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電力電子變換器實用分析與設計(創新創業類系列教材) 版權信息
- ISBN:9787121433764
- 條形碼:9787121433764 ; 978-7-121-43376-4
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>>
電力電子變換器實用分析與設計(創新創業類系列教材) 內容簡介
本書針對電力電子變換器設計的實際問題,介紹了變換器的一般設計流程、典型功能電路原理與主要元器件特性,闡述了變換器中理想與實際的差異及非理想因素產生的影響;介紹了印制電路板的一般設計流程與方法,闡述了變換器優化設計的一般方法及典型實例;*后介紹了變換器調試排故的一般方法及典型案例分析。
電力電子變換器實用分析與設計(創新創業類系列教材) 目錄
1.1 電力電子變換器的一般設計流程????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.1
1.2 電力電子變換器的技術指標和分析??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.2.1 電力電子變換器的技術指標????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.2.2 技術指標分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.8
1.3 總體方案論證????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.8
1.4 具體電路設計????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10
1.5 電路仿真 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.11
1.6 電磁兼容設計????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????13
1.6.1 電磁兼容概念 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????13
1.6.2 常用的抑制電磁干擾的措施????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????14
1.6.3 電磁兼容測試 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????16
1.7 PCB 及結構設計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????16
1.8 建立試驗平臺????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????17
1.9 前期調試 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????18
1.10 優化設計????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????19
1.11 后期整機調試 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????20
1.12 生產準備????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21
1.13 小結????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21
思考題和習題????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????22
第 2 章 電力電子變換器的功能電路、元器件與理想原理分析??????????????????????????????????????????????????????????????????????.23
2.1 電力電子變換器的功能電路????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????23
2.1.1 不隔離式 DC/DC 變換器????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????25
2.1.2 隔離式 DC/DC 變換器??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31
2.2 電力電子變換器的典型元器件??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????35
2.2.1 主功率電路的元器件??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????35
2.2.2 控制芯片 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????37
2.2.3 常用邏輯芯片 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????38
2.2.4 電流檢測元件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????48
2.2.5 溫度檢測元件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52
2.3 電力電子變換器的穩態原理分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????55
2.3.1 電感和電容的理想特性分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????55
2.3.2 功率電路穩態原理分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????59
2.3.3 穩態閉環分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????74
2.4 小結 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????81
思考題和習題????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????81
第 3 章 電力電子變換器中的實際問題 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.83
3.1 實驗波形與理想原理分析不同所引發的思考??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????83
3.1.1 驅動電路典型波形????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????83
3.1.2 雙脈沖測試電路中功率開關管典型開關特性波形??????????????????????????????????????????????????????????????????????????84
3.1.3 反激變換器典型波形??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????85
3.2 理想與實際的差異????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????87
3.2.1 理想與實際功率器件的差異????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????87
3.2.2 理想與實際電抗元件的差異??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.100
3.2.3 理想與實際 PCB 的差異 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.106
3.2.4 理想與實際功率電路的差異??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.107
3.2.5 理想與實際的差異分析??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.110
3.3 損耗與散熱 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.116
3.3.1 電力電子變換器損耗的組成??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.116
3.3.2 電力電子變換器中常用元器件的損耗模型分析??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.118
3.3.3 散熱的必要性 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.125
3.3.4 常用散熱方法 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.126
3.3.5 功率器件的散熱和安裝方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.127
3.4 應力降額 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.141
3.4.1 應力系數、設計裕量及安全裕量之間的關系????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.142
3.4.2 工作環境 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.142
3.4.3 典型元器件的額定值和應力系數??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.143
3.4.4 機械應力 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.148
3.5 電磁干擾 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.149
3.5.1 EMC 設計方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.149
3.5.2 電磁干擾形成的三要素??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.150
3.5.3 電磁干擾源的特性??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.152
3.5.4 電磁干擾傳播特性??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.153
3.5.5 EMC 設計要點 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.157
3.6 可靠性與壽命??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.160
3.6.1 平均無故障時間????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.160
3.6.2 保修成本 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.162
3.6.3 壽命期望和失效標準????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.163
3.6.4 驗證可靠性測試????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.164
3.6.5 加速壽命試驗 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.165
3.7 小結 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.166
思考題和習題??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.166
第 4 章 印制電路板的一般設計方法 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????167
4.1 PCB 簡介及設計基礎 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.167
4.1.1 PCB 及互連 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.167
4.1.2 PCB 設計基礎 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.172
4.2 PCB 的一般設計流程與方法 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.179
4.3 PCB 設計規范 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.184
4.3.1 PCB 工程設計的基本原則 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.184
4.3.2 PCB 設計的工藝要求 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.185
4.3.3 回路相關設計注意事項??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.191
4.3.4 焊盤設計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.193
4.3.5 PCB 標注要求 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.196
4.4 PCB 的熱設計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.197
4.4.1 PCB 熱傳導特性 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.198
4.4.2 PCB 敷銅準則 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.198
4.4.3 熱過孔及其設計注意點??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.199
4.4.4 GaN 器件散熱實例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.201
4.5 小結 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.203
思考題和習題??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.204
第 5 章 電力電子變換器的參數優化設計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????205
5.1 電力電子變換器參數的傳統設計方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.205
5.1.1 傳統設計方法介紹??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.205
5.1.2 傳統設計方法的缺陷????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.205
5.2 電力電子變換器參數的優化設計思想及過程????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.207
5.2.1 優化設計思想 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.207
5.2.2 優化設計過程 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.207
5.3 電力電子變換器參數優化設計實例分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.208
5.3.1 數學模型的建立????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.209
5.3.2 數學模型的改進????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.211
5.3.3 優化設計結果與分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.221
5.4 小結 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.226
思考題和習題??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.226
第 6 章 電力電子變換器的一般調試與排故方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????227
6.1 電力電子變換器調試的基本問題??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.227
6.1.1 調試的定義 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.227
6.1.2 調試的分類 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.227
6.1.3 調試的目的 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.229
6.1.4 調試前應做的準備工作??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.229
6.1.5 調試的一般要求????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.231
6.1.6 調試的一般步驟????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.232
6.1.7 常見故障及產生原因????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.235
6.1.8 調試中所遇故障的一般檢測方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.236
6.2 典型電力電子變換器的調試過程??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.244
6.2.1 反激變換器 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.245
6.2.2 三相 PMSM 電機驅動 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.248
6.3 典型電力電子變換器調試與排故實例分析??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.248
6.3.1 GaN 基橋臂雙脈沖電路調試排故實例分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.248
6.3.2 三管 Buck-Boost 電路調試與排故分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.255
6.3.3 交錯并聯 Boost 變換器調試排故實例分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.263
6.4 小結 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.267
思考題和習題??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.268
參考文獻 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????269
電力電子變換器實用分析與設計(創新創業類系列教材) 作者簡介
秦海鴻,南京航空航天大學自動化學院副教授,長期從事航空航天、軍事裝備用電源系統及電機驅動系統,以及第三代半導體器件應用研究與開發工作,近年來參與及承擔國家自然科學基金重點項目、教育部博士點基金、寬禁帶電力電子器件國家重點實驗室開放基金、臺達科教基金重點項目、航空單位及相關企業合作項目等多項課題研究任務。發表學術論文80余篇,授權發明專利12項,出版專著及教材《多電飛機的電氣系統》、《碳化硅電力電子器件原理與應用》、《氮化鎵電力電子器件原理與應用》、《混合勵磁電機的結構與原理》、《電機設計及實例》。江蘇省電子學會電源專業委員會秘書長、中國電源學會高級會員、以及IEEE Transactions on Power Electronics,《中國電機工程學報》、《南京航空航天大學學報》、《電源學報》等期刊的審稿專家。
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