電力電子學與能源變換系統——概論與硬開關變換器

《電力電子學與能源變換系統——概論與硬開關變換器》是2017年1月電子工業出版社出版的圖書，作者是劉鹿生。

基本介紹

• 中文名：電力電子學與能源變換系統——概論與硬開關變換器
• 作者：劉鹿生
• 出版時間：2017年1月
• 出版社：電子工業出版社
• 頁數：624 頁
• ISBN：9787121301667
• 定價：118 元
• 開本：16 開

內容簡介

本書主要講述電力電子學與能源變換的相關知識，包括理論、設計和套用，涉及基本知識、套用實踐、電路設計和最新發展。闡述電力電子學的關鍵內容，從基本元器件及其工作原理，到當前經典的硬開關與軟開關DC-DC變換器、整流器和逆變器。全書共分4章：第1章簡要闡述能源變換的主要內容；第2章集中於開關型變換器建模的綜合研究；第3章詳細討論了硬開關變換器，電壓驅動與電流驅動的推挽，半橋和全橋變換器等器件；第4章主要講述電流倍加，三倍與倍增整流器，電壓倍加與倍增整流器。每章的內容都是逐步提高難度的，同時章末給出該章的小結和習題及答案。

圖書目錄

目 錄

第1章 概論

1.1 能源變換電子電路的套用領域

1.1.1 信息和電信產業的套用

1.1.2 可再生能源變換的套用

1.1.3 未來的能源變換——燃料電池

1.1.4 電動車輛

1.1.5 電子顯示裝置的套用

1.1.6 音頻放大器

1.1.7 攜帶型電子設備

1.1.8 高電壓物理實驗和粒子加速器的套用

1.1.9 照明技術

1.1.10 AC-AC變頻器

1.1.11 電力系統調節

1.1.12 製造業的能源回收

1.1.13 航空航天的套用

1.1.14 國防套用

1.1.15 傳動和大功率工業的套用

1.1.16 電力電子電路的分類

1.2 電力電子電路工作的基本原理

1.3 功率電路的基本組成： 功率半導體開關和無源電抗元件

1.3.1 不可控開關——功率二極體

1.3.2 半可控開關（晶閘管）

1．3．3 可控開關

1.3.4 氮化鎵（GaN）開關技術

1.3.5 功率開關的能耗

1.3.6 無源電抗元件

1.3.7 超級電容器

1.4 占空比控制的恆定開關頻率變換器的基本穩態分析

1.4.1 基本DC-DC變換器的輸入/輸出電壓比

1.4.2 連續和斷續導通工作模式

1.4.3 基本變換器的元件設計

1.4.4 占空比控制（PWM）的控制器

1.4.5 變換效率， 硬開關和軟開關

1.5 開關電容（SC）變換器簡介

1.6 頻率控制的變換器

1.6.1 諧振變換器

1.6.2 準諧振變換器（QRC）

1.7 AC-DC整流器和DC-AC逆變器概述

1.7.1 整流器

1.7.2 逆變器

1.8 範例分析

1.8.1 範例1

1.8.2 範例2

1.8.3 範例3

1.9 本章小結

習題

參考文獻

第2章 DC-DC變換器建模

2.1 功率級建模的目的

2.2 平均狀態空間方程和低紋波近似（時間線性化）

2.3 針對CCM工作的變換器， 基於平均狀態空間方程的直流電壓增益和

交流小信號開環傳遞函式

2.3.1 直流電壓增益和交流開環幹線負載電壓的傳遞函式

2.3.2 小信號近似的占空比輸出電壓的交流傳遞函式

2.3.3 CCM工作的Boost、 Buck以及Buck-Boost變換器的直流增益和交流小信號開環

傳遞函式

2.3.4* CCM工作的Boost、 Buck以及Buck-Boost變換器的圖解平均模型

2.3.5* CCM工作的DC-DC變換器正則圖解的平均模型

2.4 針對DCM工作的變換器， 基於平均狀態空間方程的直流電壓增益和

交流小信號開環傳遞函式

2.4.1 降階的平均模型

2.4.2* 全階平均模型

2.5* 平均PWM開關模型

2.5.1 連續導通模式（CCM）工作的變換器的平均PWM開關模型

2.5.2 斷續導通模式（DCM）工作的變換器的平均PWM開關模型

2.6 開關電阻和二極體正向電壓的平均模型， PWM平均模型

2.6.1 開關直流電阻和二極體正向電壓的平均模型

2.6.2 PWM平均模型

2.7* 準諧振變換器的直流和小信號分析用平均諧振開關模型

2.7.1 零電流（ZC）諧振開關的平均模型

2.7.2 零電壓（ZV）諧振開關的平均模型

2.7.3 ZCS準諧振變換器的直流分析和開環小信號傳遞函式

2.7.4 ZVS準諧振變換器的直流分析和開環小信號傳遞函式

2.8 電力電子電路仿真和計算機輔助設計

2.9 範例分析

2.10 本章小結

習題

參考文獻

第3章 傳統DC-DC PWM硬開關變換

3.1 Buck DC-DC PWM硬開關變換器

3.1.1 電感器直流阻抗的影響

3.1.2 邊界控制

3.1.3 考慮電感電流紋波以及電容ESR時， CCM工作的Buck變換器的損耗計算

3.1.4 CCM工作的Buck變換器設計

3.1.5 帶輸入濾波器的Buck變換器

3.1.6 DCM工作的Buck變換器的穩態分析綜述

3.1.7 DCM工作的Buck變換器設計

3.1.8* Buck變換器動態回響的特點

3.2 Boost DC-DC PWM硬開關變換器

3.2.1 穩態CCM工作的Boost變換器

3.2.2 穩態DCM工作的Boost變換器

3.2.3* Boost變換器動態回響的特點

3.3 Buck-Boost DC-DC PWM硬開關變換器

3.3.1 穩態CCM工作的Buck-Boost變換器

3.3.2 穩態DCM工作的Buck-Boost變換器

3.3.3* Buck-Boost變換器動態回響的特點

3.4 uk升降壓型(Boost-Buck)DC-DC PWM硬開關變換器

3.4.1 uk變換器的推導和開關工作

3.4.2 CCM工作的uk變換器的穩態分析及設計

3.4.3* 存在寄生電阻的uk變換器直流電壓增益和交流小信號特性

3.4.4 設計實例和市售uk變換器

3.4.5* uk變換器的DCM工作

3.4.6* 帶耦合電感的uk變換器

3.5 SEPIC PWM硬開關變換器

3.5.1 CCM工作的SEPIC變換器

3.5.2 CCM工作的SEPIC變換器的穩態分析

3.5.3* CCM工作的SEPIC變換器的小信號分析

3.5.4 市售SEPIC變換器： 實例研究

3.5.5* DCM工作的SEPIC變換器

3.5.6* DICM工作的SEPIC變換器的交流分析

3.5.7* 隔離型SEPIC變換器

3.6 Zeta(反向SEPIC)PWM硬開關變換器

3.6.1 CCM工作的Zeta變換器

3.6.2 CCM工作的Zeta變換器的穩態分析

3.6.3* CCM工作的SEPIC變換器的小信號分析

3.6.4 設計案例和範例分析

3.6.5* DCM工作的Zeta變換器

3.6.6* 隔離型Zeta變換器

3.7 正激變換器（正向變換器）

3.7.1 DC-DC變換器結構中高頻變壓器的作用

3.7.2 正激變換器的推導

3.7.3 CCM工作的正激變換器

3.7.4 DCM工作的正激變換器和CCM與DCM的設計考慮

3.7.5* 多路輸出正激變換器

3.7.6* 其他的磁芯復位策略

3.7.7 實用設計案例： 範例分析

3.8* 隔離型uk變換器

3.9 反激變換器

3.9.1 反激變換器推導

3.9.2 反激變換器的CCM和DCM工作

3.9.3 耦合電感器漏感的影響

3.9.4* 反激變換器的小信號模型

3.9.5 反激變換器的設計： 範例分析——實際考慮

3.10 推挽變換器

3.10.1 降壓型的推挽變換器（電壓驅動）

3.10.2 CCM下的推挽變換器

3.10.3 推挽變換器中的非理想因素

3.10.4 DCM工作

3.10.5* 升壓型的推挽變換器（電流驅動）

3.10.6 設計實例

3．11 半橋變換器

3.11.1 Buck半橋變換器拓撲

3.11.2 CCM工作

3.11.3 輸入到輸出電壓變換比和CCM工作的半橋變換器設計

3.11.4 實際問題

3.11.5 DCM工作

3.11.6* 電流驅動半橋變換器

3.12 全橋變換器

3.12.1 全橋拓撲

3.12.2 Buck全橋變換器的CCM工作

3.12.3 輸入/輸出電壓變換比和CCM工作的Buck全橋變換器的設計

3.12.4 實際問題

3.12.5* 其他電晶體控制方式： 移相控制

3.12.6* 電流驅動型全橋變換器

3.13 本章小結

習題

參考文獻

第4章 DC-DC變換器的衍生結構

4.1 推挽、 半橋和全橋變換器的倍流整流器（Current Doubler Rectifier, CDR）

4.1.1 倍流整流器的周期運行

4.1.2 具有倍流整流器（CDR）的變換器的電壓變換比

4.1.3 電流紋波率

4.1.4* 其他結構的倍流整流器(CDR)

4.1.5 倍流整流器的缺點

4.1.6* 三倍流或多倍流整流器

4.2 倍壓和多倍壓整流器

4.2.1 全波橋式倍壓整流器

4.2.2 Greinacher倍壓整流器

4.2.3 三倍壓器及常規的Cockcroft-Walton多倍壓器

4.2.4* 單電容倍壓器

4.2.5 斐波那契開關電容多倍壓器

4.2.6 分壓器

4.2.7* “經濟”電源和4×8電源

4.3 二次變換器

4.3.1 二次Buck變壓器

4.3.2* Buck-Boost二次變換器（占空比＜0.5）

4.4* 雙開關Buck-Boost變換器

4.4.1 升降壓交錯式雙開關Buck-Boost變換器

4.4.2 正輸出電壓的Z源Buck-Boost變換器

4.5* 開關電容/開關電感集成的基本變換器

4.5.1 基於開關電容/開關電感結構的變換器系列

4.5.2 KY變換器

4.5.3 Watkin-Johnson變換器

4.6* Sheppard-Taylor變換器

4.6.1 連續導通模式（CCM）工作

4.6.2 斷續導通模式（DCM）工作

4.6.3 隔離型Sheppard-Taylor變換器

4.7* 有源開關電壓應力低的變換器

4.7.1 具有Vin/2初級開關電壓應力的四開關全橋型變換器

4.7.2 初級側開關應力為三分之一輸入電壓的變換器

4.7.3 三電平Boost變換器

4.8* 電感帶抽頭的變換器

4.8.1 電感帶抽頭的Buck變換器和VRM（電壓調節模組）

4.8.2 電感帶抽頭的Boost變換器

4.9* 有中心抽頭電感的電流驅動雙橋變換器

4.10 本章小結

習題

參考文獻

術語表