应用于电力电子技术的变压器和电感

译者序

原书序

原书致谢

原书前言

本书符号释义

第1章绪论1

1.1历史背景1

1.2电磁学中的各种定律3

1.2.1安培磁场环路定则3

1.2.2法拉第电磁感应定律4

1.3铁磁体磁性材料6

1.4磁元件的损耗9

1.4.1铜损9

1.4.2磁滞损耗9

1.4.3涡流损耗11

1.4.4斯坦梅茨公式12

1.5磁导率12

1.6电力电子学应用中的磁性材料13

1.6.1软磁材料14

1.6.2一些磁性材料的性质16

1.7习题17

参考文献17

扩展阅读17

第1篇电感器

第2章电感18

2.1磁路18

2.2自感和互感21

2.3电感器在磁场中的储能24

2.3.1为什么需要磁心25

2.3.2分布式气隙27

2.4圆形线圈自感和互感28

2.4.1圆形导线28

2.4.2圆形线圈29

2.5气隙的边缘效应35

2.6习题37

参考文献39

扩展阅读40

第3章电感器设计41

3.1相关的公式41

3.1.1电感41

3.1.2最大磁感应强度41

3.1.3绕组损耗42

3.1.4有效磁导率的最优化42

3.1.5磁心损耗43

3.1.6热方程44

3.1.7线圈中的电流密度44

3.1.8量纲分析45

3.2设计流程46

3.3设计范例48

3.4多个线圈的情况55

3.5习题63

参考文献68

扩展阅读68

第2篇变压器

第4章变压器简介71

4.1理想变压器72

4.1.1无负载情况72

4.1.2有负载情况73

4.1.3同名端法则74

4.1.4反映阻抗75

4.1.5小结76

4.2实际变压器76

4.2.1磁化电流和磁损76

4.2.2绕组阻抗78

4.2.3漏磁78

4.2.4等效电路80

4.3一般变压器方程81

4.3.1电压方程82

4.3.2功率方程84

4.3.3绕组损耗(铜损)85

4.3.4磁心损耗85

4.3.5变压器的优化86

4.4功率因数87

4.5习题92

参考文献93

扩展阅读93

第5章变压器设计94

5.1设计方程95

5.1.1绕组电流密度计算95

5.1.2不受磁饱和限制的最佳磁感应强度计算96

5.1.3受磁饱和限制的最佳磁感应强度计算97

5.2设计方法98

5.3设计实例99

5.4变压器隔离113

5.4.1绝缘规则114

5.4.2实际绝缘方法115

5.5习题115

扩展阅读122

第6章绕组的高频效应124

6.1集肤效应系数124

6.2邻近效应系数127

6.2.1空心圆柱导体的交流电阻128

6.3任意波形的邻近效应133

6.3.1最优厚度136

6.4利用绕组交错绕制减少邻近效应144

6.5变压器绕组漏感145

6.6习题147

参考文献154

扩展阅读154

第7章磁心的高频效应157

7.1环形磁心的涡流损耗157

7.1.1数值逼近159

7.1.2等效磁心电感160

7.1.3等效磁心电阻161

7.2磁心损耗162

7.3复数磁导率166

7.4叠片磁心169

7.5习题170

参考文献172

扩展阅读173

第3篇高级主题

第8章测量174

8.1电感值的测量174

8.1.1阶跃电压法174

8.1.2增量阻抗法176

8.2B-H曲线的测量178

8.3变压器中损耗的测量179

8.3.1短路测试(线圈损耗/铜损)180

8.3.2开路测试(磁心损耗/铁损)181

8.3.3高频磁心损耗183

8.3.4高频漏抗185

8.4变压器绕组的电容值187

8.4.1变压器有效电容值187

8.4.2变压器模型中的导纳188

8.5习题192

参考文献193

扩展阅读193

第9章平面磁性元件195

9.1电感模型196

9.1.1空气中的螺旋线圈196

9.1.2铁磁衬底上的螺旋线圈200

9.1.3三明治结构中的螺旋线圈207

9.2螺旋电感器的制造209

9.2.1PCB磁元件210

9.2.2厚膜磁元件211

9.2.3LTCC磁元件213

9.2.4薄膜磁元件215

9.2.5小结216

9.3习题218

参考文献241

扩展阅读242

第10章可变电感244

10.1饱和磁心电感器245

10.2摆动电感器251

10.3斜坡气隙电感器253

10.4可变电感的应用255

10.4.1功率因数校正255

10.4.2可变电感用于谐波控制257

10.4.3最大功率跟踪261

10.4.4电压调整266

10.5习题268

参考文献275

扩展阅读276

附录277

本书基于电磁理论基础，简明扼要地讲述了电力电子应用领域变压器和电感器的设计原理，从理论与实践角度对应用于电流滤波、电磁能量存储、电路隔离、直流和交流升降压变换中的变压器与电感作了细致分析。书中介绍了各种现代功率变换系统的应用，基于鲁棒设计方法提出了变压器和电感的严谨设计指导，并给出了实际应用中成功的经典案例作为设计实例。本书涵盖电力电子变换中磁性元件的基础知识，为电力电子领域的技术和研发人员以及高等院校有关专业学生进行特定变压器电感的设计提供了全面参考。对于电气工程和电气能源系统专业的高年级本科生和研究生，以及电源和电能变换系统的工程师而言，如果想要进一步提升自己在该领域的最新知识，那么这本书无疑是最佳选择。