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◆编辑推荐◆ 《脉宽调制DC-DC功率变换——电路、动态特性与控制设计》根据技术内容及目标读者不同分为3个部分。前4章涵盖脉宽调制（PWM）DC-DC变换器的静态特性，专注于稳态时域操作。 这部分主要是针对首次接触到电力电子学的本科生。有经验的工程师或研究生可以快速浏览或跳过该部分的一些章节。本书的第二部分是接下来的5章。这部分对PWM DC-DC变换器的动态特性进行了分析。第二部分涵盖了PWM DC-DC变换器的建模、动态特性分析与控制设计。虽然大部分内容适合有一定学术背景的初级或高年级学生，但是对于没有经验的本科生而言，可以忽略其中一些较深的主题。这部分内容可以作为工作于PWM DC-DC变换器的建模和控制领域的工程师们的参考。 本书的第三部分（后面2章）讲的是PWM DC-DC变换器的一个非常重要的主题——电流模控制。这部分介绍了电流模控制的功能基础、动态建模和分析、补偿设计和应用。其中一章完整地探讨了电流模控制的采样效应。本书的第三部分是针对有经验的工程师和研究生的。工程师可能会对电流模控制有深入的了解。对于研究生来说，这部分可以作为他们对相关主题开展研究的基础。 点击右下侧二维码直接购书 译者序 原书前言 第一部分DC-DC功率变换电路 第1章PWM DC-DC功率变换2 1.1PWM DC-DC功率变换2 1.1.1DC-DC功率变换2 1.1.2PWM技术4 1.2DC-DC功率变换系统4 1.3PWM DC-DC变换器的特性和问题6 1.4本章重点7 参考文献8 第2章功率级元器件9 2.1半导体开关9 2.1.1MOSFET9 2.1.2二极管10 2.1.3作为单刀双掷开关的MOSFET-二极管对11 2.2能量存储与传输器件12 2.2.1电感器12 2.2.2电容器18 2.2.3变压器23 2.3实际应用中的开关电路28 2.3.1电磁阀驱动电路28 2.3.2电容器充电电路32 2.4小结37 参考文献38 习题38 第3章Buck变换器54 3.1理想的降压DC-DC功率变换54 3.2Buck变换器：降压DC-DC变换器56 3.2.1Buck变换器的演变56 3.2.2频域分析57 3.3Buck变换器的启动瞬态59 3.3.1分段线性分析59 3.3.2启动响应60 3.4稳态中的Buck变换器61 3.4.1电路分析技巧61 3.4.2稳态分析62 3.4.3输出电压纹波的估算64 3.5不连续导通模式（DCM）中的Buck变换器69 3.5.1DCM工作的缘由69 3.5.2DCM工作的条件71 3.5.3DCM的稳态工作73 3.6Buck变换器的闭环控制77 3.6.1闭环反馈控制器77 3.6.2闭环控制Buck变换器的响应80 3.7小结85 参考文献86 习题86 第4章DC-DC功率变换器电路97 4.1Boost变换器97 4.1.1Boost变换器的演变97 4.1.2CCM的稳态分析99 4.1.3DCM的稳态分析103 4.1.4寄生电阻对电压增益的影响104 4.2Buck/Boost变换器107 4.2.1Buck/Boost变换器的演变107 4.2.2CCM的稳态分析109 4.2.3DCM的稳态分析112 4.3三种基本变换器的结构及电压增益113 4.4反激变换器：变压器隔离Buck/Boost变换器115 4.4.1反激变换器的演变116 4.4.2CCM的稳态分析117 4.4.3DCM的稳态分析120 4.5桥式Buck衍生隔离DC-DC变换器122 4.5.1开关网络及多绕组变压器123 4.5.2全桥变换器126 4.5.3半桥变换器130 4.5.4推挽变换器130 4.6正激变换器134 4.6.1基本工作原理134 4.6.2第三绕组复位的正激变换器138 4.6.3双开关正激变换器142 4.7小结145 参考文献145 习题146 第二部分PWM DC-DC变换器的建模、动态特性与设计 第5章PWM DC-DC变换器建模162 5.1PWM变换器建模概述162 5.2平均功率级动态特性164 5.2.1状态空间平均165 5.2.2电路平均170 5.2.3电路平均技术的一般化177 5.2.4电路平均和状态空间平均178 5.3线性化平均功率级动态特性179 5.3.1非线性函数和小信号模型的线性化179 5.3.2PWM开关的小信号模型——PWM开关模型180 5.3.3变换器功率级的小信号模型182 5.4变换器功率级的频率响应184 5.4.1功率级的正弦响应184 5.4.2功率级的频率响应和s域小信号模型187 5.5PWM模块的小信号增益188 5.6PWM DC-DC 变换器的小信号模型189 5.6.1电压反馈电路190 5.6.2PWM变换器的小信号模型191 5.7小结193 参考文献193 习题194 第6章功率级传递函数198 6.1传递函数的伯德图198 6.1.1基本定义198 6.1.2乘数因子的伯德图200 6.1.3传递函数的伯德图构建208 6.1.4从伯德图推导传递函数211 6.2Buck变换器的功率级传递函数213 6.2.1输入-输出传递函数213 6.2.2占空比-输出传递函数216 6.2.3负载电流-输出传递函数219 6.3Boost 变换器的功率级传递函数220 6.3.1输入-输出传递函数220 6.3.2占空比-输出传递函数和右半平面零点221 6.3.3负载电流-输出传递函数224 6.3.4右半平面零点的物理起源225 6.4Buck/Boost变换器的功率级传递函数228 6.5小信号分析的经验方法230 6.6小结232 参考文献234 习题234 第7章PWM DC-DC变换器的动态性能241 7.1稳定性241 7.2频域性能准则243 7.2.1环路增益243 7.2.2音频敏感度244 7.2.3输出阻抗245 7.3时域性能准则246 7.3.1阶跃负载响应246 7.3.2阶跃输入响应247 7.4DC-DC变换器的稳定性248 7.4.1线性时不变系统的稳定性248 7.4.2DC-DC变换器的小信号稳定性249 7.5奈奎斯特准则249 7.6相对稳定性：增益裕度和相位裕度254 7.7小结259 参考文献260 习题260 第8章闭环性能和反馈补偿267 8.1渐近分析法267 8.1.1渐近分析法的概念267 8.1.2渐近分析法的示例269 8.2频域性能274 8.2.1音频敏感度275 8.2.2输出阻抗276 8.3电压反馈补偿和环路增益278 8.3.1单积分器的问题278 8.3.2电压反馈补偿280 8.4补偿设计和闭环性能282 8.4.1电压反馈补偿和回路增益282 8.4.2反馈补偿设计指南284 8.4.3电压反馈补偿和闭环性能286 8.4.4相位裕度和闭环性能295 8.4.5补偿零点和瞬态响应速度300 8.4.6阶跃负载响应302 8.4.7非最小相位系统案例：Boost和Buck/Boost变换器306 8.5小结309 参考文献310 习题310 第9章PWM变换器的建模、分析与设计的实际考虑329 9.1PWM变换器模型的一般化329 9.1.1带寄生电阻的变换器建模330 9.1.2DCM工作中PWM变换器的建模和分析335 9.1.3隔离PWM变换器的建模343 9.2带实际电压源系统的DC-DC变换器的设计和分析348 9.2.1音频敏感性分析349 9.2.2稳定性分析350 9.2.3稳压DC-DC变换器的输入阻抗357 9.2.4源阻抗引起不稳定性的起因360 9.2.5源阻抗的控制设计361 9.2.6源阻抗对环路增益和输出阻抗的影响362 9.3非电阻负载的考虑362 9.4小结365 参考文献366 习题366 第三部分电流模控制 第10章电流模控制——功能基础及经典分析374 10.1电流模控制基础374 10.1.1峰值电流模控制的演进375 10.1.2峰值电流模控制的优点和问题382 10.1.3平均电流模控制和充电控制383 10.2经典分析和控制设计流程386 10.2.1峰值电流模控制的小信号模型387 10.2.2环路增益分析391 10.2.3稳定性分析393 10.2.4电压反馈补偿396 10.2.5控制设计流程400 10.2.6DCM中变换器动态特性分析407 10.3峰值电流模控制的闭环性能411 10.3.1音频敏感度分析411 10.3.2输出阻抗分析415 10.3.3阶跃负载响应分析418 10.4Boost和Buck/Boost变换器的电流模控制428 10.4.1稳定性分析和控制设计428 10.4.2环路增益分析437 10.5小结442 参考文献443 习题444 第11章电流模控制——采样效应及新型控制设计流程450 11.1电流模控制的采样效应450 11.1.1采样效应的起因和结果451 11.1.2采样效应的建模方法学453 11.1.3正反馈增益454 11.1.4完整的电流模控制s域模型454 11.1.5两种流行的电流模控制s域模型455 11.2电流模控制s域模型表达式457 11.2.1修改后的小信号模型457 11.2.2调制器增益F*m458 11.2.3采样效应的s域表示He(s)459 11.2.4正反馈增益466 11.3电流模控制用新型控制设计流程470 11.3.1新型功率级模型470 11.3.2带电流闭环的控制-输出传递函数472 11.3.3控制设计流程477 11.3.4新型和经典设计流程间的相关性489 11.4带光耦合器隔离电流模控制的离线反激变换器493 11.4.1离线电源494 11.4.2带光耦合器隔离反馈的反激变换器电流模控制494 11.5小结506 参考文献507 习题508 前言 电力电子领域包含处理电力变换所涉及的所有工程和科学领域。每一个特定电力电子领域都有各自的理论框架、基本原理、分析方法和工程学科。因此，每一个特定电力电子领域都需要专门针对该领域的特定知识、技能和专业，以及坚实的电气工程背景。《脉宽调制DC-DC功率变换——电路、动态特性与控制设计》就是为了满足那些工作在电力电子某一特定领域（即PWM DC-DC功率变换）的学生、研究人员和工程师的需求而编写的。
《脉宽调制DC-DC功率变换——电路、动态特性与控制设计》主要是一本面向本科生的教材，他们正开始专注于PWM DC-DC功率变换方向的电力电子研究。本书对PWM DC-DC变换器有更专门的处理方法，是现有教科书的一种补充。本书也是工作在PWM DC-DC变换器建模、分析与控制领域的研究生和工程师的参考书。
本书根据技术内容及目标读者不同分为三个部分。前4章涵盖PWM DC-DC变换器的静态特性，专注于稳态时域操作。这部分主要是针对第一次接触到电力电子学的本科生。有经验的工程师或研究生可以快速浏览或跳过该部分的一些章节。 本书的第二部分是接下来的5章。这部分对PWM DC-DC变换器的动态特性进行了分析。第二部分涵盖了PWM DC-DC变换器的建模、动态特性分析与控制设计。虽然大部分内容适合有一定学术背景的初级或高年级学生，但是对于没有经验的本科生而言，可以忽略其中一些较深的主题。这部分内容可以作为工作于PWM DC-DC变换器的建模和控制领域的工程师们的参考。 最后2章讲的是PWM DC-DC变换器的一个非常重要的主题——电流模控制。这部分介绍了电流模控制的功能基础、动态建模和分析、补偿设计和应用。其中一章完整地探讨了电流模控制的采样效应。本书的最后一部分是针对有经验的工程师和研究生的。工程师可能会对电流模控制有深入的了解。对于研究生来说，这部分可以作为他们对相关主题开展研究的基础。 《脉宽调制DC-DC功率变换——电路、动态特性与控制设计》适合作为本科生或研究生一个学期的电力电子学课程教材。典型的本科生和研究生课程的教学大纲将包含如下内容。 本科生课程第1章：PWM DC-DC功率变换第2章：功率级元器件第3章：Buck变换器第4章：DC-DC功率变换器电路第5章：PWM DC-DC变换器建模第6章：功率级传递函数第8章：闭环性能和反馈补偿研究生课程第3章：Buck变换器第5章：PWM DC-DC变换器建模第7章：PWM DC-DC变换器的动态性能第8章：闭环性能和反馈补偿第9章：PWM变换器的建模、分析与设计的实际考虑第10章：电流模控制——功能基础及经典分析第11章：电流模控制——采样效应及新型控制设计流程在编写本书的过程中，在如下两个方面做出特别努力： 1)尽可能采用计算机仿真作为辅助工具来证明理论研究的有效性和分析预测的准确性。 2)提出了可以直接运用于实践的技术内容；给出了带工程细节的变换器设计案例，以致每个设计可以立即用于实践。 以下材料用于辅助使用这本书来学习和讲授PWM DC-DC变换器的学生和教师。 章后习题：除第1章外的每一章包含大量习题来强化正文中的技术内容。这些习题按照它们的重要性及其意义分为不同等级，不一定体现在难度上。带星号“*”的习题是重要习题，而带双星号“**”的习题是更重要、更基础的习题。
在线教学与学习辅助：授课用的PPT文件通过链接http://booksupportwileycom下载。用于模拟仿真的PSpice代码也可以通过相同的地址获取。 作者对许多帮助改进本书技术内容的人深表感激。尤其是，电流模控制章节深受作者在弗吉尼亚理工学院和弗吉尼亚州立大学的学习和研究经历的影响。作者对与上述工作相关的人表示特别的感谢，在写本书时这些工作是非常有价值的参考。每一章末尾都给出了有关参考文献的清单。最热诚的感谢要给予作者的大女儿Jieyeon（她成功地进入电子电子领域，并成为一名优秀的工程师）,她为完成本书提供了大量技术支持和编辑帮助。 《脉宽调制DC-DC功率变换——电路、动态特性与控制设计》内容源于作者在韩国大邱庆国大学(KNU)过去10年里的讲课资料。作者要感谢KNU的学生们，是他们鼓励作者承担编写本书的任务。本书的有些材料也源于作者主讲的多个电力电子工业短期课程。作者还要对参与短期课程的工程师们表示感谢，是他们提供了宝贵的反馈意见。
Byungcho Choi韩国大邱 序言
当今电力电子技术及功率变换中，迫切需要具有基于传统电力电子变换架构去构建新的电力电子变换拓扑结构的研发能力。电力电子领域包含处理电力变换中所涉及的所有工程和科学领域。每一个电力电子领域都有各自的理论框架、基本原理、分析方法和工程学科。《脉宽调制DC-DC功率变换——电路、动态特性与控制设计》一书对脉宽调制（PWM）DC-DC变换器提出一种专门的处理方法，内容涵盖PWM DC-DC变换器的建模、动态特性分析与控制设计，是对现有教科书的一种补充。为了推动我国在电力电子技术研究及功率变换领域的发展，使国内更多的设计人员与高等院校学生了解电力电子变换领域，在机械工业出版社的大力支持下，由华中科技大学在电力电子技术领域长期从事一线研究的教师们组织并完成本书的翻译工作，将一本电力电子技术领域的设计参考书籍奉献给读者。 《脉宽调制DC-DC功率变换——电路、动态特性与控制设计》内容涵盖三个部分：第一部分介绍PWM DC-DC变换器的静态特性，专注于稳态时域操作；第二部分涵盖了PWM DC-DC变换器的建模、动态特性分析与控制设计；第三部分介绍了电流模控制的功能基础、动态建模和分析、补偿设计和应用，完整地探讨了电流模控制的采样效应。书中给出了大量实例，并尽可能采用计算机仿真作为辅助工具来证明理论研究的有效性和分析预测的准确性，并提出了可以直接运用于实践的技术内容。本书是一本自成体系、理论性及实践性较强的专著。本书内容涵盖基本理论和工程应用细节。本书适合电气传动、自动化、电机控制及电力电子技术领域的研究人员和技术人员阅读，也可作为高等院校电子信息类专业的教师、研究生及高年级本科生的教材和专业参考书。 《脉宽调制DC-DC功率变换——电路、动态特性与控制设计》由华中科技大学光学与电子信息学院及武汉国际微电子学院副院长雷鑑铭博士负责组织并完成全书翻译工作，参与本书翻译工作的还有武汉工商学院信息工程学院汪少卿老师，硕士生王晓龙、李斌、徐明、 谭和苗、毛奕陶和刘黛眉等。本书在翻译过程中得到了华中科技大学光学与电子信息学院诸多老师的帮助及支持，在此表示感谢。特别感谢文华学院外国语学院英语系肖艳梅老师的审校。 电力电子变换器涉及的专业面广，鉴于译者水平有限，书中难免有不足及疏漏之处，敬请广大读者批评指正和谅解，在此表示衷心的感谢。
译者
于华中科技大学喻园 作者简介 Byungcho Choi是韩国大邱庆北国立大学电子工程与计算机科学学院教授。他在弗吉尼亚州布莱克斯堡的弗吉尼亚理工大学获得博士学位。在过去的20年里，Choi博士一直在PWM DC-DC功率变换领域从事相关的教学与研究工作。
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发表于 2023-6-20 15:15:23
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