第1篇電機基礎特性研究
第1章單相變壓器
1.1實踐背景
1.2實踐目標
1.3單相變壓器
1.3.1單相變壓器的工作原理
1.3.2實踐內容
1.3.3仿真過程與分析
1.3.4思考與實踐

第2章三相變壓器的連接組特性測試
2.1實踐背景
2.2實踐目標
2.3三相變壓器
2.3.1三相變壓器的連接組
2.3.2實踐內容
2.3.3仿真過程與分析
2.3.4思考與實踐

第3章三相異步電動機的特性研究
3.1實踐背景
3.2實踐目標
3.3三相異步電動機的啟動特性研究
3.3.1三相異步電動機啟動的基本原理
3.3.2實踐內容
3.3.3仿真過程與分析
3.3.4思考與實踐
3.4三相異步電動機開環調速性能研究
3.4.1基本原理
3.4.2實踐內容
3.4.3仿真過程與分析
3.4.4思考與實踐

第4章直流電動機的認識實驗
4.1實踐背景
4.2實踐目標
4.3直流電動機
4.3.1直流電動機的基本原理
4.3.2實踐內容
4.3.3仿真實驗及分析
4.3.4思考與實踐

第2篇電力電子器件特性與電能變換研究
第5章電力電子器件特性測試研究
5.1實踐背景
5.2實踐目標
5.3電力電子器件特性研究
5.3.1IGBT的基本特性
5.3.2MOSFET的輸出特性
5.4實踐內容
5.5仿真過程與分析
5.5.1IGBT工作特性的建模與仿真
5.5.2IGBT轉移特性的建模與仿真
5.5.3MOSFET的測量及驅動
5.6思考與實踐

第6章整流電路的研究
6.1實踐背景
6.2實踐目標
6.3整流電路
6.3.1單相橋式整流電路
6.3.2三相半波整流電路
6.4實踐內容
6.5仿真過程與分析
6.5.1單相整流電路的建模與仿真
6.5.2三相半波可控整流電路的建模與仿真
6.6思考與實踐

第7章Buck和Boost變換器研究
7.1實踐背景
7.2實踐目標
7.3升/降壓變換器研究
7.3.1Buck變換器的工作原理
7.3.2Boost變換器的工作原理
7.4實踐內容
7.5仿真過程與分析
7.5.1Buck變換器的仿真實驗
7.5.2Boost變換器的仿真實驗
7.6思考與實踐

第8章三相橋式PWM逆變電路研究
8.1實踐背景
8.2實踐目標
8.3三相橋式PWM逆變電路的工作原理
8.4實踐內容
8.5仿真過程與分析
8.6思考與實踐

第3篇電機磁場特性分析與實踐
第9軟件簡介與入門
9.1Ansoft/Maxwell電磁分析軟件介紹
9.2Ansoft/Maxwell軟件快速入門
9.2.1Maxwell 2D的界面環境介紹
9.2.2Maxwell 2D的模型繪制
9.2.3Maxwell 2D的材料管理
9.2.4Maxwell 2D的邊界條件和激勵源
9.2.5Maxwell 2D的網格剖分和求解設置
9.2.6Maxwell 2D的後處理操作流程

第10章三相變壓器空載瞬態磁場分析
10.1實踐背景
10.2實踐目標
10.3三相變壓器的結構
10.4三相變壓建模與分析
10.5思考與實踐

第11章無刷直流電動機空載瞬態磁場分析
11.1實踐背景
11.2實踐目標
11.3無刷直流電動機的結構與工作原理
11.4無刷直流電動建模與分析
11.5思考與實踐

第12章永磁同步電動機瞬態磁場分析
12.1實踐背景
12.2實踐目標
12.3永磁同步電動機的結構與工作原理
12.4永磁同步電動建模與參數設置
12.5思考與實踐

第13章永磁磁通切換電動機瞬態磁場分析
13.1實踐背景
13.2實踐目標
13.3永磁磁通切換電動機的結構與工作原理
13.4永磁磁通切換電動建模與參數設置
13.5思考與實踐

第4篇簡單開關電源設計實踐
第14章Buck、Boost、Buck-Boost、H橋的設計與應用
14.1應用背景
14.2實踐目標
14.3實踐內容(Buck電路)
14.4實踐內容(Boost電路)
14.5實踐內容(Buck-Boost電路)
14.6實踐內容(H橋變流器電路)
14.7思考與實踐

第15章整流電路的設計與應用
15.1應用背景
15.2實踐目標
15.3實踐內容
15.4思考與實踐

第16章雙向DC-DC變換器的設計與應用
16.1應用背景
16.2實踐目標
16.3實踐內容
16.4思考與實踐

第17章逆變電路的設計與應用
17.1應用背景
17.2實踐目標
17.3實踐內容
17.4思考與實踐

第18章Buck變換器硬件電路設計
18.1實踐目標
18.2實踐內容
18.3思考與實踐

參考文獻

電機是構成生產生活素，電機的設計與制造代表著一個國家的技術水平，關繫國家的安全與發展。電力電子技術是對電能進行變換和控制的技術，應用於電機控制和電力領域。建模仿真分析是學習電機和電力電子技術的重要手段，目前有多種仿真軟件，應用於電機控制和電機磁場分析的有MATLAB和Ansoft/Maxwell，應用於電力電子技術領域的有PSPICE、SABER、MATLAB等，其中MATLAB/Simulink易於與控制繫統相連接，可以自動生成代碼，是進行電力電子電路及繫統仿真以及繫統開發的理想軟件。
本書采用案例教學編寫方式，分4篇，分別介紹了MATLAB/Simulink和Ansoft/Maxwell在電機及電力電子技術工程實踐中的應用。第1篇電機基礎特性研究，介紹電機的工作原理和特性，以MATLAB/Simulink為平臺，搭建相應電機仿真模型，對電機的工作原理進行仿真驗證與分析，通過實例使初學者快速掌握電機的MATLAB/Simulink建模方法和仿真技巧。第2篇電力電子器件特性與電能變換研究，介紹常用電力電子器件及基本變流拓撲，以MATLAB/Simulink為平臺，搭建相應器件及變流器拓撲模型，對器件性能以及變流器拓撲進行仿真驗證與分析，通過實例使初學者快速掌握電力電子器件與變流電路的MATLAB/Simulink建模方法和仿真技巧。第3篇電機磁場特性分析與實踐，以電機為研究對像，側重於電機的磁場分析，以Ansoft/Maxwell為平臺，進行電機建模與仿真，並對仿真結果進行分析，通過實例使初學者快速掌握電機的Ansoft/Maxwell建模方法和仿真技巧。第4篇簡單開關電源設計實踐，選取具有代表性的工程應用案例，使初學者理論和實踐結合，在學習前面章節內容的基礎上進一步提升，鞏固所學，積累設計經驗。
本書中軟件的應用背景隻涉及電機及電源設計，並附有快速入門教程(操作步驟)。電機及電源設計部分實例教程從簡單到復雜，由淺入深，循序漸進，層次清晰，圖文並茂，使用者易上手。本書實例豐富，提供了大量的工程實踐應用案例，內容涉及電機及電力電子技術的應用，包括電機、電源設計對應的所有實例的MATLAB模型，Ansoft/Maxwell模型等。同時為滿足教學需要，每章最後都設計了相應的思考與實踐任務，有助於使用者將理論知識和專業應用緊密結合，為課程設計、學科競賽、畢業設計打下一定基礎。本書可以作為高等院校電氣工程及其自動化、自動化專業實踐課程教材。
本書由南京航空航天大學金城學院機電工程與自動化學院錢荔編寫第4篇及第2篇第5章部分內容，郝雯娟、劉慧編寫第3篇，張明霞編寫第1篇的第2、3章和第2篇的第7、8章，顧亭亭編寫第1篇的第1、4章和第2篇的第5、6章。
本書的編寫工作還得到了新能源汽車、智能電網產業界專家的支持和幫助，如南京眾控電子科技有限公司總經理張晏、南京易司拓電力科技股份有限公司正高級工程師羅耀強、南京海貝斯智能科技有限公司工程師宋路程等。他們在綜合性工程實踐案例的選擇上，提供了許多寶貴的意見,確保了案例在滿足實踐教學的基礎上，又符合實際生產需求,充分體現產教融合的特色,在此表示衷心的感謝。
另外,本書受到江蘇省本科高校產教融合型品牌專業建設項目（電氣工程及其自動化）以及江蘇省一流專業建設項目(電氣工程及其自動化、車輛工程)的支持。
由於作者水平有限，書中不足之處在所難免，敬請各位讀者批評指正。

作者
2023年3月