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国际电气工程先进技术译丛 中大功率开关变换器 (原书第2版)
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- 类 别：电力电气
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资料介绍
国际电气工程先进技术译丛 中大功率开关变换器 (原书第2版)
作者：（美）多林O.内亚克苏 著
出版时间：2016
丛编项： 国际电气工程先进技术译丛
内容简介
《中大功率开关变换器》对中大功率开关变换器系统的多学科方面进行了有关讨论，包括基本的电力电子技术、数字控制和硬件、传感器、模拟信号的预处理、保护器件和故障管理、脉冲宽度调制（PWM）算法、中大功率的开关变换器等。《中大功率开关变换器》适合从事电力电子技术设计与制造的工程技术人员阅读，也可作为电气自动控制技术相关专业的本科生和研究生的参考书。
目录
译者序
原书前言
致谢
作者简介
第1章中大功率开关变换器简介1
1.1中大功率变换器市场1
1.1.1技术现状1
1.1.2交通电气化系统3
1.1.3传统工业中的应用5
1.2本书主要内容6
1.3可调速驱动器8
1.3.1AC-DC变换器8
1.3.2中间电路9
1.3.3直流电容器组9
1.3.4软充电电路10
1.3.5直流电抗器10
1.3.6制动电路10
1.3.7三相逆变器11
1.3.8保护电路11
1.3.9传感器11
1.3.10电动机的连接11
1.3.11控制器12
1.4电网接口或分布式发电13
1.4.1电网谐波14
1.4.2功率因数14
1.4.3直流电流注入14
1.4.4电磁兼容性和电磁干扰15
1.4.5频率和电压变化16
1.4.6低压电网的最大连接功率16
1.5多变换器电力电子系统16
1.6总结18
参考文献18
第1部分传统功率变换器
第2章大功率半导体器件20
2.1功率半导体市场现状20
2.2功率MOSFET23
2.2.1工作原理23
2.2.2控制29
2.3IGBT30
2.3.1工作原理30
2.3.2控制及栅极驱动34
2.3.3保护39
2.4功率损耗估算41
2.5有源栅极驱动电路42
2.6GTO晶闸管45
2.7先进功率器件45
2.7.1特种器件45
2.7.2高频、高电压器件46
2.7.3采用新基板材料的器件47
2.8数据手册信息48
问题50
参考文献50
第3章基本三相逆变器53
3.1用作简单开关的大功率器件53
3.2逆变器引脚与感性负载工作54
3.3什么是PWM算法56
3.4基本三相电压源逆变器的工作原理与功能60
3.5性能指标的定义和在不同国家使用的术语65
3.5.1频率分析66
3.5.2三相变换器的调制指数67
3.5.3性能指标67
3.6利用逆变器波形直接计算谐波频谱70
3.6.1准矩形波形分解70
3.6.2矢量法71
3.7三相逆变器的预编程PWM72
3.7.1用于单相逆变器的编程PWM73
3.7.2用于三相逆变器的编程PWM75
3.7.3二进制编程的PWM76
3.8三相逆变器的开关函数建模77
3.9电动机驱动电源变换器中的制动脚78
3.10AC-DC-AC电源变换器中的直流母线电容器79
3.11总结81
问题82
参考文献82
第4章基于载波的PWM和工作限制84
4.1载波PWM算法：历史的重要性84
4.2改进基准信号基于载波的PWM算法88
4.3压/频驱动中使用的PWM：根据要求的电流谐波系数选择脉冲数92
4.3.1工作于低频范围92
4.3.2工作于高频范围94
4.4采用载波PWM实现谐波抑制94
4.5工作限制：最小脉冲宽度96
4.5.1利用谐波注入避免脉冲下降101
4.6工作限制106
4.6.1死区时间106
4.6.2零电流钳位110
4.6.3过调制110
4.7总结112
问题112
参考文献113
第5章用于基本三相逆变器的矢量PWM115
5.1空间矢量理论回顾115
5.1.1概念的历史和演变115
5.1.2理论：矢量变换和优势116
5.1.3三相控制系统的应用119
5.2三相逆变器的矢量分析120
5.2.1在复平面6步工作电流空间矢量轨迹的数学推导120
5.2.2磁通矢量和理想磁通轨迹的定义124
5.3SVM理论：通过有源和零状态平均时间间隔的推导125
5.4自适应SVM：直流纹波补偿127
5.5连接到矢量控制：在（d，q）坐标系中不同形式和时间间隔方程表达式127
5.6开关基准函数的定义130
5.7开关序列的定义133
5.7.1连续基准函数：不同的方法133
5.7.2用于降低开关损耗的不连续基准函数136
5.8不同矢量PWM之间的比较143
5.8.1损耗特性143
5.8.2THD/HCF的比较143
5.9SVM的过调制144
5.10PWM逆变器的V/Hz控制145
5.10.1低频工作模式146
5.10.2高频工作模式147
5.11改善高速变换器的瞬态响应148
5.12总结154
问题155
参考文献156
第6章构建三相功率变换器的实践159
6.1三相逆变器中功率器件的选择159
6.1.1电动机驱动159
6.1.2电网应用159
6.2保护160
6.2.1过电流保护160
6.2.2熔断器保护163
6.2.3过温度保护167
6.2.4过电压保护167
6.2.5缓冲电路168
6.2.6栅极驱动器故障176
6.3系统保护管理176
6.4通过逆变器技术降低共模EMI177
6.5取决于功率等级的传统逆变器典型构建结构180
6.5.1功率半导体器件的封装181
6.5.2变换器的封装183
6.5.3外壳183
6.6辅助电源185
6.6.1技术要求185
6.6.2用于电源的集成电路186
6.6.3反激式开关电源变换器的工作188
6.7总结190
问题190
参考文献191
第7章热管理与可靠性193
7.1热管理193
7.1.1理论193
7.1.2瞬态热阻抗195
7.2可靠性和寿命定义理论198
7.3故障和寿命200
7.3.1系统故障率200
7.3.2器件故障率200
7.3.3用于电力电子系统不同元器件的失效率202
7.3.4功率半导体器件的故障模式203
7.3.5功率半导体器件的损耗机制203
7.4寿命计算与建模204
7.4.1问题的提出204
7.4.2电子设备的加速测试205
7.4.3物理故障建模210
7.5标准和软件工具210
7.5.1标准210
7.5.2软件工具211
7.6半导体厂商的可靠性测试213
7.7可靠性设计213
7.8总结214
参考文献215
第8章PWM算法的实现218
8.1模拟PWM控制器218
8.2混合工作模式电动机控制器集成电路220
8.3计数器的数字结构：FPGA实现221
作者：（美）多林O.内亚克苏 著
出版时间：2016
丛编项： 国际电气工程先进技术译丛
内容简介
《中大功率开关变换器》对中大功率开关变换器系统的多学科方面进行了有关讨论，包括基本的电力电子技术、数字控制和硬件、传感器、模拟信号的预处理、保护器件和故障管理、脉冲宽度调制（PWM）算法、中大功率的开关变换器等。《中大功率开关变换器》适合从事电力电子技术设计与制造的工程技术人员阅读，也可作为电气自动控制技术相关专业的本科生和研究生的参考书。
目录
译者序
原书前言
致谢
作者简介
第1章中大功率开关变换器简介1
1.1中大功率变换器市场1
1.1.1技术现状1
1.1.2交通电气化系统3
1.1.3传统工业中的应用5
1.2本书主要内容6
1.3可调速驱动器8
1.3.1AC-DC变换器8
1.3.2中间电路9
1.3.3直流电容器组9
1.3.4软充电电路10
1.3.5直流电抗器10
1.3.6制动电路10
1.3.7三相逆变器11
1.3.8保护电路11
1.3.9传感器11
1.3.10电动机的连接11
1.3.11控制器12
1.4电网接口或分布式发电13
1.4.1电网谐波14
1.4.2功率因数14
1.4.3直流电流注入14
1.4.4电磁兼容性和电磁干扰15
1.4.5频率和电压变化16
1.4.6低压电网的最大连接功率16
1.5多变换器电力电子系统16
1.6总结18
参考文献18
第1部分传统功率变换器
第2章大功率半导体器件20
2.1功率半导体市场现状20
2.2功率MOSFET23
2.2.1工作原理23
2.2.2控制29
2.3IGBT30
2.3.1工作原理30
2.3.2控制及栅极驱动34
2.3.3保护39
2.4功率损耗估算41
2.5有源栅极驱动电路42
2.6GTO晶闸管45
2.7先进功率器件45
2.7.1特种器件45
2.7.2高频、高电压器件46
2.7.3采用新基板材料的器件47
2.8数据手册信息48
问题50
参考文献50
第3章基本三相逆变器53
3.1用作简单开关的大功率器件53
3.2逆变器引脚与感性负载工作54
3.3什么是PWM算法56
3.4基本三相电压源逆变器的工作原理与功能60
3.5性能指标的定义和在不同国家使用的术语65
3.5.1频率分析66
3.5.2三相变换器的调制指数67
3.5.3性能指标67
3.6利用逆变器波形直接计算谐波频谱70
3.6.1准矩形波形分解70
3.6.2矢量法71
3.7三相逆变器的预编程PWM72
3.7.1用于单相逆变器的编程PWM73
3.7.2用于三相逆变器的编程PWM75
3.7.3二进制编程的PWM76
3.8三相逆变器的开关函数建模77
3.9电动机驱动电源变换器中的制动脚78
3.10AC-DC-AC电源变换器中的直流母线电容器79
3.11总结81
问题82
参考文献82
第4章基于载波的PWM和工作限制84
4.1载波PWM算法：历史的重要性84
4.2改进基准信号基于载波的PWM算法88
4.3压/频驱动中使用的PWM：根据要求的电流谐波系数选择脉冲数92
4.3.1工作于低频范围92
4.3.2工作于高频范围94
4.4采用载波PWM实现谐波抑制94
4.5工作限制：最小脉冲宽度96
4.5.1利用谐波注入避免脉冲下降101
4.6工作限制106
4.6.1死区时间106
4.6.2零电流钳位110
4.6.3过调制110
4.7总结112
问题112
参考文献113
第5章用于基本三相逆变器的矢量PWM115
5.1空间矢量理论回顾115
5.1.1概念的历史和演变115
5.1.2理论：矢量变换和优势116
5.1.3三相控制系统的应用119
5.2三相逆变器的矢量分析120
5.2.1在复平面6步工作电流空间矢量轨迹的数学推导120
5.2.2磁通矢量和理想磁通轨迹的定义124
5.3SVM理论：通过有源和零状态平均时间间隔的推导125
5.4自适应SVM：直流纹波补偿127
5.5连接到矢量控制：在（d，q）坐标系中不同形式和时间间隔方程表达式127
5.6开关基准函数的定义130
5.7开关序列的定义133
5.7.1连续基准函数：不同的方法133
5.7.2用于降低开关损耗的不连续基准函数136
5.8不同矢量PWM之间的比较143
5.8.1损耗特性143
5.8.2THD/HCF的比较143
5.9SVM的过调制144
5.10PWM逆变器的V/Hz控制145
5.10.1低频工作模式146
5.10.2高频工作模式147
5.11改善高速变换器的瞬态响应148
5.12总结154
问题155
参考文献156
第6章构建三相功率变换器的实践159
6.1三相逆变器中功率器件的选择159
6.1.1电动机驱动159
6.1.2电网应用159
6.2保护160
6.2.1过电流保护160
6.2.2熔断器保护163
6.2.3过温度保护167
6.2.4过电压保护167
6.2.5缓冲电路168
6.2.6栅极驱动器故障176
6.3系统保护管理176
6.4通过逆变器技术降低共模EMI177
6.5取决于功率等级的传统逆变器典型构建结构180
6.5.1功率半导体器件的封装181
6.5.2变换器的封装183
6.5.3外壳183
6.6辅助电源185
6.6.1技术要求185
6.6.2用于电源的集成电路186
6.6.3反激式开关电源变换器的工作188
6.7总结190
问题190
参考文献191
第7章热管理与可靠性193
7.1热管理193
7.1.1理论193
7.1.2瞬态热阻抗195
7.2可靠性和寿命定义理论198
7.3故障和寿命200
7.3.1系统故障率200
7.3.2器件故障率200
7.3.3用于电力电子系统不同元器件的失效率202
7.3.4功率半导体器件的故障模式203
7.3.5功率半导体器件的损耗机制203
7.4寿命计算与建模204
7.4.1问题的提出204
7.4.2电子设备的加速测试205
7.4.3物理故障建模210
7.5标准和软件工具210
7.5.1标准210
7.5.2软件工具211
7.6半导体厂商的可靠性测试213
7.7可靠性设计213
7.8总结214
参考文献215
第8章PWM算法的实现218
8.1模拟PWM控制器218
8.2混合工作模式电动机控制器集成电路220
8.3计数器的数字结构：FPGA实现221
