书名：电源变换技术
书号：978-7-5239-0313-1
定价：68元
作者：卢闻州 沈锦飞
出版时间：2025-11-13
出版社：中国电力出版社
页码： 316    字数(千字)：490
开本：16开    版次：1    印次：1

品牌介绍

中国电力出版社成立于 1951 年，作为中国成立最早的中央科技出版社之一，曾隶属于水利电力部、能源部、电力工业部、国家电力公司，现为国家电网公司所属的科技出版社，在电气技术专业出版领域享有极高的声誉。该社作为以图书出版为主体，音像、电子出版物、期刊、网络出版共同发展的大型出版企业，以强大的出版资源和高素质的专业队伍，致力于向读者提供包括电力工程、电气工程、建筑工程、电子技术、信息技术、外语、大中专教材、家教等学科门类齐全的权威出版物，也竭力为广大师生提供精品教材，是教育部和北京市教委规划教材的出版基地之一。

编辑推荐

本书为新形态教材，配套资源丰富，题库练习便于学生检验

产品特色

1.重视电源变换技术基础：基本电源变换电路原理分析和实际电源变换电路应用实现讲解 2.重视知识的学以致用：基本电源变换电路原理的matlab仿真案例，实际电源变换电路应用的SPICE仿真案例； 3.重视面向电子设计竞赛电源题的案例分析； 重视新形态教材的资源建设：课程基本知识点的短视频讲解、课件、随堂习题、matlab仿真和SPICE仿真的源程序、工程案例、赛题案例等

作者介绍

江南大学物联网工程学院副教授、硕士生导师。2013年毕业于东南大学电气工程学院电气工程专业，获工学博士学位。曾在新加坡南洋理工大学访问研究。主要研究方向包括电力电子变流控制、无线电能传输技术、新能源发电与控制、有源配电网保护与控制技术等。讲授《供配电技术》《电力变换技术》等课程，参编《供配电技术》和《电源变换技术及应用》2本教材，研究探索微信公众号辅助教学，主持校虚拟仿真、课程建设和课程思政教改项目各1项，获校教学成果二等奖1项。目前在国内外学术期刊、会议发表论文50余篇，其中第一或通讯作者SCI论文8篇、EI论文16篇。授权国家发明专利11项、美国发明专利1项。主持国网和企业横向课题多项，主持国家自然科学基金青年项目、中国博后基金面上项目一等资助、江苏省博后基金项目B类资助等。获轻工业联合会科技进步奖二等奖、全国商业联合会科技进步奖一等奖。

内容介绍

面向工程和案例教学，通过配合纸质书的新形态教材资源的建设，提升学习兴趣、拓宽知识视野；通过原理的matlab仿真和电路的SPICE仿真，来加深对于电源变换基础原理和应用电路的理解深度；通过工程和赛题案例分析，以加强对于解决实际电源问题的训练效果。 第1部分：电源变换基础，含基本电路、基本组成、基本元件、基本原理、基本软件等 第2部分：电源变换应用，含PFC、开关电源、调速、UPS、谐振式逆变等应用电源 第3部分：电源变换案例，含赛题案例、仿真案例、工程案例
本书适用于本书适用于电气工程及其自动化专业、自动化专业和其他相关专业的本科生和研究生,也可供相关专业教师 或工程技术人员参考使用。

前言

电源变换技术是电力电子领域中一门偏向工程应用技术的课程。电源变换的功能是实现 电能的变换与功率的传递,将供电电源变换为用电设备所需要的各种电源。电源变换技术是 一种技术含量高、涉及知识范围宽、更新换代快的电力电子技术,已广泛应用于工业、能 源、电力、交通、信息、航空、航天、国防、文化、教育等领域。 电源变换装置位于供电电源与用电设备或负载之间。供电电源分为交流电源与直流电 源,交流电源主要由电网提供,其电压等级和交流频率是固定的。用电设备或负载也有直流 和交流之分,有各种电压和频率要求。电源变换装置就是将供电电源变换成直流或交流、各 种电压和各种频率,向用电设备或负载提供优质电能的变换装置。电源变换装置是一种应用 各类器件,包括 RCL器件、半导体器件、集成电路器件等组合成各类功能电路和功率拓扑, 从而实现电源变换各项功能的复杂装置。 电源变换技术涉及电力电子技术、工程电磁场、现代电子技术、计算机技术、自动控制 技术等多个领域。随着科学技术的发展,电源变换技术与现代控制理论、材料科学、微处理 器、物联网、电力系统、电机工程和微电子技术等新兴领域进一步融合,呈现出智能化、高 效化和集成化的发展趋势。电源变换技术已逐渐发展成为一门多学科交叉的综合性技术。 电源变换技术与波形整形和变换息息相关,例如其可对电网的电压、电流、频率、相位 等参数实现精确控制和高效处理,以及能够实现大功率电能的电压与频率变换。电源变换技 术及其产业不仅对高新技术的发展提供了有力支持,还为节能减排、降低资源消耗及提高生 产效率提供了强有力的技术保障。展望未来,电源变换技术的不断进步将在绿色能源开发、 高效能源利用和新型电力系统构建等方面发挥越来越重要的作用。 电源变换技术的发展离不开新理论、新技术的指导,在基础理论方面,谐振变换、移相 谐振、零开关 PWM、功率因数校正、同步整流等拓扑与控制相结合推动了技术的快速迭 代;在器件应用方面,IGBT、MOSFET、智能功率模块 (IPM)、超快恢复二极管、宽禁 带半导体器件等开关器件,以及无感电容器、无感电阻器、新型铁氧体、非晶和微晶软磁合 金等新型器件和材料的应用,推动了电源变换装置的升级换代;在系统集成方面,控制电 路、驱动电路、保护电路采用集成组件,控制电路采用全数字化,控制手段采用微处理器和 单片机等组成的软件控制方式,以及用单片电源和模块电源取代整机电源等,简化了电源变 换系统的设计,提高了系统智能化水平。 电源变换技术是电力电子技术的后续课程,主要介绍电源变换技术的基本概念、应用电 路和拓展。 本书是作者在多年电源变换技术教学和科研的基础上,综合电源变换技术及应用的发展 编写而成,力求使本书内容具有科学性、实用性和前瞻性。 本书分为基础篇、应用篇和拓展篇,共14章。 基础篇为1~5章。第1章为电源变换基本概念,介绍电源变换系统、技术指标、波形整形及安全性与可靠性方面的基础知识;第2章为电源变换基本器件,包括 RCL 器件、半 导体器件、集成电路类器件等;第3章为电源变换基本功能电路,包括基本功能电路单元以 及主电路和辅助电路功能电路;第4章为电源变换基本功率拓扑,包括 AC-DC、DC-DC、 DC-AC三种基本拓扑的参数计算和器件选择,以及多种其他拓扑的结构与应用,如同步整 流、双向、多电平、多单元拓扑等;第5章为电源变换基本技能,介绍从事电源变换设计所 需的文档阅读技能、软件使用技能、硬件测试技能和系统开发技能。 应用篇为第6~10章。第6章为高功率因数 AC-DC变换电路,包括单相和三相功率因 数校正电路,以及 PWM 高频整流电路;第7章为开关电源应用电路,包括正激和反激式开 关电源、半桥和全桥开关电源;第8章为调速系统变换电源,包括 PWM 脉宽调制直流调速 变换电源和交流调速变频电源;第9章为 UPS不间断电源,包括 UPS的特点和形式以及在 线式 UPS的结构与工作原理;第10章为负载谐振式逆变电源,包括串联谐振式逆变电源、 并联谐振式逆变电源及其他谐振电源。 拓展篇为第11~14章。第11章为新型电力系统用电源变换技术,从源、网、荷、储四 个角度探讨新型电力系统中的电源变换技术;第12章为无线电能传输用电源变换技术,分 析磁耦合谐振式 WPT 系统基本原理与电动汽车无线充电系统实例;第13章为基于半实物 仿真平台的数字电源快速开发系统,介绍开发系统的组成与开发实例;第14章为电源变换 类竞赛赛题案例,介绍典型电源赛题案例。 本书除涵盖上述章节内容外,还在作者个人公众号 “源行者”中提供了多样化的新形态 课程资源,包括课件、随堂测试题库、案例、知识点讲解视频等,旨在为读者朋友提供更加 丰富、直观、高效的学习体验。这些新系统课程资源不仅将丰富本书内容,还将努力为读者 朋友自主学习或教师教学提供强有力的支撑。 本书由江南大学卢闻州、沈锦飞编著。 在此对本书所附参考文献的作者表示衷心感谢,对参加本书编写的研究生王祥州、陈梦 舟、方为、王殊豪、吴星宝、刘文泽等 (排名不分先后)所做的工作表示衷心感谢,对本书 提供大力支持和帮助的学校学院领导和老师表示衷心感谢。衷心感谢学校教学改革项目对本 书的资助 (JG2302018)。 北方工业大学周京华教授在审阅本书时提出了许多宝贵意见,作者在此表示衷心感谢。 限于作者学识,再加上时间仓促,书中难免存在疏漏与不足之处,殷切希望广大读者朋 友通过公众号 “源行者”进行留言 (例如在具体文章后或勘误表后留言),提出您的宝贵意 见与建议。 愿本书能为广大读者朋友在电源变换技术领域的学习和研究提供助益。 源行者 配套资源 卢闻州 沈锦飞 2025年1月 于江南大学

目录

前言
绪论 1
01 电源变换技术基础 1
011 基本概念 1
012 基本器件 2
013 基本功能电路 2
014 基本功率拓扑 2
015 基本技能 2
02 电源变换技术应用与拓展 3
021 电源变换应用电路 3
022 电源变换技术的拓展 4
第一篇 基 础 篇
第1章 电源变换基本概念 7
11 电源变换系统 7
111 输入端供电形式 7
112 输出端用电形式 8
113 电源变换装置 9
12 技术指标 10
121 电气指标 11
122 安全和可靠性指标 12
123 其他技术指标 13
13 波形整形 14
131 常见波形 15
132 核心环节的波形整形 15
133 输入端的波形整形 16
134 输出端的波形整形 17
14 安全与可靠性 17
141 物理量的时空限值 18
142 安全保护方法 19
143 可靠性设计 20
15 本章小结 21 16 习题与思考题 22
第2章 电源变换基本器件 23
21 RCL器件 23
211 导体类器件 (电阻 R) 23
212 电场类器件 (电容 C) 24
213 磁场类器件 (电感 L、变压器 T) 26
22 半导体器件 28
221 基本原理 28
222 二极管 29
223 三极管 30
224 晶闸管 31
225 MOS管 31
226 IGBT 32
227 其他半导体器件 32
23 集成电路类器件 33
231 基本信号处理芯片 33
232 驱动芯片 34
233 控制芯片 36
234 稳压芯片 37
24 其他器件 38
241 物理量采集 38
242 物理量连接与转换 39
243 物理量超限保护 40
25 本章小结 41
26 习题与思考题 41
第3章 电源变换基本功能电路 42
31 基本功能电路单元 42
311 常见 RCL电路 42
312 半导体器件电路 44
313 常见运放电路 45
32 主电路功能电路 47
321 中间环节功能电路 47
322 输入环节功能电路 50
323 输出环节功能电路 51
33 辅助电路功能电路 52
331 采样调理电路 52
332 反馈控制电路 54
333 驱动电路 55
34 本章小结 63 35 习题与思考题 63
第4章 电源变换基本功率拓扑 65
41 ACDC 65
411 二极管不控整流 65
412 晶闸管可控整流 68
413 输出电流型整流电路滤波电感计算 72
414 输出电压型整流电路滤波电容计算 77
42 DCDC 80
421 单管不隔离 DCDC变换器参数计算与器件选择 80
422 单管隔离 DCDC变换器参数计算与器件选择 86
43 DCAC 91
431 电压型逆变电路的参数计算与器件选择 91
432 电流型逆变电路的参数计算与器件选择 94
44 其他拓扑 95
441 同步整流拓扑 95
442 双向拓扑 95
443 多电平拓扑 96
444 多单元拓扑 97
45 本章小结 101
46 习题与思考题 101
第5章 电源变换基本技能 102
51 文档阅读技能 102
511 产品说明书 102
512 标准文本 103
513 其他技术文档 104
52 软件使用技能 105
521 计算辅助软件 105
522 电路仿真软件 107
523 多物理场仿真软件 109
524 电路绘制软件 111
53 硬件测试技能 112
531 基本工具 112
532 基础仪器 113
533 PCB测试 113
54 系统开发技能 114
541 工程化研发设计流程 114
542 半实物算法开发流程 115
55 本章小结 116
56 习题与思考题 117第二篇 应 用 篇
第6章 高功率因数 ACDC变换电路 119
61 单相功率因数校正电路 120
611 单相 Boost功率因数校正电路 120
612 单相 Boost功率因数校正电路实例 125
613 单相软开关功率因数校正电路 126
614 单相反激式功率因数校正电路 130
62 三相功率因数校正电路 131
621 单开关三相功率因数校正电路 131
622 多开关三相功率因数校正电路 133
63 PWM 高频整流电路 134
631 单相 PWM 高频整流电路 135
632 三相 PWM 高频整流电路 137
64 本章小结 138
65 习题与思考题 139
第7章 开关电源应用电路 140
71 单端正激式开关电源电路 141
711 两开关管单端正激式变换器原理 141
712 两开关管单端正激式开关电源实例 142
72 单端反激式开关电源电路 144
721 基于 TOPSwitch的反激式开关电源电路原理 145
722 基于 TOPSwitch的多路输出反激式开关电源实例 145
73 半桥变换式开关电源电路 147
731 半桥变换式开关电源电路基本组成 147
732 SG3525控制的500W 半桥变换器开关电源实例 148
74 全桥移相变换器开关电源电路 150
741 全桥移相功率变换器开关电源电路基本组成 150
742 UC3875控制的1kW 全桥移相变换器开关电源实例 152
743 全桥移相高功率因数开关电源 156
75 本章小结 158
76 习题和思考题 159
第8章 调速系统变换电源 160
81 PWM 脉宽调制直流调速变换电源 160
811 PWM 脉宽调制变换器直流调速原理 160
812 单极性驱动 H 桥 PWM 直流调速电源实例 163
82 交流调速变频电源 166
821 变频器技术性能 166 822 变频器结构组成 167
823 基于 MC3PHAC控制的三相交流调速电源实例 173
83 本章小结 175
84 习题和思考题 175
第9章 UPS不间断电源 176
91 UPS的特点和形式 176
911 发展特点 176
912 主要形式 177
92 在线式 UPS的结构及工作原理 180
921 在线式 UPS的主电路结构及工作原理 180
922 高频环节变换方式 UPS 185
923 基于 DSP的在线式 UPS 188
93 本章小结 192
94 习题与思考题 192
第10章 负载谐振式逆变电源 193
101 概述 193
1011 感应加热的基本原理 193
1012 谐振式负载的特点与负载匹配 194
102 串联谐振式逆变电源 197
1021 晶闸管可控整流串联谐振式中频逆变电源 197
1022 二极管整流直流斩波串联谐振式超音频逆变电源 201
1023 二极管整流调频功率控制串联谐振式逆变电源 205
1024 PWM 移相功率控制串联谐振式逆变电源 207
1025 脉冲密度调节功率控制串联谐振式逆变电源 210
103 并联谐振式逆变电源 214
1031 晶闸管可控整流并联谐振式逆变电源 214
1032 二极管整流直流斩波并联谐振式逆变电源 217
104 其他谐振电源 219
1041 串并联谐振式逆变电源 220
1042 超声波电源 221
1043 LLC电源 223
105 本章小结 224
106 习题与思考题 225
第三篇 拓 展 篇
第11章 新型电力系统用电源变换技术 227
111 源 227
1111 光伏发电用电源变换技术 227 1112 风力发电用电源变换技术 231
112 网 235
1121 输电网用电源变换技术 236
1122 配电网用电源变换技术 239
113 荷 242
1131 电动车用电源变换技术 242
1132 岸电/轨道交通用电源变换技术 244
114 储 246
1141 燃料电池用电源变换技术 246
1142 氢能相关电源变换技术 249
1143 储能电站用电源变换技术 251
115 本章小结 255
116 习题与思考题 255
第12章 无线电能传输用电源变换技术 256
121 概述 256
122 磁耦合谐振式 WPT 系统基本原理 257
1221 系统组成 257
1222 变换电路拓扑结构 258
1223 磁耦合谐振装置 260
1224 辅助电路 264
123 磁耦合谐振式电动汽车无线充电系统实例 265
1231 具有导磁体结构的传输线圈结构 265
1232 磁耦合谐振式电动汽车无线充电系统设计 266
1233 磁耦合谐振式电动汽车无线充电系统实例 269
124 本章小结 270
125 习题与思考题 270
第13章 基于半实物仿真平台的数字电源快速开发系统 272
131 概述 272
132 开发系统组成 273
133 开发实例 275
1331 变换器数学模型建立 275
1332 数字控制算法开发 277
1333 仿真验证 278
1334 实验验证 281
1335 后续工作 285
134 本章小结 286
135 习题与思考题 286
第14章 电源变换类竞赛赛题案例 288
141 概述 288 142 案例一:直流稳压电源 (1997) 289
1421 赛题内容 289
1422 方案论证 290
1423 电路设计 291
1424 测试结果 293
143 案例二:单相 ACDC变换电路 (2013) 294
1431 赛题内容 294
1432 方案论证 295
1433 电路设计 297
1434 程序设计 297
1435 测试结果 297
144 本章小结 299
145 习题与思考题 299
参考文献 300