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电力电子技术

电路原理分析详尽,配合Multisim仿真, 介绍实践设计案例。配套教学大纲、PPT课件

作者:王子赟 王艳 纪志成 颜文旭 张伟
丛书名:面向新工科的电工电子信息基础课程系列教材
定价:55
印次:1-1
ISBN:9787302603061
出版日期:2022.10.01
印刷日期:2022.09.28

本书涵盖电力电子技术涉及的四个核心变换类型:整流、逆变、斩波和交交 变流,从器件的性能介绍,到电力电子技术原理阐述,再到工程应用和实例分析。 本书共分 9 章,绪论介绍电力电子技术的概念,以及电力变换基本类型,讲述电 力电子技术的发展历程;第 2 章描述三种类型的电力电子器件及相关特性;第 3~6 章为本书的核心章节,主要阐述电力电子技术的四种变换类型及基本原理; 第 7 章介绍软开关技术;第 8 章和第 9 章侧重电力电子技术的应用,阐述电力电 子技术的典型应用领域,以及电力电子技术的设计实例。本书融入 Multisim 仿 真技术,介绍电力电子技术的仿真实现过程,方便读者直观掌握知识。本书可以 作为高等院校电子信息类、自动化类、电气自动化类等专业的本科教材,也可供 自主学习者和相关领域的工程技术人员学习参考。

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前言 当代人类的日常生活、工厂的机械设备、航天工程的高精度仪表,乃至互联网世界的精密算法,都离不开高质量、高可靠性的电能保障。电力电子技术是一门解决电力变换问题的科学技术,目的是实现不同电能类型间的可靠转换,最大程度满足用户的需求。伴随着电力电子技术深入融合到各行各业,其自身也得到了快速发展,从英国物理学家弗莱明研制出第一只电子二极管,到1957年美国通用公司开发出第一只晶闸管,再到20世纪五六十年代涌现的一批批全控型器件,时至今日研发出的集成化、高频化、智能化现代电力电子器件,这些器件的出现极大地丰富了电力电子技术的可能性,也让学者们更清楚地意识到电力电子技术的无穷潜力。现阶段,我国高等院校电子信息类、自动化类、电气信息类等专业大多开设了电力电子技术相关课程,部分高校将其作为专业核心课程,这也体现出相关专业对电力电子技术的重视程度。与此同时,智能时代下软件技术的进步为基础学科的发展提供了新的教学模式,工程实践能力的应用教学也是现阶段专业核心课程教学的短板,因此具有时代特性、兼具理论内涵的电力电子技术课程教材的编写,就显得愈发重要。 本书按照48学时的教学总时长编写,全书共9章。第1章绪论,主要介绍电力电子技术的概念和变换方式,以及发展史,简单介绍本门课程涉及的虚拟仿真软件; 第2章侧重介绍电力电子器件的概念和类型,以及相关工作原理和工作特性; 第3~6章为核心内容,详细介绍电力电子技术涉及的四种核心变换和基本原理; 第7章介绍软开关技术; 第8章和第9章侧重应用,分析电力电子技术的一些典型案例,让学生掌握电力电子实际电路的模块设计原则和参数计算方法。教师可以根据教学需求,灵活安排教学进度,侧重讲述第2~7章内容,使学生能够牢固地建立起电力电子技术的基本框架,掌握核心变换的原理,同时在课外适当布置电力电子技术的工程设计或课程设计作业,提升学生解决复杂工程问题的能力。第2~7章还提供了详尽的Multisim仿真案例分析,提升课程教学的互动性,让学生能够更直观地掌握电力电子技术的基本原理,也是作为硬件实验环节的一个重要补充。 本书的特色在于: ①体现工程教育专业认证的理念,注重对学生解决复杂工程问题能力的培养,将电力电子技术工程能力的培养模块化、课程化; ②内容涵盖电力电子技术全部的四种变换原理,分析过程详细,讲解通俗易懂; ③配合Multisim仿真软件,对电力电子关键技术及相关电路均介绍了仿真分析方法,使读者可以更直观地掌握电力电子技术的基本原理; ④双色印刷,通过翔实易懂的电路阐述和彩色描述的波形分析,方便读者区分不同波形特点,理清电路分析的逻辑; ⑤主要章节配有课后习题,题目布置循序渐进,配套课后习题讲解,加深对课本知识的理解和掌握; ⑥构建新形态立体化教材,配套资源丰富,包括教学大纲、PPT课件,可扫描前言下方的二维码下载。教学视频、动图、MOOC等数字资源正在建设中,将持续更新。 本书由王子赟、王艳共同担任主编并统稿,纪志成、颜文旭、张伟等担任副主编编著了部分章节,并对本书的出版和编排提出了宝贵建议。研究生张梦迪、李南江、刘子幸、王培宇、徐桂香、张帅、李旭为本书做了相关软件仿真和资料整理工作,在此对他们的帮助表示衷心的感谢。 在本书的编写过程中,重点参考了王兆安、刘进军主编的《电力电子技术》(第5版),洪乃刚主编的《电力电子技术基础》(第2版),张波、丘东元主编的《电力电子学基础》,李鹏飞主编的《电力电子技术习题集》等经典教材。在出版过程中,清华大学出版社文怡编辑和其他同事不辞辛劳,为本书的出版倾尽全力。正是在各位前辈的指引和出版社老师们的帮助下,本书才能如期出版,在此对他们深表敬意和谢意。 由于编者水平有限,书中难免有疏漏和不妥之处,恳请广大读者提出宝贵意见。 编者 2022年8月于江南大学 教学大纲、PPT课件

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  • 王子赟,江南大学副教授,硕士生导师。2015年博士毕业于江南大学控制科学与工程专业,长期从事电力电子技术和电力系统分析等自动化、电气专业本科课程和研究生课程的教学工作。先后入选2021年江苏省科协青年科技人才托举工程、2022年无锡市太湖人才计划。主持国家重点研发项目课题、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等纵向课题,独立指导本科生获江苏省优秀本科毕业设计一等奖、二等奖,个人荣获教育部高等学校科学研究优秀成果科技进步一等奖、中国商业联合会科学技术进步特等奖,江苏省自动化学会先进工作者等荣誉称号和奖励。

    王艳,江南大学教授,博士生导师。2006年博士毕业于南京理工大学控制理论与控制工程专业,入选江苏省“333高层次人才培养工程”(二层次),主持国家重点研发课题、国家863课题、国家自然科学基金面上项目、江苏省杰出青年基金项目等国家及省部级项目,作为第一完成人荣获2020年江苏省科技进步一等奖、2017年和2019年教育部高等学校科学研究优秀成果奖科技进步二等奖。

    纪志成,江南大学教授,博士生导师。2004年博士毕业于中国矿业大学电力电子与电力传动专业,先后担任江南大学通信与控制工程学院院长,江南大学校长助理兼发展规划处处长、江南大学副校长等职。国家级人才项目获得者、“物联网应用技术”教育部工程中心主任、中国仿真学会会士、教育部高等学校自动化类专业教学指导委员会副主任、中国仿真学会副理事长。作为第一完成人荣获2018年国家教学成果一等奖,主持科技部国家高技术研究计划“863计划”课题、国家自然科学基金等国家级项目,以第一完成人荣获2011年和2016年教育部高等学校科学研究优秀成果奖科学技术进步一等奖。

    颜文旭,江南大学教授,硕士生导师。2011年博士毕业于江南大学控制科学与工程专业,长期从事电力电子技术及智能控制、电力系统及其自动化、电力特种机器人、智能装备等领域的本科教学和研究工作,主编“十三五”国家重点出版物(国家级规划教材)1部。

    张伟,江南大学讲师。长期从事电力电子技术与电路理论课程的实验教学工作,指导本科生科创竞赛获奖十余项。
  • (1) 体现工程教育专业认证的理念,注重培养学生解决复杂工程问题的能力,将电力电子技术工程能力的培养模块化、课程化。
    (2) 涵盖电力电子技术全部的四种变换原理,语言讲述通俗易懂,原理解析详尽清晰,内容安排循序渐进。
    (3) 配合Multisim仿真软件,介绍电力电子关键技术及相关电路的仿真分析方法,直观掌握电力电子技术的基本原理。
    (4) 采用双色印刷,通过翔实易懂的电路阐述和彩色描述的波形分析,区分不同波形特点,理清电路分析的逻辑。
    (5) 配有课后习题以及习题讲解,题目布置循序渐进,加深对课本知识的理解和掌握。
    (6) 新形态立体化教材,配套教学资源丰富。教学大纲、PPT课件等资源,可扫描前言下方二维码下载。教学视频、动图、MOOC等资源,正在建设中,将持续更新。
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  • 目录

    第1章绪论

    1.1电力电子技术的概念

    1.1.1电力电子技术的定义

    1.1.2电力变换的基本类型

    1.2电力电子技术的发展史

    1.2.1全球电力电子技术发展阶段

    1.2.2我国电力电子技术发展历程

    1.3电力电子技术的应用领域

    1.4电力电子电路的虚拟仿真软件

    第2章电力电子器件

    2.1电力电子器件概述

    2.1.1电力电子器件的概念

    2.1.2电力电子器件的分类

    2.2电力二极管

    2.2.1基本结构与工作原理

    2.2.2工作特性

    2.2.3主要参数

    2.3晶闸管

    2.3.1三极管

    2.3.2基本结构与工作原理

    2.3.3工作特性

    2.3.4主要参数

    2.3.5晶闸管的派生器件

    2.4典型的全控型器件

    2.4.1门极可关断晶闸管

    2.4.2电力晶体管

    2.4.3电力场效应晶体管

    2.4.4绝缘栅双极型晶体管

    2.5电力电子器件的串并联

    2.5.1串联晶闸管的均压

    2.5.2并联晶闸管的均流

    2.6电力电子器件的驱动和保护

    2.6.1电力电子器件的驱动

    2.6.2电力电子器件的保护

    2.7电力电子器件的Multisim仿真

    2.7.1常见电力电子器件的符号

    2.7.2N沟道 MOS 管的导通与关断仿真

    本章小结

    本章习题

    第3章相控整流电路

    3.1概述

    3.2单相可控整流电路

    3.2.1单相半波可控整流...

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