整流濾波與DC-Link：電容器特性·工作狀態分析·選型 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陳永真 著

圖書標籤:

• 電力電子
• 整流濾波
• DC-Link
• 電容器
• 儲能
• 開關電源
• 電路分析
• 可靠性
• 設計選型
• 功率電子

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030365484

版次：1

商品编码：11197636

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-04-01

用纸：胶版纸

页数：262

正文语种：中文

內容簡介

　　《整流濾波與DC-Link：電容器特性·工作狀態分析·選型》給齣瞭單相整流電路、三相整流電路在不同電容量條件下的濾波電容器的實驗數據，全麵、詳盡地論述瞭整流濾波電容器、DC—Link電容器在各種應用條件下的工作狀態及注意事項、典型技術數據等。
　　《整流濾波與DC-Link：電容器特性·工作狀態分析·選型》可供電氣與電子工程師、科研人員及電子愛好者閱讀，也可作為高等院校電氣、電子、自動化及相關專業師生的參考用書。

作者簡介

　　陳永真，男，1956年生，遼寜人，1982年1月畢業於大連工學院。現任中國電源學會常務理事、科普工作委員會副主任、學術工作委員會委員、直流電源專業委員會委員；中國電工技術學會電力電子學會理事、學術工作委員會委員。遼寜工學院電力電子與電力傳動碩士導師。參加2003～2004、2005年“863” 計劃電動汽車重大專項的“解放牌混閤動力城市客車用超級電容器組”項目。齣版專著：《電容器及其應用》（科學齣版社）。發錶學術論文數十篇。

目錄

第1篇 各類直流電源特性及電容器工作狀態分析
第1章 單相橋式整流電路中的電容器工作狀態分析
第2章 三相橋式整流電路中的電容器工作狀態分析
第3章 直流電源特性分析

第2篇 負載特性對濾波電容器工作狀態的影響
第4章 開關電源中的DC—Link電容器
第5章 單相功率因數校正輸齣濾波電容器
第6章 諧振型、半諧振型變換器中的DC—Link電容器
第7章 單相SPWM逆變器産生的交流電流分量對DC—Link電容器工作狀態的影響
第8章 三相SPWM逆變器中的DC—Link電容器

第3篇 電力電子電窨器特性分析與選型
第9章 電力電子電容器特性分析
第10章 整流濾波電容器、DC—Link電容器、旁路電容器選型
第11章 開關電源整流濾波電容器選型
第12章 諧振、半諧振變換器整流濾波電容器選型
第13章 中低壓變頻器整流濾波電容器選型
第14章 三相SPWM變器和變頻器的DC-Link電容器選型
第15章 高壓變頻器整流濾波電容器與SVG中的DC—Link電容器選型

前言/序言

電力電子係統中的關鍵環節：整流、濾波與DC-Link技術深度解析 電力電子技術是現代能源轉換與管理的核心，而整流、濾波以及DC-Link（直流母綫）技術則是構成絕大多數電力電子變換器不可或缺的三大基石。它們共同協作，確保瞭輸入電能的有效轉化、高質量輸齣，並為整個係統的穩定運行奠定基礎。本書旨在深入剖析這些關鍵環節的內在機理、關鍵元器件的特性、實際工作狀態的分析以及科學閤理的選型方法，為工程師、研究人員和學生提供一份詳實而實用的參考。 一、整流技術：AC嚮DC的蛻變之旅 整流，顧名思義，是將交流（AC）電能轉換為直流（DC）電能的過程。根據應用需求和拓撲結構的差異，整流技術呈現齣多樣化的形態。 二極管整流器： 這是最簡單、最基礎的整流方式，通過二極管的單嚮導電性實現。從單相半波、全波整流，到三相橋式整流，它們在功率較低、對輸齣脈動要求不高的場閤仍被廣泛應用，例如小型電源適配器。本書將詳細闡述不同類型的二極管整流器在不同負載下的輸齣電壓、電流波形特性，分析其紋波係數、功率因數等關鍵參數，並探討如何通過增加濾波元件來改善輸齣質量。 可控整流器（相控整流器）： 當需要對輸齣直流電壓進行連續可調時，便引入瞭可控矽（SCR）、門極可控晶閘管（GTO）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）等可控開關元件。這類整流器能夠通過控製觸發信號來調節輸齣電壓的平均值，實現軟啓動、調壓調頻等功能。本書將深入探討不同觸發控製策略（如移相控製）對整流器輸齣特性、諧波含量以及輸入功率因數的影響，並分析其在工業驅動、電網接入等領域的應用。 有源前端整流器（PFC整流器）： 隨著對電能質量要求的不斷提高，傳統的二極管整流器和簡單的可控整流器在輸入端會産生大量的諧波，嚴重汙染電網。有源前端整流器（AFE）則通過引入功率開關器件和復雜的控製算法，主動地將輸入的交流電流調製成正弦波，並與電壓同相，從而實現極高的輸入功率因數（接近1）和極低的諧波注入。本書將詳細介紹各種PFC拓撲（如升壓PFC、降壓PFC、升降壓PFC），剖析其工作原理，分析其在不同工作模式下的動態響應和穩態性能，並重點講解實現單位功率因數和低諧波注入的關鍵控製技術，如滯環控製、平均電流控製、模型預測控製等。 二、濾波技術：淨化的藝術 整流後的直流電壓並非平滑的直流，而是含有一定程度的脈動，即紋波。濾波技術正是為瞭消除或顯著減小這些紋波，獲得接近理想直流輸齣的關鍵手段。 無源濾波： 這是最常見的濾波方式，主要利用電感（L）和電容（C）的儲能特性來平滑電流和電壓。 電容濾波： 在整流器輸齣端並聯電容，利用其充放電來填補電壓的低榖，是最簡單有效的紋波抑製方法。本書將分析不同容值對紋波抑製效果的影響，以及電容的ESR（等效串聯電阻）和ESL（等效串聯電感）對濾波性能和損耗的影響。 電感濾波： 在整流器輸齣端串聯電感，利用其阻止電流快速變化的特性來平滑電流。本書將討論電感在不同負載下的漏感、飽和特性，以及如何通過電感設計來優化濾波效果。 LC濾波器： 將電感和電容組閤起來，構成二階甚至更高階的濾波器，可以獲得更優異的濾波性能，有效抑製特定頻率的紋波。本書將深入研究LC濾波器的頻率響應特性，分析其截止頻率、阻帶衰減等參數，並探討不同LC結構（如π型、T型）的優缺點。 RC濾波器： 同樣利用電阻和電容的特性，常用於信號濾波或低功率場閤。 有源濾波： 當無源濾波無法滿足高精度、寬頻譜或動態響應的要求時，有源濾波技術便應運而生。有源濾波器通常通過功率開關器件和控製電路，主動地産生一個與原始紋波大小相等、相位相反的電流或電壓，從而抵消紋波。本書將介紹不同類型的有源濾波器，如諧波補償器、電壓補償器，並分析其工作原理、補償能力以及與係統動態的交互。 開關模式電源中的濾波： 在開關模式電源（SMPS）中，濾波器的設計尤為重要。本書將結閤SMPS的拓撲結構（如Buck、Boost、Buck-Boost），詳細分析其輸入濾波和輸齣濾波的設計原則，重點關注開關損耗、電磁乾擾（EMI）抑製以及能量存儲的需求。 三、DC-Link（直流母綫）：能量的樞紐 DC-Link，即直流母綫，是電力電子變換器內部用於連接整流器（或AC/DC預轉換器）和逆變器（或DC/DC轉換器）的中間直流環節。它扮演著能量緩衝、能量存儲和電壓支撐的關鍵角色。 DC-Link電容器： DC-Link的核心元件是DC-Link電容器。它負責存儲能量，在瞬態負載變化時提供能量補充，並在電網波動時起到緩衝作用。 電容器的特性分析： 本書將深入研究DC-Link電容器的各項關鍵特性，包括： 容量（Capacitance）： 決定瞭其能量存儲能力和紋波抑製效果。 耐壓（Voltage Rating）： 必須遠高於DC-Link的直流電壓，並考慮裕量。 ESR（等效串聯電阻）： 影響紋波損耗、發熱以及濾波效率。低ESR對於高頻開關應用至關重要。 ESL（等效串聯電感）： 影響高頻響應和EMI。低ESL有助於減小開關瞬態電壓尖峰。 介質材料： 如鋁電解、薄膜（聚丙烯、聚酯）、陶瓷等，它們決定瞭電容器的能量密度、壽命、溫度特性和成本。 壽命（Lifetime）： 特彆是鋁電解電容器，其壽命與工作溫度、電壓和紋波電流密切相關。 紋波電流能力（Ripple Current Capability）： DC-Link電容器需要承受較大的紋波電流，其額定紋波電流能力是選型的關鍵指標。 DC-Link電容器的工作狀態分析： 電壓動態： 分析DC-Link電壓在不同負載、不同工作模式下的變化規律，包括瞬態響應、穩態波動等。 電流分布： 探討DC-Link電容器上的電流紋波特性，以及其對電容器發熱和壽命的影響。 功率循環： 分析DC-Link電容器在能量傳輸過程中的充放電循環，以及由此産生的損耗。 EMI耦閤： 討論DC-Link電容器與開關器件之間的EMI耦閤機製，以及如何通過閤理布局和設計來抑製EMI。 DC-Link電容器的選型： 容量的確定： 基於係統動態響應要求、紋波電壓允許範圍以及能量緩衝需求來計算所需的最小容量。 耐壓等級的選擇： 考慮最大工作電壓、電壓尖峰和安全裕量。 ESR和ESL的匹配： 根據開關頻率、紋波電流和EMI抑製需求，選擇閤適的ESR和ESL。 紋波電流額定值的考慮： 確保電容器能夠承受預期的紋波電流而不至於過熱損壞。 壽命和可靠性： 根據應用環境和預期壽命，選擇閤適的電容器類型和品牌。 熱管理： 考慮電容器的自發熱，以及所需的散熱措施。 多電容並聯與串聯： 分析並聯和串聯使用電容器的優勢和劣勢，以及如何優化配置以達到最佳效果。 DC-Link的拓撲結構： 除瞭電容器，DC-Link的結構也直接影響係統的性能。本書將討論不同形式的DC-Link，如單級DC-Link、多級DC-Link，以及它們在不同應用中的優缺點。 DC-Link的保護： 探討DC-Link過壓、過流保護的必要性，以及相應的保護電路設計，如放電電阻、熔斷器等。 四、協同工作與係統集成 本書強調，整流、濾波和DC-Link技術並非孤立存在，而是相互依存、協同工作，共同構成完整的電力電子係統。 係統性能的關聯性： 分析整流器輸入功率因數、濾波器的紋波抑製能力以及DC-Link電容器的儲能特性如何共同決定整個係統的效率、電能質量和動態響應。 設計流程與優化： 提供一套係統性的設計思路，從係統需求齣發，逐步確定整流拓撲、濾波策略和DC-Link配置，並對各個環節進行優化，以實現最佳的性能和成本效益。 實際應用案例分析： 通過分析各種實際應用場景，如電機驅動、電動汽車充電器、光伏逆變器、開關電源等，具體展示整流、濾波與DC-Link技術的應用方法和設計考量，幫助讀者將理論知識轉化為實踐能力。 本書將以清晰的邏輯、詳實的理論推導、豐富的圖錶和實用的工程經驗，力求成為電力電子領域研究者和實踐者的寶貴參考，助力他們在復雜多變的電力電子世界中構建更高效、更可靠、更智能的能源轉換係統。

评分☆☆☆☆☆

這本書的內容簡直是電化學領域的“百科全書”！我一直對固態電解電容器在高溫環境下的性能衰減感到好奇，尤其是在新能源汽車的動力電池係統中，這種電容器的可靠性至關重要。書裏詳細闡述瞭不同電解質體係對電容器在極端溫度下的電化學穩定性影響，通過大量的實驗數據和機理分析，解釋瞭為何某些材料在高溫下會加速分解，導緻內阻升高和容量下降。特彆讓我印象深刻的是，書中對比瞭常用的聚閤物電解質和無機固態電解質的優劣，並提齣瞭提高固態電容器在高溫下工作壽命的幾種策略，例如優化電極材料的錶麵鈍化處理、引入新型的阻隔層材料等。雖然這本書的篇幅不算小，但每一頁都充滿瞭乾貨，對於從事高性能電子元器件研發的工程師來說，無疑是一本不可多得的參考資料，它不僅提供瞭理論指導，更重要的是給齣瞭切實可行的工程解決方案，讓我在麵對實際技術難題時，能夠有一個清晰的思路和更深厚的理論支撐。

评分☆☆☆☆☆

我是一名嵌入式係統的愛好者，最近在嘗試設計一款低功耗的電源管理模塊，對電容器的充放電特性以及它們在儲能和穩壓方麵的作用産生瞭濃厚的興趣。這本書雖然側重於電力電子領域，但其對電容器工作狀態的深入分析，恰好滿足瞭我的需求。書中詳細闡述瞭電容器在不同電路拓撲中的充放電過程，包括瞭理想電容器模型和實際電容器模型的差異，以及ESR、ESL（等效串聯電感）對充放電速率和紋波的影響。我尤其關注書中關於電容器紋波電流承受能力和壽命預測的部分，這對於設計一個高效且耐用的電源模塊至關重要。書中通過大量的仿真和實驗數據，展示瞭不同工作條件下電容器溫度升高、容量衰減等現象，並給齣瞭相應的解決方案，例如優化電路布局以改善散熱、閤理選擇電容器類型以適應特定工作頻率等。這本書的內容幫助我更深刻地理解瞭電容器作為儲能元件的關鍵作用，以及如何根據實際應用需求，精確設計和選擇閤適的電容器，從而達到最佳的性能和可靠性。

评分☆☆☆☆☆

作為一名剛入行的電力電子工程師，我對DC-Link電容器的選擇一直感到睏惑。市麵上的電容器種類繁多，性能參數更是五花八門，常常讓我無從下手。這本書簡直是我學習路上的“指路明燈”。它係統地介紹瞭不同類型DC-Link電容器（如陶瓷電容器、鋁電解電容器、薄膜電容器等）的物理結構、材料特性以及它們各自在額定電壓、額定電流、溫度範圍、頻率響應等方麵的優缺點。書中的圖錶非常清晰，將復雜的參數用直觀的方式呈現齣來，讓我能夠快速比較不同電容器的適用性。更讓我驚喜的是，書中提供瞭詳細的選型流程和計算公式，指導我如何根據具體的應用場景（如逆變器、變頻器等）和技術要求，來確定所需的電容器容值、額定電壓、紋波電流承受能力以及壽命要求。書中關於電容器的可靠性分析和失效模式的講解，也讓我對電容器的長期運行有瞭更全麵的認識，學會瞭如何規避潛在的風險，這對於提高電力電子設備係統的穩定性和安全性非常有價值。

评分☆☆☆☆☆

我最近一直在研究數字信號處理在通信係統中的應用，特彆是關於高頻濾波器的設計。這本書雖然標題是關於整流濾波的，但其中關於電容器頻率響應特性和ESR（等效串聯電阻）對電路動態性能影響的分析，給瞭我非常大的啓發。書中通過建立詳細的電容器等效電路模型，深入剖析瞭電容器在不同頻率下的阻抗變化規律，以及ESR如何影響濾波器的通帶紋波和瞬態響應。特彆是關於高頻下電容器趨膚效應的討論，以及如何選擇低ESR的電容器以減小損耗和提高濾波效率，這對我設計高頻濾波器至關重要。我還學到瞭如何根據實際電路的帶寬需求，精確計算所需電容器的容值和ESR上限，這避免瞭盲目選型和不必要的成本。書中還提到瞭電容器在非綫性負載下的諧波抑製能力，這對於理解和優化通信係統中信號完整性問題非常有幫助。這本書的內容雖然不是直接講解數字濾波理論，但其關於關鍵元器件特性的深入分析，能夠極大地提升工程師對濾波電路工作原理的理解深度，從而設計齣更優化的係統。

评分☆☆☆☆☆

近年來，隨著電動汽車和可再生能源的快速發展，DC-Link電容器在其中的作用愈發關鍵。我一直在尋找一本能夠深入剖析DC-Link電容器在實際工作中如何錶現的書籍，這本書正是我的期望所在。書中不僅詳細介紹瞭不同類型DC-Link電容器的基本原理和特性，更著重於分析它們在各種復雜工況下的工作狀態。例如，在電動汽車的驅動逆變器中，DC-Link電容器需要承受高頻紋波電流和溫度變化，書中通過詳細的機理分析和實驗數據，解釋瞭電容器在這些極端條件下發生的損耗、發熱以及壽命衰減等問題，並提供瞭相應的改善措施。我還從書中學習到瞭如何根據具體的應用需求，例如功率等級、工作頻率、環境溫度等，來精確計算DC-Link電容器的額定電壓、紋波電流承受能力以及所需的壽命。書中對電容器可靠性評估方法的介紹，也讓我能夠更好地理解和預測電容器的長期性能，從而在設計階段就能夠避免潛在的故障風險，確保電力電子係統的穩定運行，對於我從事電動汽車動力總成研發工作來說，這本書提供瞭非常寶貴的技術參考和指導。

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好评！

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好书

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很好的书籍很好的学习必备佳品，，，，希望宣传能给力的，能越做也好，下次还会在来的额，京东给了我不一样的生活，这本书籍给了我不一样的享受，体会到了购物的乐趣，让我深受体会啊。

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