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編輯推薦： 主要介绍了电力电子变换器的主要部件——电感器和变压器等磁性元件，书中采用经典的设计方法，并使用有限元法等数值工具进行修正，以提高设计精度。 本书主要读者为电力电子领域磁性元件的设计者和使用者，也可作为电力电子书籍的补充读物。 內容簡介： 本书主要介绍了电力电子变换器的主要部件——电感器和变压器等磁性元件， 涉及磁心和绕组、涡流损耗、绝缘、散热设计、寄生电容和测量技术等。书中采用经典的设计方法，并使用有限元法等数值工具进行修正，以提高设计精度。 本书提出了一种包含涡流损耗的电感器和变压器的快速设计方法和一种计算涡流损耗的宽频带方法，用来计算导体与绕组中的涡流损耗；分别举例阐释了电感器与变压器的具体设计；分析了磁性元件的最优铜损耗与铁心损耗的比例。 本书主要读者为电力电子领域磁性元件的设计者和使用者，也可作为电力电子书籍的补充读物。 關於作者： 关 于 作 者 Alex Van den Bossche分别于1980年、1990年在比利时根特大学获得硕士与博士学位。其后，他一直在该校的电能实验室（EESA合作方）工作。他一直从事电气传动与电力电子领域（例如各种类型的功率变换器、电气传动、磁性元件及材料等相关方面）的研究并发表论文。他的兴趣也包括可再生能源发电领域。从1993年起，他就一直是该校的正教授。他还是IEEE高级会员(M′99S′03)。 Vencislav Cekov Valchev分别于1987年、2000年在保加利亚瓦尔纳技术大学获得电气工程硕士与博士学位。自1988年以来，他一直在瓦尔纳技术大学电子系担任讲师。他的研究兴趣包括电力电子、软开关变换器、谐振变换器、电力电子的磁性元件、可再生能源发电。 Valchev博士在比利时根特大学电能实验室累计工作了约4年。 目錄： 目录 译者序 原书前言 关于作者 本书符号命名方法 第1章磁理论基础1 1.1磁理论中的基本定律1 1.1.1安培定律和磁动势1 1.1.2法拉第定律和电动势3 1.1.3楞次定律和高斯定律在磁路中的应用3 1.2磁性材料4 1.2.1铁磁性材料4 1.2.2磁化过程6 1.2.3磁滞回线7 1.2.4磁导率9 1.3磁路12 1.3.1磁路基本定律12 1.3.2电感13 1.3.3变压器模型16 1.3.4磁场和电场的类比20 参考文献20 第2章包含涡流损耗的快速设计方法22 2.1快速设计方法22 2.1.1磁不饱和散热受限的设计23 2.1.2磁饱和散热受限的设计47 2.1.3信号质量有限的设计50 2.2举例50 2.2.1磁不饱和散热受限的设计实例50 2.2.2磁饱和散热受限的设计实例57 2.3结论63 附录64 2.A.1磁不饱和散热受限设计下的铁氧体磁心比例法则64 2.A.2宽频下的涡流损耗65 2.A.3Mathcad示例文件68 参考文献71 第3章软磁材料72 3.1磁心材料72 3.1.1铁基软磁材料73 3.1.2铁氧体80 3.2电力电子产品中磁心材料的对比与应用82 3.3软磁材料的损耗84 3.3.1叠层钢磁心损耗的简化方法84 3.3.2磁滞损耗84 3.3.3涡流损耗85 3.3.4剩余（残余，其他）损耗87 3.4非正弦电压波形下的铁氧体磁心损耗88 3.4.1验证斯坦梅茨方程88 3.4.2非正弦电压波形下铁氧体磁心损耗的斯坦梅茨方程自然扩展89 3.5包括磁滞效应的磁片的宽频率模型92 3.5.1具有恒定损耗角的阻抗92 3.5.2具有恒定损耗角材料的传输线法93 3.5.3宽频率复数磁导率函数94 3.5.4有功、无功和视在功率94 3.5.5饱和度的影响95 3.5.6典型材料的宽频率模型曲线95 附录3.A磁性薄片的功率和阻抗99 参考文献103 第4章线圈绕组和电气绝缘106 4.1填充系数106 4.1.1圆形导线107 4.1.2箔式绕组110 4.1.3矩形截面导线111 4.1.4利兹线111 4.2导线长度111 4.2.1圆形线圈架111 4.2.2矩形线圈架112 4.3击穿的物理知识112 4.3.1空气击穿电压113 4.3.2固体绝缘材料的击穿电压114 4.3.3电晕放电116 4.4绝缘要求和标准116 4.4.1基础的、补充的和加强的绝缘116 4.4.2标准绝缘距离117 4.4.3电气强度测试118 4.4.4漏电流119 4.5散热要求和标准119 4.5.1绝缘材料和系统的热评估120 4.5.2感性（磁性）模块的要求和标准120 4.5.3导线的标准121 4.6磁性元件制造表123 参考文献124 第5章导体中的涡流125 5.1引言125 5.2基本近似126 5.2.1低频近似127 5.2.2高频近似127 5.2.3损耗的叠加128 5.2.4宽频近似128 5.3矩形导体中的涡流损耗128 5.3.1横向磁场中矩形载流导体的涡流损耗精确解129 5.3.2矩形导体损耗的低频近似130 5.3.3矩形导体损耗的高频近似131 5.3.4间隔矩形导体的损耗132 5.4圆形导体的圆正交法134 5.4.1等效矩形原理134 5.4.2改写后的方程134 5.4.3低频近似135 5.4.4改进的圆正交法136 5.4.5圆正交法的讨论139 5.5圆形载流导体损耗的二维计算方法140 5.5.1精确解140 5.5.2低频和高频近似141 5.5.3宽频近似142 5.6均匀横向交流磁场中圆形导体的损耗143 5.6.1精确解143 5.6.2低频近似144 5.6.3高频近似145 5.6.4宽频近似145 5.6.5讨论146 5.7圆形导体的低频二维近似方法146 5.7.1圆形导体的直接积分法146 5.7.2三磁场近似148 5.7.3在磁性窗口中使用镜像的方法149 5.7.4第一个无穷项求和的消除150 5.8计算绕组涡流损耗的宽频方法151 5.8.1利用偶极子分析其他导线的高频效应151 5.8.2采用有限元调节的宽频方法154 5.8.3高频率、高填充因子的影响160 5.8.4宽频方法的总结161 5.8.5解析方法的比较161 5.9箔式绕组损耗164 5.9.1平行于箔片的均匀磁场164 5.9.2气隙引起的损耗165 5.9.3箔导体的边缘电流168 5.9.4箔式绕组的结论169 5.10平面绕组的损耗170 附录5.A.1矩形导体涡流的一维模型171 附录5.A.2圆导线中涡流损耗的低频二维模型181 附录5.A.3电感器的磁场因子187 参考文献193 第6章热方面195 6.1快速热设计方法（0级热设计）195 6.1.1铁氧体的比耗散功率p196 6.1.20级热设计的结论197 6.2单个热阻设计方法（1级热设计）197 6.3经典传热机制198 6.3.1传导传热198 6.3.2对流传热200 6.3.3辐射传热201 6.4使用热阻网络的热设计（2级热设计）203 6.4.1热阻203 6.4.2确定温升205 6.5磁性元件传热理论的贡献206 6.5.1实践经验207 6.5.2自然对流系数hc的精确表达208 6.5.3强制对流211 6.5.4热阻网络的关系213 6.6瞬态传热214 6.6.1磁性元件的热电容214 6.6.2瞬态加热215 6.6.3绝热负载条件216 6.7总结217 附录217 6.A磁性元件的精确的自然对流模型217 6.A.1实验设计218 6.A.2箱式模型的热测量218 6.A.3基于EE变压器模型的热测量219 6.A.4对流系数hc的精确表达式的推导219 6.A.5实验结果和提出的热模型的比较221 参考文献222 第7章磁性元件的寄生电容224 7.1绕组间的电容：互电容224 7.1.1互电容的影响224 7.1.2计算互电容和等效电压224 7.1.3互电容的测量225 7.2绕组的自电容：内部电容226 7.2.1内部电容的影响226 7.2.2计算绕组的内部电容226 7.2.3测量绕组的内部电容227 7.3绕组和磁性材 內容試閱： 原 书 前 言 本书主要是为电力电子磁性元件的设计师和使用者编写的。它也可以用于教学目的。电感器和变压器等磁性元件与控制元件和半导体元件一起构成电力电子变换器设计的主要部分。经验表明磁性元件的设计往往仍旧采用试凑法来完成。这可以由电感器和变压器设计中长时间的工作来解释。设计有许多方面，如磁心和绕组、涡流、绝缘、散热设计、寄生效应和测量等。关于这些主题有许多文献，但相关信息是记录在众多文章和方法中的。本书主要聚焦于经典的方法，并使用数值工具（如有限元方法等作为背景知识）。 我们试着给出设计的基础知识和技术方面的一些概述。在不同的章节中，我们也会在已知的解析解的基础上描述解析解的近似，再结合有限元进行调整。在大多数情况下，可以得到足够高的精度，并且结果几乎是瞬间获得的，即使是在使用许多计算点的图形法中，结果也几乎是瞬间获得的。在设计阶段，一种快速的近似方法作为第一步是很有用的，而有限元等数值计算工具在分析中的效果很好。有关有限元的特定书籍有很多，相关介绍不在这里赘述。 第1章对磁理论基础和磁性材料进行了基本的介绍。 现今的电力电子使用相当高的开关频率。简单的经验法则，例如“当导线直径小于穿透深度时，涡流损耗总是可以忽略不计”已经不再正确了。然而，很显然，涡流损耗主要是由高频率的横向磁场分量的存在引起的。这是第2章快速设计方法的基础。该方法可以通过使用考虑其他影响的修正来进一步改进，并嵌入设计过程的决策流程图中。在其他章节中提供了更多的细致分析和更好的精度。读者可根据自己感兴趣的具体主题来阅读本书的相应章节。 本书的章节是以非常独立的方式组织起来的，并提供了各自章节的附录与参考文献。最后的总附录提供了不属于特定章节的信息，可以独立使用。 本书可以作为电力电子电路书籍的补充内容。根据可用的时间、期望的精度和设计师的数学水平，本书提供了不同复杂程度的内容。

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