡述，比如MOSFET、IGBT、二極管等等，不僅講解瞭它們的結構和工作原理，還深入分析瞭它們的損耗、開關速度、熱特性等關鍵參數，這對於我進行實際電路設計時選擇閤適的器件至關重要。而且，書中對於不同拓撲結構的對比分析也做得非常到位，比如Buck、Boost、Buck-Boost、SEPIC、Cuk等，它會詳細介紹每種拓撲的優缺點、適用範圍以及典型的應用場景，並且配有大量的原理圖和波形圖，這讓我能夠直觀地理解它們是如何工作的，以及在什麼情況下選擇哪種拓撲會更有效率。我印象深刻的是，書中關於“軟開關”技術的部分，它清晰地解釋瞭硬開關帶來的損耗問題，以及如何通過ZVS（零電壓開關）和ZCS（零電流開關）等技術來降低開關損耗，提高效率，這一點對於設計高頻、高效率的電力電子設備非常有啓發。總而言之，這本書的知識密度很高，但講解方式卻非常易於理解，是我認為值得反復閱讀和參考的寶貴資料。

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《電力電子手冊，第二版》的齣版，對於電力電子領域的研究者和實踐者來說，無疑是一個巨大的福音。它不僅匯集瞭最新的研究成果和技術進展，而且以一種非常易於理解和應用的方式呈現齣來。我特彆欣賞書中對“功率變換器拓撲的演進和未來發展趨勢”的探討。它分析瞭各種新型拓撲的優勢和潛在應用，比如高頻化、高效率化、集成化等，這為我理解電力電子領域的未來發展方嚮提供瞭重要的啓示。我還注意到書中對“寬禁帶半導體器件（如SiC和GaN）在電力電子中的應用”進行瞭詳細的介紹。它分析瞭這些新材料器件的優越性能，以及它們在提高效率、減小尺寸、提升工作溫度等方麵的潛力，並探討瞭它們在電動汽車、高壓直流輸電等領域的廣泛應用前景。這本書的視野非常開闊，內容也非常前沿，它不僅僅是一本技術手冊，更是一本引領行業發展的指南。對於任何想要在這個領域保持領先地位的人來說，這本書都是不可或缺的。

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這本書的權威性毋庸置疑，它就像是電力電子領域的“聖經”。我特彆看重它在理論推導方麵的嚴謹性，每一個公式、每一個結論都有紮實的理論基礎和詳細的推導過程，這讓我能夠深入理解每一個概念的本質。在學習有關“功率器件的動態特性”這一部分時，我深感這本書的價值。它不僅僅停留在靜態參數的介紹，而是詳細分析瞭功率器件在開關過程中的瞬態行為，比如結電容的影響、體二極管的反嚮恢復特性、柵極電荷效應等等，這些因素在高速開關應用中對電路性能有著至關重要的影響。書中對於這些問題的分析非常透徹，並且給齣瞭如何通過閤理的電路設計和門極驅動電路來減小這些不良影響的建議。我印象特彆深刻的是，書中關於“EMI濾波器設計”的章節，它係統地介紹瞭EMI的産生機理、不同類型的EMI以及相應的抑製和濾波方法，並且提供瞭詳細的設計流程和計算公式。這對於我處理電力電子産品中的電磁兼容性問題提供瞭極大的幫助，讓我在設計産品時能夠更早地考慮到EMI的因素，避免後期大量的調試工作。這本書的內容充實，論證嚴謹，絕對是電力電子領域專業人士的必備參考書。

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對於想要深入理解電力電子係統性能優化的人來說，《電力電子手冊，第二版》無疑是一本不可多得的寶藏。它不僅僅停留在講解基本原理，而是將大量的篇幅用於探討如何提升效率、降低損耗、減小尺寸以及提高可靠性。我特彆喜歡書中關於“功率因數校正（PFC）”的章節，它詳細介紹瞭不同PFC拓撲的原理、優缺點以及實際應用，並給齣瞭如何設計高功率因數、低諧波的PFC電路的詳細指導。這對於設計滿足各項能效標準的電源産品至關重要。另外，書中對“無損耗開關技術”的深入分析也讓我受益匪淺。它不僅解釋瞭ZVS和ZCS等技術的原理，還探討瞭如何通過軟開關實現高頻化設計，從而減小磁性元件和電容的體積，提高功率密度。我印象深刻的是，書中對於“多電平變換器”的介紹，它詳細闡述瞭不同類型的多電平拓撲（如NPC、FC、H橋級聯等）的原理、優勢以及在可再生能源發電、大功率傳動等領域的應用，這為我理解和設計高壓、大功率的電力電子係統提供瞭重要的理論基礎。這本書的內容非常前沿，對於想要在電力電子領域有所建樹的人來說，絕對是必讀之作。

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從一個初學者的角度來看，《電力電子手冊，第二版》是一本非常友好的入門讀物，但同時它也擁有足夠的技術深度，能夠滿足資深工程師的需求。它不像其他一些書籍那樣，在開頭就堆砌大量的數學公式，而是從更直觀的物理現象入手，通過生動的類比和圖示，幫助讀者建立起對電力電子基本原理的直觀認識。我記得在學習DC-DC變換器部分時，書中用非常形象的方式解釋瞭電感和電容在儲能和濾波方麵的作用，以及它們如何在不同的工作模式下協同工作，這讓我一下子就明白瞭Buck和Boost變換器的工作原理。而且，書中對於各種功率器件的選擇和應用提供瞭非常實用的指導。比如，它會詳細比較不同封裝形式的功率器件在導通損耗、開關損耗、熱阻等方麵的差異，並且根據不同的應用場景（如高壓、大電流、高頻等）給齣選型建議，這對於我避免在實際設計中做齣錯誤的器件選擇非常有價值。我也非常喜歡書中關於“功率變換器的效率優化”的章節，它列舉瞭多種提高效率的方法，包括降低導通損耗、降低開關損耗、減少磁性元件損耗等，並且提供瞭具體的計算公式和設計技巧，這對於我設計低功耗、高效率的電力電子産品起到瞭很大的指導作用。總的來說，這本書的編排邏輯非常清晰，內容由淺入深，非常適閤不同層次的學習者。

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