《中大功率開關(guān)變換器》對(duì)中大功率開關(guān)變換器系統(tǒng)的多學(xué)科方面進(jìn)行了有關(guān)討論，包括基本的電力電子技術(shù)、數(shù)字控制和硬件、傳感器、模擬信號(hào)的預(yù)處理、保護(hù)器件和故障管理、脈沖寬度調(diào)制（PWM）算法、中大功率的開關(guān)變換器等。《中大功率開關(guān)變換器》適合從事電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)與制造的工程技術(shù)人員閱讀，也可作為電氣自動(dòng)控制技術(shù)相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生的參考書。
適讀人群 ：從事電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)與制造的工程技術(shù)人員以及電氣自動(dòng)控制技術(shù)相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生
《中大功率開關(guān)變換器》涵蓋了當(dāng)代關(guān)心的三相中、大功率DC-AC或AC-DC變換的相關(guān)主題，以一個(gè)非常獨(dú)特的技術(shù)視角看待電力電子系統(tǒng)技術(shù)并提供了一個(gè)技術(shù)回顧，而不是各種設(shè)計(jì)步驟的集合�！吨写蠊β书_關(guān)變換器》也可以被看成是一個(gè)中大功率變換器尖端領(lǐng)域的技術(shù)文摘，有大量的實(shí)例和參考文獻(xiàn)。涵蓋過去的25年中世界各地出版的眾多論文、專利、研究報(bào)告中介紹的有關(guān)方法，大都是相關(guān)行業(yè)已被選定為技術(shù)演進(jìn)的樣本。這《中大功率開關(guān)變換器》重要的焦點(diǎn)是專用的PWM算法，希望本書很好地表達(dá)了這一概念。
從簡(jiǎn)單的事實(shí)陳述到前沿研究課題，無需讀者在電氣工程或電力電子技術(shù)方面有很深的技術(shù)背景。在本書首部分的章節(jié)結(jié)束部分留有有關(guān)問題以幫助讀者提高學(xué)習(xí)效果�！吨写蠊β书_關(guān)變換器》結(jié)合理論和實(shí)例，是作者多年來在不同大學(xué)教學(xué)的結(jié)果及作者大量來自工業(yè)“實(shí)踐”的一手經(jīng)驗(yàn)。
電力電子技術(shù)是致力于電能變換的一個(gè)電子技術(shù)分支。這個(gè)變換包括適應(yīng)多種應(yīng)用的電能變換，如電源電壓或電流的變換、電氣傳動(dòng)、電力系統(tǒng)有源濾波、分布式發(fā)電和智能電網(wǎng)、電化學(xué)過程、感應(yīng)加熱、照明和烹飪控制、分布式發(fā)電和海軍或汽車電子。這個(gè)很廣泛的應(yīng)用促進(jìn)了其研究和開發(fā)，每天都有電力硬件新控制方法推出。中、大功率變換器系統(tǒng)要求基本電力電子等多學(xué)科知識(shí)，例如數(shù)字控制和硬件、傳感器、信號(hào)的模擬預(yù)處理、熱管理、可靠性、保護(hù)裝置和故障管理，或數(shù)學(xué)演算。
由于對(duì)同一概念有許多不同的技術(shù)解決方案，這使得為執(zhí)業(yè)工程師或?qū)W生跟蹤新的發(fā)展或在給定的時(shí)間內(nèi)找到最合適的解決方案變得有點(diǎn)困難。這使得在開發(fā)一個(gè)推理問題的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)層次的理解而不是針對(duì)百科全書收集的解決方案要更容易。這自然將問題從“如何做”變成了“如何做得更好”。因此，一個(gè)涉及工業(yè)活動(dòng)的好工程師需要了解技術(shù)的演進(jìn)、市場(chǎng)時(shí)機(jī)、元器件的可用性和技術(shù)的循環(huán)、社會(huì)環(huán)境和可靠性要求，所有這些都和經(jīng)典的現(xiàn)代電路設(shè)計(jì)有關(guān)。圖書館和書店提供了大量關(guān)于電力電子技術(shù)的書籍，這些書籍沒有太深入技術(shù)開發(fā)實(shí)踐方面的內(nèi)容，主要是一些側(cè)重于理論性的學(xué)術(shù)教材。
其他出版物也提供了多種設(shè)計(jì)方案，這些設(shè)計(jì)方案被分為百科全書式的手冊(cè)。給出了在工業(yè)界和學(xué)術(shù)界關(guān)注的邊緣多學(xué)科知識(shí)的需要，并且給出了大量應(yīng)用的各種技術(shù)資料，提供的這些技術(shù)應(yīng)用資料往往超出了手冊(cè)提供的范圍。
相反地，《中大功率開關(guān)變換器》提供了一個(gè)技術(shù)回顧，而不是各種設(shè)計(jì)步驟的集合。為讀者提供了重要成就的歷史信息，當(dāng)今業(yè)界的預(yù)期，從激進(jìn)到漸進(jìn)式解決方案的技術(shù)演進(jìn)，S曲線和技術(shù)開發(fā)周期內(nèi)的技術(shù)成果，以及可靠性設(shè)計(jì)或標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代要求。所有這些使本書有別于圖書館書架上的書，《中大功率開關(guān)變換器》以一個(gè)非常獨(dú)特的技術(shù)視角看待電力電子系統(tǒng)技術(shù)。這樣，開發(fā)的決策并非完全取決于對(duì)電路進(jìn)行調(diào)查然后再做出決策，而需要考慮到許多其他技術(shù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。
《中大功率開關(guān)變換器》也可以被看成是一個(gè)中大功率變換器尖端領(lǐng)域以精確方式的技術(shù)文摘，有大量的實(shí)例和參考文獻(xiàn)。從過去的25年中世界各地出版的眾多論文、專利、研究報(bào)告中介紹的有關(guān)方法，大都是相關(guān)行業(yè)已被選定為技術(shù)演進(jìn)的樣本。在電力電子技術(shù)和性能的改進(jìn)的每個(gè)話題都給予強(qiáng)調(diào)和公正評(píng)價(jià)，并證明其在電力電子技術(shù)史上的地位。這本書最重要的焦點(diǎn)是專用的PWM算法，希望本書很好地表達(dá)了這一概念。
從簡(jiǎn)單的事實(shí)陳述到前沿研究課題，無需讀者在電氣工程或電力電子技術(shù)有很深的技術(shù)背景。在《中大功率開關(guān)變換器》第1部分的章節(jié)結(jié)束部分留有有關(guān)問題以幫助讀者提高學(xué)習(xí)效果�！吨写蠊β书_關(guān)變換器》結(jié)合理論和實(shí)例，是作者多年來在不同大學(xué)教學(xué)的結(jié)果及作者大量來自工業(yè)“實(shí)踐”的第一手經(jīng)驗(yàn)。
《中大功率開關(guān)變換器》首先概述了工作于中高功率工業(yè)電源變換器和功率半導(dǎo)體，介紹了包括市場(chǎng)的有關(guān)內(nèi)容。在《中大功率開關(guān)變換器》第2章簡(jiǎn)要對(duì)功率半導(dǎo)體技術(shù)回顧后，《中大功率開關(guān)變換器》第3~5章通過對(duì)工作于脈沖寬度調(diào)制（PWM）的傳統(tǒng)三相逆變器，定義了傳統(tǒng)三相逆變器的基本工作。第6~10章結(jié)合許多實(shí)例，基于現(xiàn)有的工業(yè)平臺(tái)主要介紹了有關(guān)具體實(shí)現(xiàn)的實(shí)際問題�！吨写蠊β书_關(guān)變換器》第11~17章主要介紹來了其他特殊三相拓?fù)浼坝嘘P(guān)控制。第14章介紹了一個(gè)在過去幾年中已被更頻繁使用，利用傳統(tǒng)低功率變換器來實(shí)現(xiàn)更高的功率的解決方案。常用三相逆變器并聯(lián)或交錯(cuò)運(yùn)行有助于通過多個(gè)在市場(chǎng)上可以得到的低功率單元電路來提高變換器的功率容量。
最后，受益于IPM工作可靠性的提高和損耗的降低，《中大功率開關(guān)變換器》第18章給出了未來采用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的概念，給出了采用IPM作為構(gòu)建模塊的概念來構(gòu)建新穎變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)研究課題的構(gòu)思。作者相信開關(guān)網(wǎng)絡(luò)概念可以代表當(dāng)代電力電子從雙極晶體管到集成電路的過渡，類似于20世紀(jì)70年代模擬電子技術(shù)過渡的年代。
《中大功率開關(guān)變換器》涵蓋了當(dāng)代關(guān)心的三相中、大功率DC-AC或AC-DC變換的相關(guān)主題，本書可以作為研究生的教材或作為業(yè)內(nèi)工程師在工作中的參考書。
Dorin O.Neacsu，PhD （IEEE M95，SM00）分別于1988和1994在羅馬尼亞雅西科技大學(xué)獲得電子碩士和博士學(xué)位。Neacsu博士還擁有美國(guó)馬薩諸塞州梅德福塔夫斯大學(xué)（Tufts University）戈登研究所的工程管理碩士學(xué)位。
Neacsu博士在羅馬尼亞雅西科技大學(xué)的TAGCM-SUT從1988年到1990年度過了他的強(qiáng)制性工業(yè)試用期。并在1990~1999年，在羅馬尼亞的雅西科技大學(xué)電子系任副教授。在這期間，他還是加拿大位于Trois河畔的魁北克大學(xué)、美國(guó)通用汽車/德爾福、印第安納波利斯、印第安娜的訪問學(xué)者。Neacsu博士從1999年8月~2006年6月在美國(guó)工業(yè)界持有不同的位置（咨詢顧問、工程師、產(chǎn)品經(jīng)理），分別在國(guó)際整流器（IR）公司、Satcon技術(shù)公司和Azure Dynamics/Solectria公司工作過。他在先進(jìn)的柵極驅(qū)動(dòng)器、同步熱插拔、并聯(lián)三相電源變換器和交錯(cuò)式功率變換器等工作領(lǐng)域做出了創(chuàng)新性的工作。自2006年8月后，Neacsu博士在多個(gè)美國(guó)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，包括新奧爾良大學(xué)、麻省理工學(xué)院和美國(guó)聯(lián)合技術(shù)研究中心作訪問學(xué)者或做短期工作。目前，Neacsu博士是羅馬尼亞雅西科技大學(xué)的副教授。
Neacsu博士已在IEEE學(xué)報(bào)、會(huì)議和其他的國(guó)際期刊發(fā)表過80多篇論文和研究報(bào)告，并在各大洲舉辦的IEEE會(huì)議作了7場(chǎng)技術(shù)報(bào)告。他擁有三項(xiàng)美國(guó)專利，在加拿大和羅馬尼亞與同事合作寫了幾本大學(xué)教材，并著有《功率變換器的仿真建�！芬粫eacsu博士是IEEE高級(jí)會(huì)員，曾擔(dān)任多個(gè)IEEE學(xué)報(bào)的評(píng)論員，并在不同IEEE會(huì)議的技術(shù)程序委員會(huì)或組織委員會(huì)擔(dān)任委員。他的主要研究工作集中在靜態(tài)功率變換器、功率半導(dǎo)體器件、PWM算法、微處理器控制和功率變換器的仿真與建模。
譯者序
原書前言
致謝
作者簡(jiǎn)介
第1章中大功率開關(guān)變換器簡(jiǎn)介1
11中大功率變換器市場(chǎng)1
111技術(shù)現(xiàn)狀1
112交通電氣化系統(tǒng)3
113傳統(tǒng)工業(yè)中的應(yīng)用5
12本書主要內(nèi)容6
13可調(diào)速驅(qū)動(dòng)器8
131AC-DC變換器8
132中間電路9
133直流電容器組9
134軟充電電路10
135直流電抗器10
136制動(dòng)電路10
137三相逆變器11
138保護(hù)電路11
139傳感器11
1310電動(dòng)機(jī)的連接11
1311控制器12
14電網(wǎng)接口或分布式發(fā)電13
141電網(wǎng)諧波14
142功率因數(shù)14
143直流電流注入14
144電磁兼容性和電磁干擾15
145頻率和電壓變化16
146低壓電網(wǎng)的最大連接功率16
15多變換器電力電子系統(tǒng)16
16總結(jié)18
參考文獻(xiàn)18
第1部分傳統(tǒng)功率變換器
第2章大功率半導(dǎo)體器件20
21功率半導(dǎo)體市場(chǎng)現(xiàn)狀20
22功率MOSFET23
221工作原理23
222控制29
23IGBT30
231工作原理30
232控制及柵極驅(qū)動(dòng)34
233保護(hù)39
24功率損耗估算41
25有源柵極驅(qū)動(dòng)電路42
26GTO晶閘管45
27先進(jìn)功率器件45
271特種器件45
272高頻、高電壓器件46
273采用新基板材料的器件47
28數(shù)據(jù)手冊(cè)信息48
問題50
參考文獻(xiàn)50
第3章基本三相逆變器53
31用作簡(jiǎn)單開關(guān)的大功率器件53
32逆變器引腳與感性負(fù)載工作54
33什么是PWM算法56
34基本三相電壓源逆變器的工作原理與功能60
35性能指標(biāo)的定義和在不同國(guó)家使用的術(shù)語65
351頻率分析66
352三相變換器的調(diào)制指數(shù)67
353性能指標(biāo)67
36利用逆變器波形直接計(jì)算諧波頻譜70
361準(zhǔn)矩形波形分解70
362矢量法71
37三相逆變器的預(yù)編程PWM72
371用于單相逆變器的編程PWM73
372用于三相逆變器的編程PWM75
373二進(jìn)制編程的PWM76
38三相逆變器的開關(guān)函數(shù)建模77
39電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源變換器中的制動(dòng)腳78
310AC-DC-AC電源變換器中的直流母線電容器79
311總結(jié)81
問題82
參考文獻(xiàn)82
第4章基于載波的PWM和工作限制84
41載波PWM算法：歷史的重要性84
42改進(jìn)基準(zhǔn)信號(hào)基于載波的PWM算法88
43壓/頻驅(qū)動(dòng)中使用的PWM：根據(jù)要求的電流諧波系數(shù)選擇脈沖數(shù)92
431工作于低頻范圍92
432工作于高頻范圍94
44采用載波PWM實(shí)現(xiàn)諧波抑制94
45工作限制：最小脈沖寬度96
451利用諧波注入避免脈沖下降101
46工作限制106
461死區(qū)時(shí)間106
462零電流鉗位110
463過調(diào)制110
47總結(jié)112
問題112
參考文獻(xiàn)113
第5章用于基本三相逆變器的矢量PWM115
51空間矢量理論回顧115
511概念的歷史和演變115
512理論：矢量變換和優(yōu)勢(shì)116
513三相控制系統(tǒng)的應(yīng)用119
52三相逆變器的矢量分析120
521在復(fù)平面6步工作電流空間矢量軌跡的數(shù)學(xué)推導(dǎo)120
522磁通矢量和理想磁通軌跡的定義124
53SVM理論：通過有源和零狀態(tài)平均時(shí)間間隔的推導(dǎo)125
54自適應(yīng)SVM：直流紋波補(bǔ)償127
55連接到矢量控制：在（d，q）坐標(biāo)系中不同形式和時(shí)間間隔方程表達(dá)式127
56開關(guān)基準(zhǔn)函數(shù)的定義130
57開關(guān)序列的定義133
571連續(xù)基準(zhǔn)函數(shù)：不同的方法133
572用于降低開關(guān)損耗的不連續(xù)基準(zhǔn)函數(shù)136
58不同矢量PWM之間的比較143
581損耗特性143
582THD/HCF的比較143
59SVM的過調(diào)制144
510PWM逆變器的V/Hz控制145
5101低頻工作模式146
5102高頻工作模式147
511改善高速變換器的瞬態(tài)響應(yīng)148
512總結(jié)154
問題155
參考文獻(xiàn)156
第6章構(gòu)建三相功率變換器的實(shí)踐159
61三相逆變器中功率器件的選擇159
611電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)159
612電網(wǎng)應(yīng)用159
62保護(hù)160
621過電流保護(hù)160
622熔斷器保護(hù)163
623過溫度保護(hù)167
624過電壓保護(hù)167
625緩沖電路168
626柵極驅(qū)動(dòng)器故障176
63系統(tǒng)保護(hù)管理176
64通過逆變器技術(shù)降低共模EMI177
65取決于功率等級(jí)的傳統(tǒng)逆變器典型構(gòu)建結(jié)構(gòu)180
651功率半導(dǎo)體器件的封裝181
652變換器的封裝183
653外殼183
66輔助電源185
661技術(shù)要求185
662用于電源的集成電路186
663反激式開關(guān)電源變換器的工作188
67總結(jié)190
問題190
參考文獻(xiàn)191
第7章熱管理與可靠性193
71熱管理193
711理論193
712瞬態(tài)熱阻抗195
72可靠性和壽命定義理論198
73故障和壽命200
731系統(tǒng)故障率200
732器件故障率200
733用于電力電子系統(tǒng)不同元器件的失效率202
734功率半導(dǎo)體器件的故障模式203
735功率半導(dǎo)體器件的損耗機(jī)制203
74壽命計(jì)算與建模204
741問題的提出204
742電子設(shè)備的加速測(cè)試205
743物理故障建模210
75標(biāo)準(zhǔn)和軟件工具210
751標(biāo)準(zhǔn)210
752軟件工具211
76半導(dǎo)體廠商的可靠性測(cè)試213
77可靠性設(shè)計(jì)213
78總結(jié)214
參考文獻(xiàn)215
第8章PWM算法的實(shí)現(xiàn)218
81模擬PWM控制器218
82混合工作模式電動(dòng)機(jī)控制器集成電路220
83計(jì)數(shù)器的數(shù)字結(jié)構(gòu)：FPGA實(shí)現(xiàn)221
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