电力电子变换器实用分析与设计

定　价：¥65.00

作　者：	秦海鸿等
出版社：	电子工业出版社
丛编项：
标　签：	暂缺

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ISBN：	9787121433764	出版时间：	2022-05-01	包装：
开本：	16开	页数：	280	字数：

内容简介

　　本书针对电力电子变换器设计的实际问题，介绍了变换器的一般设计流程、典型功能电路原理与主要元器件特性，阐述了变换器中理想与实际的差异及非理想因素产生的影响；介绍了印制电路板的一般设计流程与方法，阐述了变换器优化设计的一般方法及典型实例；最后介绍了变换器调试排故的一般方法及典型案例分析。

作者简介

　　秦海鸿，南京航空航天大学自动化学院副教授，长期从事航空航天、军事装备用电源系统及电机驱动系统，以及第三代半导体器件应用研究与开发工作，近年来参与及承担国家自然科学基金重点项目、教育部博士点基金、宽禁带电力电子器件国家重点实验室开放基金、台达科教基金重点项目、航空单位及相关企业合作项目等多项课题研究任务。发表学术论文80余篇，授权发明专利12项，出版专著及教材《多电飞机的电气系统》、《碳化硅电力电子器件原理与应用》、《氮化镓电力电子器件原理与应用》、《混合励磁电机的结构与原理》、《电机设计及实例》。江苏省电子学会电源专业委员会秘书长、中国电源学会高级会员、以及IEEE Transactions on Power Electronics，《中国电机工程学报》、《南京航空航天大学学报》、《电源学报》等期刊的审稿专家。

图书目录

第 1 章电力电子变换器的一般设计流程 ???????????????????????????????????????????????????????????????．1
1．1 电力电子变换器的一般设计流程????????????????????????????????????????????????????????????????????．1
1．2 电力电子变换器的技术指标和分析?????????????????????????????????????????????????????????????????．4
1．2．1 电力电子变换器的技术指标????????????????????????????????????????????????????????????????．4
1．2．2 技术指标分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．8
1．3 总体方案论证????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．8
1．4 具体电路设计????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10
1．5 电路仿真 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．11
1．6 电磁兼容设计????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????13
1．6．1 电磁兼容概念 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????13
1．6．2 常用的抑制电磁干扰的措施????????????????????????????????????????????????????????????????14
1．6．3 电磁兼容测试 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????16
1．7 PCB 及结构设计 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????16
1．8 建立试验平台????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????17
1．9 前期调试 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????18
1．10 优化设计????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????19
1．11 后期整机调试 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????20
1．12 生产准备????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21
1．13 小结??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21
思考题和习题??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????22
第 2 章电力电子变换器的功能电路、元器件与理想原理分析???????????????????????????????????．23
2．1 电力电子变换器的功能电路??????????????????????????????????????????????????????????????????????????23
2．1．1 不隔离式 DC/DC 变换器????????????????????????????????????????????????????????????????????25
2．1．2 隔离式 DC/DC 变换器???????????????????????????????????????????????????????????????????????31
2．2 电力电子变换器的典型元器件???????????????????????????????????????????????????????????????????????35
2．2．1 主功率电路的元器件?????????????????????????????????????????????????????????????????????????35
2．2．2 控制芯片 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????37
2．2．3 常用逻辑芯片 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????38
2．2．4 电流检测元件 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????48
2．2．5 温度检测元件 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52
2．3 电力电子变换器的稳态原理分析????????????????????????????????????????????????????????????????????55
2．3．1 电感和电容的理想特性分析????????????????????????????????????????????????????????????????55
2．3．2 功率电路稳态原理分析??????????????????????????????????????????????????????????????????????59
2．3．3 稳态闭环分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????74
2．4 小结 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????81
思考题和习题??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????81
第 3 章电力电子变换器中的实际问题 ?????????????????????????????????????????????????????????????????．83
3．1 实验波形与理想原理分析不同所引发的思考?????????????????????????????????????????????????????83
3．1．1 驱动电路典型波形????????????????????????????????????????????????????????????????????????????83
3．1．2 双脉冲测试电路中功率开关管典型开关特性波形?????????????????????????????????????84
3．1．3 反激变换器典型波形?????????????????????????????????????????????????????????????????????????85
3．2 理想与实际的差异??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????87
3．2．1 理想与实际功率器件的差异????????????????????????????????????????????????????????????????87
3．2．2 理想与实际电抗元件的差异?????????????????????????????????????????????????????????????．100
3．2．3 理想与实际 PCB 的差异 ?????????????????????????????????????????????????????????????????．106
3．2．4 理想与实际功率电路的差异?????????????????????????????????????????????????????????????．107
3．2．5 理想与实际的差异分析???????????????????????????????????????????????????????????????????．110
3．3 损耗与散热 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．116
3．3．1 电力电子变换器损耗的组成?????????????????????????????????????????????????????????????．116
3．3．2 电力电子变换器中常用元器件的损耗模型分析?????????????????????????????????????．118
3．3．3 散热的必要性 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．125
3．3．4 常用散热方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．126
3．3．5 功率器件的散热和安装方法?????????????????????????????????????????????????????????????．127
3．4 应力降额 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．141
3．4．1 应力系数、设计裕量及安全裕量之间的关系????????????????????????????????????????．142
3．4．2 工作环境 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．142
3．4．3 典型元器件的额定值和应力系数???????????????????????????????????????????????????????．143
3．4．4 机械应力 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．148
3．5 电磁干扰 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．149
3．5．1 EMC 设计方法 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．149
3．5．2 电磁干扰形成的三要素???????????????????????????????????????????????????????????????????．150
3．5．3 电磁干扰源的特性?????????????????????????????????????????????????????????????????????????．152
3．5．4 电磁干扰传播特性?????????????????????????????????????????????????????????????????????????．153
3．5．5 EMC 设计要点 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．157
3．6 可靠性与寿命?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．160
3．6．1 平均无故障时间????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．160
3．6．2 保修成本 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．162
3．6．3 寿命期望和失效标准??????????????????????????????????????????????????????????????????????．163
3．6．4 验证可靠性测试????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．164
3．6．5 加速寿命试验 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．165
3．7 小结 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．166
思考题和习题???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．166
第 4 章印制电路板的一般设计方法 ????????????????????????????????????????????????????????????????????167
4．1 PCB 简介及设计基础 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．167
4．1．1 PCB 及互连 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．167
4．1．2 PCB 设计基础 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．172
4．2 PCB 的一般设计流程与方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????．179
4．3 PCB 设计规范 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．184
4．3．1 PCB 工程设计的基本原则 ???????????????????????????????????????????????????????????????．184
4．3．2 PCB 设计的工艺要求 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????．185
4．3．3 回路相关设计注意事项???????????????????????????????????????????????????????????????????．191
4．3．4 焊盘设计 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．193
4．3．5 PCB 标注要求 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．196
4．4 PCB 的热设计 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．197
4．4．1 PCB 热传导特性 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????．198
4．4．2 PCB 敷铜准则 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．198
4．4．3 热过孔及其设计注意点???????????????????????????????????????????????????????????????????．199
4．4．4 GaN 器件散热实例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????．201
4．5 小结 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．203
思考题和习题???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．204
第 5 章电力电子变换器的参数优化设计 ??????????????????????????????????????????????????????????????205
5．1 电力电子变换器参数的传统设计方法???????????????????????????????????????????????????????????．205
5．1．1 传统设计方法介绍?????????????????????????????????????????????????????????????????????????．205
5．1．2 传统设计方法的缺陷??????????????????????????????????????????????????????????????????????．205
5．2 电力电子变换器参数的优化设计思想及过程??????????????????????????????????????????????????．207
5．2．1 优化设计思想 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．207
5．2．2 优化设计过程 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．207
5．3 电力电子变换器参数优化设计实例分析????????????????????????????????????????????????????????．208
5．3．1 数学模型的建立????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．209
5．3．2 数学模型的改进????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．211
5．3．3 优化设计结果与分析??????????????????????????????????????????????????????????????????????．221
5．4 小结 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．226
思考题和习题???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．226
第 6 章电力电子变换器的一般调试与排故方法 ?????????????????????????????????????????????????????227
6．1 电力电子变换器调试的基本问题?????????????????????????????????????????????????????????????????．227
6．1．1 调试的定义 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．227
6．1．2 调试的分类 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．227
6．1．3 调试的目的 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．229
6．1．4 调试前应做的准备工作???????????????????????????????????????????????????????????????????．229
6．1．5 调试的一般要求????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．231
6．1．6 调试的一般步骤????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．232
6．1．7 常见故障及产生原因??????????????????????????????????????????????????????????????????????．235
6．1．8 调试中所遇故障的一般检测方法???????????????????????????????????????????????????????．236
6．2 典型电力电子变换器的调试过程?????????????????????????????????????????????????????????????????．244
6．2．1 反激变换器 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．245
6．2．2 三相 PMSM 电机驱动 ????????????????????????????????????????????????????????????????????．248
6．3 典型电力电子变换器调试与排故实例分析?????????????????????????????????????????????????????．248
6．3．1 GaN 基桥臂双脉冲电路调试排故实例分析 ??????????????????????????????????????????．248
6．3．2 三管 Buck-Boost 电路调试与排故分析????????????????????????????????????????????????．255
6．3．3 交错并联 Boost 变换器调试排故实例分析 ???????????????????????????????????????????．263
6．4 小结 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．267
思考题和习题???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．268
参考文献 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????269