电力电子技术原理、控制与应用

图书标准信息

• 作者 [俄]尤里·罗扎诺夫(Yuriy Rozanov)谢尔盖·里夫金(Sergey
• 出版社 机械工业出版社
• 出版时间 2021-07
• 版次 1
• ISBN 9787111660637
• 定价 129.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 352页
• 字数 426千字

【内容简介】

本书全面阐述了电力电子基本变换电路、控制原理及具体的工业应用，包括电力电子技术的基本概念与术语、功率半导体器件、电力电子装置控制、电力电子基本变换电路以及电力电子技术应用等。本书不仅向读者展示了许多有关电力电子技术的控制实例，还向读者介绍了电力电子技术的*新应用与发展前景，使读者能够较为全面地掌握有关电力电子技术的基础知识，为电力电子变换器的控制、分析与设计提供了基本方法。本书适合作为高年级本科生及研究生的教学参考书，也适合于从事电力电子技术研究与应用的工程师和科研人员阅读。

【作者简介】

尤里·罗扎诺夫(Yuriy Rozanov)1962年毕业于莫斯科动力学院(MPEI)并获得机电工程学士学位。毕业后，他在电气行业的“探照灯（Searchlight）”工厂工作，担任从工程师到副首席设计师的多种职务。1969年获得博士学位。1987年获得技术科学博士学位。1989年加入MPEI并担任电气与电子仪器系的系主任，现在他是一名教授。他著有7本书、160多篇文章，并且拥有24项专利。在他的指导下，许多学生获得了硕士学位。由于在教育和科技领域的突出贡献，他被俄罗斯联邦政府授予杰出科学家荣誉称号。他是科学领域(2001年)和教育领域(2005年)的俄罗斯联邦政府奖获得者。他是IEEE(美国电气与电子工程师协会)俄罗斯分会PEL/PES/IES/IAS联合分会主席，2012年被授予会士称号。从2010年起担任《俄罗斯电气工程》期刊主编。他的研究领域是电力电子技术及其应用。谢尔盖·里夫金(Sergey Ryvkin)作为工程师毕业于莫斯科航空工程学院(技术大学)，获得莫斯科控制科学研究所(苏联科学院)博士学位及俄罗斯教育与科学部*高认证委员会的科学博士学位。目前他是莫斯科动力学院教授及俄罗斯科学院Trapeznikov控制科学研究所主要研究人员。他的研究方向包括应用滑模技术的电气传动系统和电力系统及其参数的观测。里夫金教授拥有6项专利，出版了2部专著、5本教材，并在国际期刊和会议中发表了130多篇技术方面的论文。他是IEEE的高级会员，俄罗斯电工科学院的正式会员，电力电子和运动控制委员会(PEMC-C)的正式会员，是俄罗斯电气工程杂志Electrotechika(英文版Russian Electrical Engineering)的副主编，也是International Journal of Renewable Energy Research和Transactions on Electrical Engineering以及International Journal of Advances in Telecommunications Electrotechnics,Signals and Systems(IJATES2)和俄罗斯著名电气工程杂志Elektrichestvo的编辑委员会成员。叶夫根尼·查普利金(Evgeny Chaplygin)1965年毕业于莫斯科动力学院无线电技术系。1974年获得电力电子专业博士学位。自1966年以来，他一直在莫斯科动力学院工业电子系任教，1980年开始担任副教授，2011年开始担任教授。他指导了11名学生攻读硕士学位。他出版了两本书，一本名为Industrial Electronics的教材，发表了100多篇论文并拥有70项专利。他是MPEI无线电电子系学术委员会成员，Russian Electrical Engineering杂志编委会成员。他的研究领域包括电力电子设备建模、改进的EMC变换器和电源，以及通过电力电子技术提高电能质量。帕维尔·沃罗宁(Pavel Voronin) 1980年于莫斯科动力学院获得电气工程专业的学位证书，1983年在该学院获得电力电子专业博士学位。他从1983年到1985年年间在MPEI工作，然后调到工业电子系担任助理，从1988年起担任助理教授。他在电力电子领域发表了70多篇论文，出版了2本专著，拥有31项专利。他的研究领域包括功率变换器、多电平逆变器、软开关电路和电力电子设备的计算机仿真。

【目录】

目录

译者序

原书前言

作者简介

第1章电力电子技术的基本概念与术语1

1.1电能变换：变换器的分类1

1.2变换器的输出参数和特性4

1.3变换器对电网的影响6

1.4变换器基本参数9

1.5交流和直流滤波器11

1.5.1滤波器中的动态过程14

参考文献14

第2章 功率半导体器件和无源元件152.1简介15

2.2功率二极管15

2.2.1p+-n--n+结构的功率二极管15

2.2.2肖特基功率二极管17

2.2.3脉冲二极管17

2.3双极型功率晶体管19

2.4晶闸管22

2.4.1带p-n-p-n结构的可控半导体开关22

2.4.2功率光控晶闸管25

2.4.3对称晶闸管27

2.5开关晶闸管28

2.5.1GTO晶闸管28

2.5.2门极换流晶闸管（GCT、ETO晶闸管、MTO晶闸管）30

2.5.3集成GCT30

2.5.4MOS控制晶闸管31

2.6场效应晶体管32

2.6.1大功率短沟道MOS晶体管32

2.6.2Cool MOS技术37

2.6.3静电感应晶体管37

2.7IGBT40

2.7.1外延（PT）和均质（NPT）IGBT结构43

2.7.2沟槽栅IGBT45

2.7.3沟槽-FS和SPT45

2.7.4CSTBT和SPT+46

2.8开关模块47

2.8.1集成功率模块拓扑结构47

2.8.2功率模块装配49

2.8.3将模块连接到功率电路51

2.9电源组件52

2.9.1集成功率模块52

2.9.2智能功率模块53

2.9.3带直流元件和冷却系统的功率模块基本拓扑结构（1/2B2、B2、B6）53

2.9.4B6U+B6I拓扑结构的功率模块：逆变器平台53

2.9.5双极型功率模块53

2.10功率开关的应用53

2.11半导体功率设备的冷却系统54

2.11.1风冷散热器55

2.11.2液体冷却散热器56

2.12电力电子的发展前景56

2.12.1以碳化硅为基础的功率开关56

2.12.2高度集成功率模块58

2.13半导体功率开关的控制58

2.14无源元件61

2.14.1简介61

2.14.2电磁元件61

2.14.3电容器：基本定义和特性69

参考文献74

第3章 电力电子装置控制76

3.1数学模型76

3.1.1一维及多维模型76

3.1.2线性和非线性系统——线性化76

3.1.3微分方程和矩阵方程——开关函数80

3.1.4三相电路的二维数学描述84

3.1.5拉普拉斯变换和传递函数87

3.1.6脉冲调制90

3.1.7差分方程91

3.1.8离散拉普拉斯变换（Z变换）92

3.2电力电子装置的电气过程分析94

3.2.1微分方程的解析解94

3.2.2拟合方法95

3.2.3相轨迹和点变换方法96

3.2.4主成分分析法96

3.2.5稳定性99

3.3控制方法100

3.3.1控制问题和原理100

3.3.2控制系统的结构101

3.3.3线性控制方法103

3.3.4继电器特性控制105

3.3.5滑动模式控制107

3.3.6数字控制111

3.3.7预测控制112

3.3.8电力电子的人工智能113

附录3A牛顿的二项式公式122

附录3B微分方程的解122

参考文献124

第4章 电网换流变换器125

4.1简介125

4.2整流器125

4.2.1整流电路基本工作原理125

4.2.2基本整流电路128

4.2.3整流器特性145

4.3并网逆变器151

4.3.1工作原理151

4.3.2在逆变模式下运行的基本电路155

4.3.3逆变器的有功功率、无功功率和视在功率159

4.3.4逆变器的特性160

4.4直接频率变换器（周波变换器）161

4.4.1基于晶闸管的交流-交流变换器161

4.4.2减小输出电压的失真164

4.5基于晶闸管的交流调压器167

4.5.1单相交流调压器167

4.5.2三相交流调压器171

参考文献173

第5章直流-直流变换电路174

5.1简介：连续稳定器174

5.2基本直流调压器175

5.2.1降压式直流-直流变换器175

5.2.2升压式直流-直流变换器177

5.2.3反向调节器179

5.2.4C＇uk变换器181

5.2.5电压倍增调节器182

5.3输入输出变压器解耦的直流调压器183

5.3.1反激式变换器183

5.3.2正激式变换器185

5.3.3推挽式变换器186

5.4多象限直流变换器188

5.4.1两象限变换器188

5.4.2四象限变换器189

5.5向负载供电的晶闸管-电容调节器190

参考文献191

第6章基于全控型开关器件的逆变器与交流变换器193

6.1电压型逆变器193

6.1.1单相电压型逆变器193

6.1.2单相电压型逆变器的脉冲宽度控制199

6.1.3三相电压型逆变器203

6.1.4非对称负载下的三相电压型逆变器206

6.2电流型逆变器208

6.2.1晶体管电流型逆变器208

6.2.2电流型逆变器的脉宽控制212

6.2.3基于晶闸管的电流型逆变器213

6.3交流变换器217

6.3.1不含变压器的交流变换器217

6.3.2升压交流电压变换器218

6.3.3间接交流电压变换器220

6.4变频器221

6.4.1带有直流环节的变频器221

6.4.2直接变频器221

参考文献223

第7章脉冲宽度调制（PWM）与电能质量控制2247.1PWM基本原理224

7.1.1随机过程脉冲调制226

7.2逆变器中的PWM技术227

7.2.1电压型逆变器227

7.2.2电流型逆变器234

7.2.3空间矢量调制237

7.3基于PWM变换器的电能质量控制242

7.3.1PWM变换器性能242

7.3.2交流-直流PWM变换器工作方式242

7.3.3有源电力滤波器247

7.3.4混合滤波器254

7.3.5三相系统中的电流平衡257

7.4PWM控制方式下的交流-直流变换器基本控制系统258

参考文献265

第8章 谐振变换器266

8.1简介266

8.2谐振电路中带负载的变换器267

8.2.1带串联负载的变换器267

8.2.2带并联负载的变换器274

8.2.3串联-并联谐振逆变器277

8.2.4E类变换器277

8.3准谐振变换器281

8.3.1准谐振开关基础电路281

8.3.2准谐振直流-直流变换器283

8.3.3带有开关电压限制的ZVS变换器288

8.3.4具有输入谐振电路的ZVS逆变器290

参考文献293

第9章 多电平、模块化和多单元变换器拓扑2949.1简介294

9.2整流器与直流-直流变换器并联295

9.3逆变器并联299

9.4基于电容-二极管单元的倍压器和分压器302

9.4.1倍压器302

9.4.2分压器304

9.5多电平变换器结构304

9.5.1二极管钳位电路305

9.5.2飞跨电容型逆变器306

9.5.3级联型多电平变换器307

参考文献309

第10章 电力电子技术应用310

10.1提高供电效率310

10.1.1电力传输和电能质量的控制310

10.1.2电力电子技术在可再生能源和储能设备中的应用315

10.2电力驱动装置318

10.2.1直流电机的控制318

10.2.2感应电动机的控制320

10.2.3同步电机的控制322

10.3工程应用326

10.3.1照明设备326

10.3.2电工技术327

10.3.3电力运输329

10.3.4技术要求334

参考文献339