现代电力电子电路PDF电子书下载

第一章 电路运行条件对功率场效应晶体管性能的影响 1

第一节 功率场效应晶体管的主要特性 1

一、基本结构和分类 1

绪论 1

二、工作原理 3

三、正向输出特性 3

四、饱和区的电流转移特性 5

五、反向输出特性 6

一、导通电阻 Ron 的构成 8

第二节 电路运行条件对导通电阻 Ron 的影响 8

二、导通电阻 Ron 的测量条件 9

三、电路运行条件对导通电阻 Ron 的影响 9

第三节 电路运行条件对安全工作区的影响 11

一、安全工作区的分类 11

二、正偏安全工作区(FBSOA) 12

三、功率场效应晶体管和功率晶体管 DCFBSOA 的比较 13

四、电路运行条件对 SOA 的影响 13

一、功率场效应晶体管的等效电路 15

第四节 电路运行条件对功率场效应管开关过程的影响 15

二、纯阻负载下 Power MOSFET 的开关过程 17

三、感性负载下 Power MOSFET 的开关过程 18

四、考虑分布电感 LD 时的开关过程分析 20

五、栅极电荷特性 24

第五节 功率场效应晶体管的并联应用 27

一、导致功率场效应晶体管并联时电流不均的原因 27

二、静态电流不均分析 27

三、动态电流不均分析 29

四、并联运用中的寄生振荡及其抑制 30

第六节 功率场效应晶体管的栅极驱动电路 31

一、栅极驱动电路的基本功能 31

二、栅极驱动电路的分类 31

三、输入级的耦合方式 33

四、输出级的耦合方式 34

五、驱动电路的供电方式 35

六、集成式驱动电路芯片 38

七、过流保护 39

参考文献 43

第二章 电路运行条件对 IGBT 和 MCT 性能的影响 44

第一节 IGBT 的结构和主要特性 45

一、IGBT 的结构 45

二、N+缓冲层的作用 46

三、正向输出特性 48

四、通态特性 49

五、饱和区的电流转移特性 49

六、IGBT 的电流容量 50

二、电路运行条件对开通过程的影响 53

第二节 电路运行条件对 IGBT 开关过程的影响 53

一、IGBT 的开关电路 53

三、电路运行条件对关断过程的影响 57

第三节 IGBT 的缓冲电路 59

一、IGBT 开关电路的负载动态轨迹 59

二、缓冲电路 59

第四节 IGBT 的驱动电路 69

一、IGBT 短路状态下的载流能力 69

二、IGBT 短路状态的失效机理 71

三、软开关环境对 IGBT 驱动电路的影响 72

四、分立式 IGBT 驱动电路 73

五、集成式 IGBT 驱动电路 74

第五节 IGBT 功率集成电路 79

一、IGBT-IPM 的基本结构 79

二、IPM 的内藏功能 80

三、IPM 产品示例 81

第六节 MCT 的结构和工作原理 81

一、通态特性 82

第七节 MCT 的主要特性 82

二、阻断特性 83

三、MCT 的载流能力 84

四、MCT 的安全工作区 87

五、MCT 的开关性能 87

第八节 MCT 的驱动电路 91

一、MCT 门极脉冲参数 91

二、MCT 门极驱动电路示例 91

三、IGBT 和 MCT 的比较 92

参考文献 94

第三章 直流变换电路 95

第一节 概述 95

一、直流变换电路的分类 95

二、直流电压变换电路的基本用途和要求 97

第二节 单象限降压型电路 98

一、理想条件下的电路工作情况 98

二、考虑电路内阻时的工作情况 100

三、考虑输出滤波电容 Co 为有限值时的工作情况 101

四、电路外特性分析 101

五、输出滤波器参数选择 102

六、PWM 控制电路 103

七、附加无损有源缓冲电路时的工作情况 108

第三节 单象限升压型电路 111

一、理想条件下的工作情况 112

二、电感电流 id 为断续时的工作情况 112

三、考虑电路内阻 ro 时的工作情况 114

四、考虑输出滤波电容 Co 为有限值时的工作情况 115

五、附加有源无损缓冲电路时的工作情况 115

一、Buck-Boost 电路 119

第四节 单象限升/降压型电路 119

二、Cuk 电路 120

第五节 单象限隔离型电路 122

一、单端反激式电路(Flyback 电路) 122

二、单端正激式电路(Forward 电路) 130

第六节 电流双象限电路 131

一、双象限电路的分类 131

二、电流双象限电路的工作原理 131

二、运行于第一象限时的工作情况 140

一、主电路结构 140

第七节 电压双象限电路 140

三、运行于第四象限时的工作情况 141

四、调速过程 142

第八节 单极性 PWM 四象限桥式直流变换电路 143

一、四象限桥式直流变换电路的分类 143

二、同频式单极性 PWM 全桥电路分析 145

三、倍频式单极性 PWM 全桥电路分析 147

二、工作过程分析 149

第九节 双极性 PWM 四象限电路 149

一、控制极脉冲时序分布 149

三、直流增益 AV 151

四、输出电流脉动△Io 的计算 151

参考文献 153

第四章 无源逆变电路 154

第一节 概述 154

一、工业特殊交流电源的分类 154

三、逆变电路的分类 155

二、逆变电路的基本用途 155

第二节 单相方波逆变电路 157

一、基本假定 157

二、疗波逆变电路 157

三、相移式方波逆变电路 163

第三节 单相 SPWM 逆变电路 165

一、双极性 SPWM 逆变电路 165

二、单极性 SPWM 逆变电路 171

三、单相 SPWM 逆变电路用例 175

第四节 三相方波逆变电路 178

一、纯阻负载下工作情况分析 179

二、感性负载下工作情况分析 182

三、有源负载下工作情况分析 184

第五节 三相 SPWM 逆变电路 189

一、控制极脉冲时序分布 189

二、纯阻负载下的电路工作情况 191

三、感性负载下的电路工作情况 192

四、死区时间对三相输出电压的影响 192

一、多重化结构 195

第六节 逆变电路输出电压波形改善 195

二、PWM 技术的优化 197

三、附加输出滤波器 199

四、采用新型主电路结构 202

第七节 逆变电路的控制 203

一、SPWM 集成芯片原理分析 203

二、电压瞬时值单环反馈控制 209

三、电流瞬时值单环反馈控制 211

四、电压电流双环反馈控制 214

五、电压空间矢量控制 215

参考文献 220

第五章 交流变换电路 221

第一节 概述 221

第二节 单相交流调压电路 222

一、理想条件下斩控式交流调压电路的工作情况 222

二、双向功率开关及其缓冲电路 226

三、载波频率 fc 的选择 227

四、交流调压电路的非互补控制方式 228

第三节 三相交流调压电路 229

第四节 由半控型器件组成的直接变频电路 230

一、理想条件下三相电流源 SCR 直接变频电路分析 231

二、同步电动机的调速方法 235

三、变频电路换流过程分析 236

第五节 由全控型器件组成的直接变频电路 238

一、电压源双向型直接变频电路 239

二、电流源双向型直接变频电路 244

参考文献 247

第六章 整流电路 248

第一节 概述 248

一、传统相控式低频整流电路的优缺点 248

二、整流电路的理想状态 252

三、斩控式整流电路的分类 253

第二节 电压型单相全桥式整流电路 255

一、理想模型 255

二、模型电路分析 256

三、电压型单相全桥式整流电路 259

第三节 电压型单相半桥式整流电路 270

一、主电路结构和工作模式 270

二、电路的运行状态 274

三、输出电压 uo 调节 274

四、电路的控制 275

第四节 电压型单相单管电路 277

一、升压型电路(Boost APFC 电路) 279

二、单端反激式电路(Flyback APFC 电路) 287

一、理想模型 290

第五节 电流型单相全桥电路 290

二、模型电路分析 291

三、电流型单相桥式整流电路 293

四、由晶闸管组成的电流型整流电路 295

第六节 三相桥式整流电路 298

一、电压型三相桥式整流电路 299

二、电流型三相桥式整流电路 304

第七节 电压型三相单管整流电路 307

二、工作模式的分析 308

一、电流模式的选择 308

三、维持 DCM 模式的电路条件 313

参考文献 314

第七章 缓冲型软 PWM 电路 316

第一节 概述 316

一、缓冲电路的作用 316

二、缓冲电路的分类 316

三、缓冲电路与晶闸管换流电路 318

四、缓冲电路的理想性能 319

一、关断缓冲电路 321

第二节 分立式有损缓冲电路 321

二、开通缓冲电路 325

三、完整的分立式缓冲电路 327

第三节 单相式有损缓冲电路 328

一、桥式电路的换流模式 328

二、带箝压式电路1的半桥式逆变电路 330

三、带箝压式电路2的半桥式逆变电路 332

四、电路参数选择和能耗分析 333

五、带箝压式缓冲电路的全桥式逆变电路 334

一、无源无损缓冲电路 342

第四节 分立式无损缓冲电路 342

二、具有 ZVS 功能的有源无损缓冲电路 346

三、ZVS-PWM-Boost 电路的实际应用 353

四、具有能量前馈的有源缓冲电路 356

五、ZVS-PWM-Boost 电路在三相不控整流电路中的应用 360

六、ZCS 有源无损缓冲电路 363

第五节 单相式无损缓冲电路 367

一、单相无源缓冲电路 367

二、单相有源缓冲电路 370

一、晶闸管集中式换流电路 377

第六节 集中式无损缓冲电路 377

二、集中式无损缓冲电路 378

参考文献 385

第八章 控制型软 PWM 电路 387

第一节 概述 387

一、双极性控制方式 387

二、不齐尾双极性控制方式 387

第二节 采用不齐尾双极性控制方式的软开关逆变电路 389

三、不对称控制方式 389

四、移相控制方式 389

一、电路工作原理分析 390

二、电路特点 392

三、改进电路 392

四、改进电路的特点 393

第三节 采用不对称控制方式的软开关逆变电路 393

一、电路工作原理分析 394

第四节 采用相移控制方式的软开关逆变电路 396

二、电路特点 396

一、电路工作原理分析 398

二、电路的特点及存在的问题 401

三、在逆变桥实现 ZVS 的条件及存在的问题 401

第五节 带有源缓冲电路的移相式软开关逆变电路 402

一、电路工作原理分析 402

二、uga、b 脉宽 τA 的确定 404

三、电路特点 404

四、保证整流管有软开关环境的逆变电路 405

第六节 带饱和电感的移相式逆变电路 408

一、电路工作原理分析 410

二、电路特点 412

第七节 高频感应加热用移相式谐振逆变电路 413

一、电路工作模式的选择 414

二、脉冲宽度调制(PWM)的调功原理分析 414

三、电路 ZVS 环境的实现 416

四、控制方式的选择 419

五、负载侧功率因数分析 420

参考文献 421

第一节 概述 422

第二节 带交流谐振环的电流型逆变电路 422

第九章 交流谐振型软 PWM 逆变电路 422

一、基本假定 423

二、电路工作原理分析 424

三、载波频率 fc 的估算 426

第三节 带交流结实型谐振环的逆变电路 428

一、基本假定 428

四、电流型逆变电路的特点 428

二、电路工作原理分析 429

三、几个问题说明 434

四、结实型谐振环逆变电路的特点 435

五、改进型电路 436

参考文献 442

第十章 直流谐振型软 PWM 逆变电路 443

第一节 概述 443

第二节 基本直流谐振环的工作原理 443

一、基本假定 443

二、理想条件下的工作情况 444

三、实际工作情况 445

四、基本直流谐振环存在的问题 445

第三节 有源箝位式直流谐振环 446

一、有源箝位电路的工作原理 446

二、输出电压重复周期的估算 448

三、直流谐振环谐振频率的估算 449

四、直流谐振环的控制 450

第四节 同步式有源箝位直流谐振环 451

第五节 有源直流准谐振环 454

第六节 并联式有源箝位直流谐振环 456

第七节 新型并联式有源箝位直流谐振环 461

一、新型并联式有源箝位电路 461

二、单相软 PWM 逆变电路 464

三、单开关型并联式有源箝位电路 467

第八节 结实型直流谐振环 471

一、带结实型直流谐振环的逆变电路 471

二、结实型直流谐振环作为公共直流电源 472

参考文献 474