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| 編輯推薦： |
1.电力电子技术发展比较快。作者在第一版的基础上，根据学生学习情况对各章内容进行了修改，使本书更易讲、易学。
2.区别于电气工程学科的电力电子技术书籍，本书的内容聚焦于新能源汽车电动化技术的基础知识，设计案例化的理论、方法和技术，借此帮助读者快速入门和培养持久学习专业知识的兴趣。
3.本书采用案例式教学，先阐述基本概念和专业理论，后举例说明。这些案例取自编者亲手实践的仿真电路，有助于学生掌握
4.内容体系完整，由浅入深，沿着汽车电动化总成开发的技术路线介绍，从电路波形、器件特性、开关负载行为、脉宽调制、状态平均、系统控制等基本概念延伸至DC/DC、DC/AC和AC/DC等电力电子技术专业知识。不仅紧扣汽车电动化技术的基本原理，而且面向新能源汽车工程应用。
5.本书系普通高等教育新工科汽车类系列教材（智能汽车·新能源汽车方向），适合于对汽车电动化技术和新能源汽车技术感兴趣的读者，无论是大学生、科研工作者还是刚入门的人员均可从本书中受益。本书还适合有相关知识背景的从业人员对汽车功率电子技术进行深入学习。
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| 內容簡介： |
本书以汽车电动化技术应用为背景，层层递进地引入新能源汽车功率电子技术发展的技术背景、关键技术及其发展趋势。具体来说，本书介绍了汽车电子技术的概念、发展历程和动力系统构型，阐述了车用电力电子技术的基本概念、基础理论、设计方法和工程知识。本书沿着汽车电动化总成开发的技术路线，重点阐述了电路波形与功率半导体器件、开关过程、PWM原理、闭环控制、直流变换、交流逆变、PWM整流和电驱动控制等内容。本书以案例方式解释了上述专业知识的仿真电路，帮助读者进行实践、掌握知识。
本书适合于对汽车电动化技术和新能源汽车技术感兴趣的读者，无论是大学生、科研工作者还是刚入门的人员均可从本书中受益。本书还适合有相关知识背景的从业人员对汽车功率电子技术进行深入学习。
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| 目錄：
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第2版前言
第1版前言
第1章绪论1
1.1汽车电子技术发展历程1
1.2纯电动汽车2
1.3插电式混合动力汽车4
1.4燃料电池电动汽车7
1.5功率电子学在新能源汽车中的核心作用7
1.5.1汽车能源转型的支柱8
1.5.2乘用车动力技术的创新9
第2章电路波形与功率半导体器件11
2.1电路的波形及其参数11
2.1.1参数12
2.1.2直流13
2.1.3正弦波13
2.1.4矩形波16
2.1.5三角波18
2.1.6谐波20
2.2功率半导体器件22
2.2.1器件发展与分类22
2.2.2不可控器件——功率二极管23
2.2.3半控型器件——晶闸管27
2.2.4全控型器件31
2.2.5器件热阻37
2.3直流开关40
2.3.1低边开关40
2.3.2高边开关40
2.3.3反接保护开关41
第3章开关过程44
3.1理想开关的开关过程44
3.1.1理想开关44
3.1.2感性负载的理想开关过程44
3.1.3容性负载的理想开关过程49
3.1.4RLC负载的理想开关过程53
3.2续流和换流58
3.2.1功率二极管的续流58
3.2.2功率半导体器件的换流62
3.3硬开关的开关过程66
3.3.1硬开关66
3.3.2硬开关的开通过程68
3.3.3硬开关的关断过程68
3.4软开关的开关过程72
3.4.1软开关72
3.4.2ZCS的开关过程72
3.4.3ZVS的开关过程75
第4章脉宽调制与闭环控制80
4.1脉冲宽度调制（PWM）原理80
4.1.1PWM信号的类型80
4.1.2PWM信号的占空比81
4.1.3PWM信号的发生81
4.1.4直流PWM斩波82
4.1.5正弦波PWM（SPWM）发生原理84
4.2电路的状态平均88
4.2.1状态平均88
4.2.2状态平均欧姆定律88
4.2.3状态平均电感特性88
4.2.4状态平均电容特性91
4.2.5状态平均基尔霍夫定律92
4.3系统闭环控制93
4.3.1典型控制结构93
4.3.2双反馈闭环调节器96
4.3.3混杂系统控制问题97
第5章直流变换技术100
5.1DC/DC降压变换器100
5.1.1DC/DC降压变换器的电路结构100
5.1.2DC/DC降压变换器的工作原理101
5.1.3DC/DC降压变换器的工作模式102
5.1.4CCM降压变换器的输出电压102
5.1.5CCM降压变换器的电感纹波电流104
5.1.6CCM降压变换器的电容纹波电压105
5.1.7CCM与DCM的边界106
5.1.8DCM电路的输出电压106
5.2DC/DC升压变换器119
5.2.1DC/DC升压变换器的电路结构119
5.2.2DC/DC升压变换器的工作原理120
5.2.3CCM升压变换器的输出电压121
5.2.4CCM升压变换器的电感纹波电流122
5.2.5CCM升压变换器的电容纹波电压122
5.2.6CCM和DCM的边界123
5.2.7DCM电路的输出电压123
5.3DC/DC升降压变换器127
5.3.1DC/DC升降压变换器的电路结构127
5.3.2DC/DC升降压变换器的工作原理128
5.3.3CCM升降压变换器的输出电压128
5.3.4CCM和DCM的边界条件129
5.4DC/DC组合电路134
5.4.1半桥DC/DC电路134
5.4.2H桥DC/DC电路134
5.4.3DC/DC的多相多重电路138
5.5DC/DC隔离变换器139
5.5.1单端正激式变换器139
5.5.2半桥式变换器142
5.5.3H桥式变换器144
5.6新能源汽车直流功率变换器150
5.6.1电驱动系统双向DC/DC变换器150
5.6.2高低压DC/DC隔离变换器151
5.6.348V混合动力系统DC/DC变换器151
第6章逆变技术156
6.1单相电压源逆变电路156
6.1.1中心抽头变压器式单相电压源逆变电路157
6.1.2半桥式单相电压源逆变电路157
6.1.3H桥式单相电压源逆变电路158
6.2单相电压源逆变器的脉宽调制技术159
6.2.1单极性SPWM技术159
6.2.2双极性SPWM技术165
6.3三相电压源逆变器170
6.3.1三相电压源逆变器的电路工作原理170
6.3.2三相SPWM技术171
6.3.3三相空间电压矢量PWM技术176
第7章整流技术186
7.1不可控整流电路186
7.1.1单相桥式二极管整流电路186
7.1.2三相桥式二极管整流电路188
7.2直流滤波电路191
7.2.1容性输入直流滤波器191
7.2.2感性输入直流滤波器192
7.3相控整流电路194
7.3.1单相桥式晶闸管半控整流电路194
7.3.2单相桥式晶闸管全控整流电路199
7.4功率因数校正电路203
7.4.1基本工作原理203
7.4.2系统控制方法205
7.5PWM整流电路208
7.5.1PWM整流器的基本原理208
7.5.2单相PWM整流的工作模态210
7.5.3单相PWM整流的调制技术211
7.6动力电池充电系统217
7.6.1充电设施的类型217
7.6.2充电方法218
7.6.3接触式充电技术218
7.6.4无线充电基本原理219
7.6.5V2G技术219
第8章交流电驱动控制223
8.1新能源汽车电驱动系统223
8.1.1新能源汽车电驱动的技术要求223
8.1.2电驱动装置电路224
8.1.3交流电机的工作原理226
8.2三相交流异步电机的控制原理229
8.2.1稳态等效电路229
8.2.2变频变压控制230
8.2.3动态数学模型234
8.2.4矢量控制基本方程237
8.2.5间接矢量控制238
8.2.6直接矢量控制240
8.2.7直接转矩控制242
8.3永磁同步电机的控制原理245
8.3.1动态数学模型245
8.3.2矢量控制246
8.3.3电压电流极限及弱磁运行249
8.3.4电流运行轨迹251
8.4永磁无刷直流电机的控制原理252
8.5电机的馈电控制255
参考文献259
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| 內容試閱：
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【第2版前言】
电动化是当前汽车低碳化技术发展的基础性方向，全面革新了汽车的能源供给、动力驱动与行驶控制技术，构建了新能源汽车的核心技术，为汽车网联化和智能化发展提供了灵活的线控技术车辆平台。近年来，政府政策、市场价格下降和整车性能突出推动了新能源汽车市场的爆发式增长，亟须为本领域人才培养提供专业、系统的学习材料。然而，现有电气工程专业的电力电子技术教材的内容广泛，缺少与新能源汽车知识联系的紧密性和匹配性，难以满足车辆工程学生的课程学习需求。本书第1版受到了读者欢迎，为适应新能源汽车技术的快速迭代更新，需增强概念形象化方法，更新面向工程应用的行业技术和专业知识。
本书围绕汽车电动化技术发展历程、动力系统构型、低压电源、交流驱动和车载充电等论述功率电子学的基础理论和专业技术，修订内容主要体现在面向工程应用的知识融合，依次建立30多个工程软件应用训练的教学仿真案例，涵盖了功率半导体开关工作原理、开关过程、PWM调制方法、系统控制方法、DC/DC变换器、DC/AC逆变器、有源功率因数校正、PWM整流器，以及交流电驱动控制等基本教学内容，旨在为读者提供学习汽车电动化技术的基础性、系统化知识，力图帮助读者紧跟并超越汽车电动化技术发展步伐，开展系统学习、理解运用与自主创新。
本书更新了集成于新能源汽车的电动化技术，重新组织了章节安排，主要是调整并融合本书第1版的第2、3章，拓展为第2～4章。本书的分章节内容如下：
第1章绪论。介绍汽车电子化和电动化的发展进程，更新了新能源汽车的发展现状、动力系统构型和功率电子技术作用。
第2章电路波形与功率半导体器件。阐述功率电路的常用波形、功率半导体器件和直流开关，新增了器件的负载电路模型、器件热阻抗分析模型和电源反接保护开关电路模型的分析。
第3章开关过程。阐述功率电路的理想开关的负载过程，以及续流、换流、硬开关和软开关的工作原理，增添了硬开关、ZVS和ZCS的电路分析案例。
第4章脉宽调制与闭环控制。阐述功率电路的直流斩波、SPWM调制、电路状态平均和闭环控制系统，举例说明伏秒平衡、荷电平衡、功率电子电路的典型控制结构和控制方法。
第5章直流变换技术。在本书第1版第4章内容基础上，新增了非隔离式和隔离式DC/DC电路系统闭环控制案例，特别介绍了车载DC/DC变换电路的控制方法。
第6章逆变技术。在本书第1版第5章内容基础上，新增了单相和三相电压源逆变器的电路模型仿真案例，其中包括SPWM调制电路模型。
第7章整流技术。在本书第1版书第6章内容基础上，重新梳理了车载整流技术，不仅增加了功率因数校正电路，而且新增了包括单相PWM整流器电路的模型分析案例。
第8章交流电驱动控制。在本书第1版第7章内容基础上，增添了三相交流正弦波永磁同步电机弱磁调速MTPV策略和矢量控制电流轨迹分析。
在本书修订完稿之际，对书末所附参考文献的作者等致以衷心的感谢！书中的引用不周之处，恳请同行学者海涵，帮助作者提出改正意见。由于作者学识有限，书中难免有疏漏和错误，殷切希望研读本书的读者批评、指正。
程夕明张承宁2023年1月28日于北京理工大学
【第1版前言】
当前，汽车的能源供给体系正处于转变过程，传统燃油汽车正向适应人类可持续发展的新能源汽车过渡。这一转变的技术基础是车载电气化技术的迅猛发展。即使在传统汽车上，比如LED车灯和电动助力转向等已经得到普遍应用，电动水泵、电动空调和起停系统等正在推广应用中，汽车的低压直流电源系统也在趋向统一的DC48V电压体制。区别于传统汽车，新能源汽车能够以纯电动方式行驶。此功能的实现离不开车载驱动电机及其控制系统，由车载动力蓄电池组供给高电压直流电源。
在一个与路面相对封闭而运动的汽车系统中，无论是几十瓦的车灯，还是上百千瓦的驱动电机及其控制器，这些电气系统的功率远大于信息与控制的电子系统。在各自不同的直流母线电压作用下，车载电气系统的电流较大，从几安培到几百安培。相应地，车载电气系统的功率半导体器件承载大电流，快速通断，系统的发热量、电磁干扰和电应力大幅增加，使车载电源系统的载荷十分复杂，给汽车的安全性、可靠性和耐久性带来了新的高度，形成了汽车设计、开发和制造技术的新课题。各个电气系统，比如电机及其控制器的逆变装置、高低压DC/DC变换器的直流转换装置、动力蓄电池组的车载充电装置等，它们的电路拓扑及其控制方法对新能源汽车的动力性、经济性和舒适性起到了关键的作用。
本书以新能源汽车的动力系统结构为切入点，指出功率电子电路的逆变（DC/AC）、直流-直流变换（DC/DC）、整流（AC/DC）三大技术与新能源汽车节能减排的密切关系，集中梳理功率电子学的一些基本概念，介绍包括宽禁带器件在内的功率电子半导体器件的应用特性，阐述以化学电池为直流电源的DC/DC、DC/AC和AC/DC电路的组成、结构、原理，以及车载应用。本书的分章节内容如下：
第1章绪论。介绍汽车电子化和电气化的发展进程，描述新能源汽车的动力系统结构，阐述功率电子学的作用和地位，及其研究内容。
第2章基本概念。阐述功率电路的常用波形、半导体基础、开关过程、续流、换流、硬开关、软开关、脉宽调制、直流开关、电路的平均状态和热阻抗，将功率电子学的常用概念和基本方法集中介绍，提高学习的通顺性。
第3章功率半导体器件。阐述功率半导体器件的基本原理、工作特性和应用技术，器件包括功率二极管、双极结型功率晶体管、晶闸管、功率金属氧化物场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管和宽禁带器件。
第4章直流变换技术。阐述DC/DC降压、升压和升降压电路，它们是新能源汽车中两个高电压母线之间的电能转换的技术基础。同时详细描述了隔离DC/DC和同步整流技术的电路原理。并且，以举例或结构图方式指明DC/DC变换器在新能源汽车中的车载应用。
第5章逆变技术。阐述了单相和三相电压源逆变器的电路工作原理，以及SPWM产生方法，它是目前流行的交流电机控制器技术的电路及控制基础。
第6章整流技术。阐述不控整流电路、直流滤波电路、相控整流电路和PWM整流电路，并且简要叙述了车载动力蓄电池组的充电设施和方法。
第7章交流电驱动控制。针对新能源汽车的纯电驱动功能，介绍了纯电驱动交流电动机控制系统结构，总结了纯电动汽车对驱动电机及其控制器的机械特性要求，叙述了交流电动机的工作原理和数学模型，阐述了交流电动机的矢量控制方法和直接转矩控制方法。并且，通过仿真模型及其结果说明交流电动机的变频变压控制和矢量控制系统。
现有的电力电子学或电力电子技术书籍较多，涉及范围广泛，但对汽车的直流电源系统和电驱动系统几乎没有阐述。电力系统习惯指工业电网的电子电气系统，以区别于“电力电子”，本书将阐述与汽车技术相关的“电力电子”，研究车载电源之间电能变换的功率半导体器件、电路拓扑、控制理论与方法。
本书面向从事新能源汽车（特别是电动汽车）技术学习的学生和工程技术人员，着重描述了功率电子学在新能源汽车电源系统中的应用，尤其是电动汽车的驱动电机及其控制器、DC/DC变换器和车载充电机技术的功能组成、电路拓扑和工作原理；力图用图、表和仿真模型帮助读者理解功率电子学的基本概念、电路拓扑及其工作原理，采用PSIM软件仿真功率电子电路波形；集中阐述功率电子学发展中形成的一些基本概念，这些概念往往包含了专业词汇，希望能够帮助初学者进一步理解专业文献。
在本书完稿之际，对书末所附参考文献的作者等致以衷心的感谢！书中的引用不周之处，恳请同行学者海涵，帮助作者提出改正意见。由于作者学识有限，书中难免有疏漏和错误，殷切希望研读本书的读者批评指正和谅解。
程夕明张承宁2017年11月30日于北京理工大学
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