电力电子技术PDF电子书下载

第1章　电力电子技术的发展 1

第2章　电力电子器件概述 9

2.1　简介 9

2.2　二极管 9

2.3　晶闸管 10

2.4　可控开关的理想特性 13

2.5　双极结型晶体管和达林顿管 15

2.6　电力场效应晶体管 17

2.7　门极可关断晶闸管 18

2.8　绝缘栅双极晶体管 19

2.9　MOS控制晶闸管 19

2.10　可控开关的比较 20

2.11　驱动和缓冲电路 21

2.12　半导体功率器件的选择 22

小结 22

习题 23

第3章　电路和磁路的基本概念 24

3.1　电路 25

3.1.1　正弦电压、电流似稳态过程的功率定义 25

3.1.2　正弦电压的似稳态过程 26

3.1.3　非正弦似稳态过程 28

3.1.4　电压换向的整流电路 31

3.1.5　稳态的定义 33

3.1.6　平均功率和电流有效值 33

3.1.7　稳态时交流正弦电压、电流波形 34

3.1.8　稳态下的非正弦波形 37

3.1.9　电感和电容的工作特性 41

3.1.10　稳态时的电感平均电压UL和电容平均电流IC 42

3.2　磁路 43

3.2.1　安培定律 44

3.2.2　右手螺旋法则 44

3.2.3　磁通密度或磁感应强度B 45

3.2.4　磁场和磁路 45

3.2.5　铁磁物质的磁化曲线 47

3.2.6　磁路的基本定律 48

3.2.7　恒定磁通磁路的计算 49

3.2.8　铁心线圈 51

小结 53

习题 54

第4章　二极管整流电路 55

4.1　简介 55

4.2　整流电路的基本概念 56

4.2.1　纯电阻负载 56

4.2.2　感性负载 56

4.2.3　含直流电压源的负载 58

4.3 单相桥式二极管整流电路 59

4.3.1　Ls=0的理想电路 59

4.3.2 Ls对电流换流的影响 62

4.3.3　直流侧接恒定电压源的情况ud(t)=Ud 66

4.3.4　实际的二极管桥式整流电路 69

4.4　单相双重电压整流电路 74

4.5　单相整流电路对三相四线制系统的中线电流的影响 75

4.6　三相全桥整流电路 77

4.6.1 Ls=0的理想电路 77

4.6.2 Ls对换流过程的影响 80

4.6.3　实际三相二极管桥式整流电路 84

4.7　单相整流电路与三相整流电路的比较 86

4.8　开通时的瞬间冲击电流和过电压 86

4.9　电流谐波和低功率因数的影响和改善措施 86

小结 87

习题 88

附录 91

第5章　基于晶闸管的电网换流型整流电路 96

5.1　单相桥式全控整流电路 96

5.1.1　单相桥式全控整流电路的结构及理想化分析 96

5.1.2　单相桥式全控整流电路的换流 98

5.1.3　单相桥式全控整流电路的工作原理分析 102

5.1.4　单相桥式全控整流电路的间断运行问题 103

5.1.5　不可控两脉冲整流电路 104

5.1.6　半控整流电路 107

5.1.7　半控整流电路的正常工作特性分析 108

5.2　三相整流电路 110

5.2.1　理想工作状态 111

5.2.2　一般条件下的整流 113

5.2.3　特殊运行状态 115

5.3　多脉冲整流电路 116

5.3.1　三相整流电路的串联 116

5.3.2　两整流电路的并联运行 118

5.4　其他电路结构 122

5.4.1　全波整流结构 123

5.4.2　半控整流结构 123

5.4.3　具有续流支路的整流结构 123

5.5　网络换流整流电路的应用 124

5.5.1　双向整流电路 124

5.5.2　交-交变频器 125

5.5.3　高压直流输电系统 128

小结 131

习题 131

第6章　DC-DC和DC-AC变换器 133

6.1　直流斩波电路（DC-DC） 133

6.1.1　自换流的原理 133

6.1.2　直流输出电压的调整 133

6.1.3　升压斩波电路 135

6.1.4　斩波电路的吸收电路 136

6.1.5　斩波电路的控制 137

6.1.6　组合斩波电路 138

6.2　自换流整流电路 140

6.2.1　电流源型自换流整流电路 140

6.2.2 自换流整流电路的工作原理 140

6.2.3　整流电路的吸收电路 142

6.3　逆变电路（DC-AC） 142

6.3.1　换流方式 144

6.3.2　电压型逆变电路 147

6.3.3　电流型逆变电路 153

6.3.4　多重逆变电路和多电平逆变电路 160

小结 165

习题 166

第7章　开关型直流／交流逆变器 167

7.1　引言 167

7.2　开关型逆变器的基本概念 168

7.2.1　脉宽调制开关模式 170

7.2.2　方波输出方式 176

7.3　单相逆变器 177

7.3.1　单相半桥逆变器 177

7.3.2　单相全桥逆变器 178

7.3.3　推挽式逆变器 188

7.3.4　单相逆变器的开关利用率 189

7.4　三相逆变器 190

7.4.1　三相电压型逆变器的PWM控制方式 191

7.4.2　三相逆变器的方波工作方式 194

7.4.3　三相逆变器中开关利用率 195

7.4.4　三相逆变器输出电压的纹波 195

7.4.5　直流侧电流id 197

7.4.6　三相逆变器中开关元件的导通 198

7.5　PWM逆变器的空白时间对电压的影响 200

7.6　逆变器的其他开关模式 203

7.6.1　方波脉冲开关控制方法 203

7.6.2　可编程谐波消除模式 203

7.6.3　电流调节模式（电流模式） 205

7.6.4　调制方式结合变压器连接的谐波中和开关模式 206

7.7　整流方式的工作原理 206

小结 208

习题 209

第8章　电力电子技术在无功补偿装置中的应用 211

8.1　静止无功补偿的基本概念 211

8.2　SVC的基本连接方式及控制说明 212

8.3　静止无功补偿器SVC的补偿原理 214

8.3.1　SVC的电压调整作用 215

8.3.2　SVC对提高电压稳定性的影响 217

8.4　StatCom的工作原理及分析 217

8.4.1　控制系统及无功补偿数学模型的推导 218

8.4.2　StatCom的运行性能与系统参数之间的静态关系 220

8.5 StatCom和SVC的传输特性比较 224

8.6　控制系统的仿真分析 226

8.6.1　变流器的控制 226

8.6.2　两电平控制系统的仿真波形分析 229

8.6.3　三电平控制系统的仿真分析 229

8.7　StatCom直流侧电容参数的选择 232

8.7.1　逆变器及换流数学模型的建立 232

8.7.2　电容参数的选择 240

小结 245

习题 245

第9章　器件的温度控制和散热 247

9.1　半导体器件的温升控制 247

9.2　热量的传导 248

9.2.1　热阻 248

9.2.2　暂态热阻抗 250

9.3　散热片 252

9.4　热量的辐射和对流 253

9.4.1　根据热量辐射定义的热阻 254

9.4.2　根据热量对流定义的热阻 254

9.4.3　散热片和周围环境之间的热量计算问题 255

小结 256

习题 257

第10章　器件的磁设计 258

10.1　磁性材料及磁芯 258

10.1.1　用作磁芯的磁性材料 258

10.1.2　磁滞损耗 259

10.1.3　趋肤效应的限制 261

10.1.4　叠片磁芯的涡流损耗 262

10.1.5　磁芯的尺寸和形状设计 263

10.2　铜线绕组 264

10.2.1　铜线填充系数 264

10.2.2　铜损 265

10.2.3　铜线导体的趋肤效应 265

10.3　发热问题 266

10.4　具体电感的设计 268

10.4.1　电感的参数 268

10.4.2　电感的特性 269

10.4.3　电感值L 270

10.4.4　电感的温度 270

10.4.5　电感过载时的热点温度 271

10.5　电感设计程序 271

10.5.1　电感设计基础：电感的储能 271

10.5.2　电感设计例程 272

10.5.3　尝试性的电感设计程序 276

10.5.4　举例说明电感的设计 276

10.6　变压器设计的具体分析 279

10.6.1　变压器的参数 279

10.6.2　变压器的电气特性 279

10.6.3　变压器的温度 281

10.6.4　过载时的变压器温度 282

10.7　涡流 282

10.7.1　邻近效应 282

10.7.2　最佳导线尺寸和最小铜损 284

10.7.3　电感线圈损耗（铜损）的减少 284

10.7.4　变压器的绕组分段对减少涡流损耗所起的作用 285

10.7.5　绕线的优化 286

10.8　变压器的漏感 288

10.9　变压器的设计程序 289

10.9.1　变压器的设计基础：额定功率 290

10.9.2　变压器单向设计例程 290

10.9.3　举例说明变压器设计 294

10.10　电感和变压器的比较 298

小结 299

习题 299