电力电子学的SPICE仿真（原书第3版）

本书是以笔者整合50%的设计内容以及3学时基于电力电子的SPICE课程的经验为基础编制的。课后会有一些设计习题，要求学生使用PSpice软件通过绘制或打印输出波形来验证自己的设计，并通过绘制瞬时电压、电流和功率波形确定设备等级和网络组成。本书的目的是用*少的时间和精力，把SPICE模拟器和大三或大四所学的电力电子课程集合在一起。本书每章实例均附带PSpice仿真程序, 读者可以将理论计算和仿真程序相结合，进行对比学习,以便能够更加透彻地掌握电力电子学技术。 

本书是原书作者在从事电力电子教学与研究的基础上编写而成的。本书第1~7章首先介绍了SPICE语言以及PSpice软件在模拟电路中的简单应用，其后第8~12章介绍了PSpice在电力电子学中的应用，主要涉及DCDC变换器、DCAC逆变器、谐振型变换器、可控式整流器和ACAC变换器的主电路仿真，然后第13章介绍了控制电路的仿真，第14章介绍了直流电动机的建模与仿真，后介绍了仿真中遇到的一些问题及其解决办法。本书可为从事电力电子相关研究和应用的工程技术人员提供参考，也可作为高等院校相关专业学生的教材使用。

 

Muhammad HRashid，西佛罗里达大学的电子与计算机工程教授（1997~2007年，指导教师）。Rashid博士在孟加拉工程与技术大学获得了电气工程学学士学位，并且在英国的伯明翰大学获得了硕士和博士学位。以前，他是韦恩堡印第安纳州立大学—普杜大学的电气工程学教授。也曾是美国康奈迪克大学电气工程学客座助理教授，加拿大蒙特利尔肯考迪亚大学电气工程学副教授，普渡大学卡柳梅特分校电气工程学教授，以及沙特阿拉伯法赫德国王石油与矿产大学的客座电气工程学教授。Rashid博士曾是英国Bursh电气机械有限公司的设计与开发工程师，英国Lucas集团研究中心的研发工程师，以及马尔他电子高等学院控制工程部门的讲师和部门主管。Rashid博士积极从事电力电子相关的教学、研究和演讲工作。已写作了17本书并发表了130多篇技术性论文。他的书被全世界国家作为教材来使用。他所著的《电力电子》一书被翻译成多种语言，包括西班牙语、葡萄牙语、印度尼西亚语、韩语、意大利语、汉语、波斯语，以及在印度有东部经济版。他所写的《微电子》一书被译成西班牙语、意大利语和汉语。Rashid教授受到许多外国政府和机构邀请来做专题讲座，很多国外的大学请他来为本科生、研究生和博士生考试做校外考官，一些融资机构请他来审查研究计划，并且美国和一些国外大学请他来做教授职位晋升的评估。Rashid在加拿大、韩国、英国、新加坡、马尔他、利比亚、马拉西亚、沙特阿拉伯、巴基斯坦和孟加拉国出任定期的雇员或顾问。Rashid博士在几乎美国各个州和许多国家（日本、中国、香港、印度尼西亚、台湾、马来西亚、泰国、新加坡、印度、巴基斯坦、土耳其、沙特阿拉伯、阿联酋、卡塔尔、利比亚、约旦、埃及、摩洛哥、马尔他、意大利、希腊、英国、巴西和墨西哥）巡游演讲，发表论文。Rashid博士曾是加拿大安大略省的注册专业工程师和英国注册特许工程师。他是英国电气工程师协会（IEE,UK）和美国电气和电子工程师协会（IEEE,USA）的会员。他因对电力电子学教育领导和对固态电力电子整流器的分析和设计方法的作出的重大贡献而被选为IEEE的会员。Rashid博士获得了1991年由美国电气和电子工程师协会颁发的优秀工程师奖。在2002年，他因在电力电子继续教育和计算机辅助模拟的设计和传播方面作出重大贡献，而获得了IEEE教育活动奖（EAB）继续教育功勋成就奖。2008年，他因在本科电气工程教育质量、学生积极性和优质教科书出版方面杰出的领导力和奉献，而获得IEEE本科教育奖。Rashid博士是电气和电脑工程ABET程序评估员（在1995~2000年也是评估员），也是美国南部院校联盟委员会（SACS,USA）的工程评估员。他参与了由CRC出版的《电力电子及应用、纳米技术与应用》一书的一系列版本的编辑。他是Elsevier出版的《电力与能源》一书的编辑顾问。他做了关于成果导向教育的演讲，并组建了相关的工作室，他也致力于包括评价在内的成果导向教育的实施。他是IEEE教育学会的出色演讲师，也是IEEE工业应用学会的地区发言人（曾经也是出色演讲师）。

 

译者序
原书前言
致谢
作者简介
PSpice软件及程序文件
1第1章概述
11简介
12SPICE描述
13SPICE类型
14分析类型
15PSpice的限制条件
16仿真软件工具描述
17PSpice平台
171PSpice A/D
172PSpice Schematics
173OrCAD Capture
18PSpice SCHEMATICS与OrCAD
CAPTURE
19SPICE资源
191含免费SPICE模型的网站
192含付费SPICE模型的网站
193SPICE和电路仿真信息网站
194含SPICE论文的工程期刊
推荐阅读
第2章电路描述
21简介
22输入文件
23节点
24元器件值
25电路元器件
26元器件模型
27信号源
28输出变量
29分析类型
210PSpice输出命令
211电路文件格式
212输出文件格式
213PSpice仿真实例
2131RLC电路的脉冲响应和阶跃响应
2132RLC电路的正弦响应和频率响应
214PSpice SCHEMATICS
2141PSpice原理图布局
2142PSpice A/D
2143Probe
2144OrCAD Capture
215用OrCAD Capture导入MICROSIM CHEMATICS
习题
推荐阅读
第3章输出变量的定义
31简介
32直流扫描和瞬态分析
321电压输出
322电流输出
323功率输出
33交流分析
331电压输出
332电流输出
34输出标记
35噪声分析
小结
第4章电压源和电流源
41简介
42信号源建模
421脉冲源
422分段线性源
423正弦源
424指数源
425单频调频源
426交流源
43独立源
431独立电压源
432独立电流源
433独立源的原理图
44受控源
441多项式源
442电压控制电压源
443电流控制电流源
444电压控制电流源
445电流控制电压源
446受控源的原理图
45行为元器件建模
451VALUE
452TABLE
453LAPLACE
454FREQ
2小结
习题
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第5章无源元器件
51简介
52元器件模型
521模型语句举例
53工作温度
531温度语句举例
54电阻、电感、电容元件
541电阻
542电容
543电感
55磁性元件和变压器
551线性磁性电路
552非线性磁性电路
56无损传输线
57开关
571压控开关
572流控开关
573时控开关
小结
习题
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第6章点命令
61简介
62Models（模型）
621MODEL（模型）
622SUBCKT（子电路定义）
623ENDS（子电路结束）
624FUN（函数定义）
625GLOBAL（全局）
626LIB（库文件）
627INC（包含文件）
628PARAM（参数定义）
629STEP（参数分析）
63输出类型
631PRINT（打印输出）
632PLOT（绘图）
633PROBE（探头）
634Probe输出
635WIDTH（宽度）
64工作温度和电路结束命令
65选择项
66直流分析
661OP（直流工作点分析）
662NODESET（节点设置）
663SENS（小信号灵敏度分析）
664TF（小信号传递函数分析）
665DC（直流扫描）
67交流分析
68噪声分析
69瞬态分析
691IC（瞬态初始状态）
692TRAN（瞬态分析）
610傅里叶分析
611蒙特卡罗分析
612灵敏度与坏情况分析
小结
习题
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第7章二极管整流器
71简介
72二极管模型
73二极管语句
74二极管特性
75二极管参数
751齐纳二极管模型
752列表数据
376二极管整流器
761单相二极管整器流实例
762三相二极管整流器实例
77实验
771实验DR1
772实验DR2
773实验DR3
小结
习题
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第8章DCDC变换器
81简介
82直流斩波器
83BJT的SPICE

人们通常把电力电子视为一门技术类的选修课程，其实电力电子是一门以数学、电子电路、控制系统、模拟和数字电子技术、微处理器、电工以及电机学为基础，面向应用的跨领域的学科。要想理解一个电力电子电路的工作原理，就需要清楚地知道电路中每个元器件在任意时刻的电流和电压瞬态波形。电力电子的这些特点，不仅使学生理解起来比较困难，而且老师也很难去教授这门课程。实验室有助于理解电力电子及其控制接口电路，但与其他电力电子电力系统（EE）课程相比，开发电力电子实验室的代价相当高昂。电力电子在工业生产的功率控制环节发挥着关键的作用。隶属于工程与技术认证协会的工程认证委员会（EAC/ABET）指定了EE课程中的计算机集成和设计内容。为了保持竞争力，电力电子课程应该整合大约50%的设计内容并广泛使用计算机辅助设计。学生版OrCAD PSpice对学生是免费的，无论是教学还是课后练习，它都是一款十分理想的计算机辅助仿真及分析软件。PSpice不需要附加的资源和课堂时间，而且也能应用到电力电子领域。在PSpice中，探针是一种图形后续处理器，在绘制仿真结果时非常有用。特别是探针具有强大的算术运算能力，可以用来绘制阻抗、功率等曲线。当学生使用PSpice软件的仿真经验增多时，他们将会真正的体验到探针功能的强大优势。探针功能只是学生版PSpice中的一个功能项。运行探针并不需要数学运算处理器。学生也可以选择通常的打印输出或打印绘图。打印或是绘图对于学生理解相关理论，判断电路的优点和特点也十分有用。探针类似于执行算术运算的具有特殊功能的理论示波器。它可以作为实验平台显示电流、电压、功率、功率因数以及其他波形，并具有傅里叶分析功能，可以给出任何波形的总谐波失真度。探针功能以及制表、数值计算、函数运算、多项式计算、拉普拉斯变换、通用参数扫描等数据处理功能，使得PSpice成为EE课程中一款多用途仿真工具。学生可以设计电力电子电路，再使用PSpice仿真器进行验证，并进行必要的设计修改。在缺少专门的电力电子实验室时，可以通过PSpice软件对实验作业中的设计问题进行仿真和验证。