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目录 1

第一章　晶闸管 1

1.1　概述 1

1.1.1　晶闸管的结构与工作原理 1

1.1.2　晶闸管的基本特性 3

1.1.3　晶闸管的主要参数 5

1.2　触发控制及专用集成电路 7

1.2.1　晶闸管的触发电路 7

1.2.1.1　触发电路的组成 8

1.2.1.2　触发电路的工作原理 9

1.2.2　晶闸管移相触发控制专用集成电路 10

1.2.2.1　KJ004晶闸管移相触发器集成电路 10

1.2.2.2 TCA785晶闸管及晶体管移相触发器集成电路 13

1.3　典型实验 15

1.3.1　实验一：单相桥式半控整流电路与单结晶体管触发电路的研究 15

1.3.2　实验二：三相晶闸管桥式全控整流电路及三相集成触发电路的研究 17

1.3.3　实验三：单相交流调压电路的性能研究 20

1.4　可关断晶闸管（GTO） 22

1.4.1 GTO的结构和工作原理 22

1.4.2 GTO的动态特性及主要参数 22

1.4.4 GTO的驱动电路 24

1.4.3 GTO电路结构的基本单元 24

1.5 其他 27

1.5.1　晶闸管的鉴别方法 27

1.5.2　晶闸管的串并联 27

1.5.2.1　晶闸管的串联 27

1.5.2.2　晶闸管的并联 28

1.5.3　晶闸管模块 29

第二章　电力晶体管 30

2.1　概述 30

2.1.1 GTR的基本结构和工作原理 30

2.1.3 GTR的基本参数 32

2.1.2 GTR的基本特性 32

2.1.4 GTR的二次击穿现象与安全工作区 33

2.2 触发控制及专用集成电路 34

2.2.1 GTR的基极驱动电路 34

2.2.2 GTR基极驱动和控制专用集成电路 36

2.2.2.1 UAA4002GTR基极驱动和保护集成电路 36

2.2.2.2 M57215BL/M57925L/M57950L驱动大电流GTR的厚膜驱动器集成电路 38

2.3　典型实验：GTR单相并联逆变电路 40

2.4　其他 41

2.4.1　功率晶体管的并联 41

2.4.2　GTR模块 42

3.1.1 电力MOSFET的结构和工作原理 44

3.1　概述 44

第三章 电力MOS场效应晶体管 44

3.1.2　电力MOSFET的基本特性 45

3.1.2.1　静态特性 45

3.1.2.2　动态特性 46

3.1.3　电力MOSFET的主要参数 47

3.2　触发控制及专用集成电路 48

3.2.1 电力MOSFET对栅极驱动电路的要求 48

3.2.2.2　用CMOS器件驱动MOSFET 49

3.2.2.3　隔离驱动式MOSFET 49

3.2.2.1　采用TTL器件驱动MOSFET 49

3.2.2　典型驱动电路 49

3.2.3　电力MOSFET栅极驱动控制专用集成电路 50

3.2.3.1 IR2110具有两输出的桥臂MOSFET栅极驱动器集成电路 50

3.2.3.2 IR2133/IR2135/IR2233/IR2235三相全桥MOSFET驱动器集成电路 53

3.3 典型实验 58

3.3.1　实验一：直流斩波电路的性能研究 58

3.3.2　实验二：半桥型开关稳压电源的性能研究 60

3.3.3　实验三：三相电压型桥式有源逆变电路特性研究 61

3.4　其他 63

3.4.1 电力MOSFET的并联运行 63

3.4.2　电力MOSFET模块 64

4.1.1　IGBT的结构和工作原理 66

第四章　绝缘栅双极型晶体管 66

4.1　概述 66

4.1.2 IGBT的基本特性 67

4.1.2.1 静态特性 67

4.1.2.2 动态特性 68

4.1.3 IGBT的主要参数 69

4.1.4 IGBT的擎住效应和安全区 69

4.2 触发控制及专用集成电路 71

4.2.1 对栅极驱动电路的要求 71

4.2.2 集成式IGBT驱动器 72

4.2.2.1 EXB系列IGBT厚膜驱动器集成电路 72

4.2.2.2 M57959AL/M57962AL/M57959L/M57962L带保护和定时复位功能的厚膜驱动器集成电路 74

4.3　典型实验 76

4.3.1　实验一：直流斩波与IGBT驱动、保护电路测试 76

4.3.2　实验二：单相交直交变频电路的性能研究 79

4.4　其他 82

4.4.1　IGBT的并联使用 82

4.4.2　IGBT模块 83

4.5　典型电力电子器件的保护 83

4.5.1　过电压的保护 83

4.5.2　过电流的保护 84

4.5.3　缓冲电路 84

4.6　典型全控型电力电子器件性能比较 85

第五章　其他功率器件 87

5.1　整流二极管 87

5.1.1　普通硅整流管 87

5.1.2　快恢复二极管 87

5.1.3　肖特基二极管 90

5.2　MOS控制晶闸管MCT 90

5.2.1　MCT的基本结构与工作原理 90

5.2.2　MCT的特性与参数 91

5.2.2.1 MCT的特性 91

5.2.2.2 MCT的参数 92

5.2.3　MCT与其他器件的比较 93

5.3　静电感应晶体管（SIT） 94

5.3.1 SIT的基本结构和工作原理 94

5.3.2 SIT的特性与参数 95

5.4 静电感应晶闸管SITH 97

5.4.1 SITH的基本结构和工作原理 97

5.4.2 SITH的特性与参数 97

第六章 直流电机 100

6.1 概述 100

6.1.1　直流电机的结构和工作原理 100

6.1.2.1　直流他励电动机的机械特性 101

6.1.2　直流他励电动机的运行特性 101

6.1.2.2　直流他励电动机的调速特性 103

6.1.3　直流电机的额定值 103

6.2　直流调速系统 104

6.2.1　调速系统的基本概念 104

6.2.1.1　开环和闭环调速系统 104

6.2.1.2　调速系统的性能指标 105

6.2.2　直流调速系统的分类 106

6.2.3　典型的直流调速系统 107

6.2.3.1　具有转速负反馈的晶闸管直流调速系统 107

6.2.3.3　转速、电流双闭环晶闸管直流调速系统 108

6.2.3.2　具有电压负反馈和电流正反馈的晶闸管直流调速系统 108

6.2.4　PWM直流脉宽调速系统 110

6.2.5　晶体管脉宽调制直流调速系统专用集成电路 112

6.3　典型实验 115

6.3.1　实验一：直流他励电动机运行特性分析 115

6.3.2　实验二：晶闸管直流调速系统性能研究 117

6.3.3　实验三：双闭环三相晶闸管全控桥式整流直流调速系统的调试与机械特性的测定 120

6.3.4　实验四：直流脉宽调制（PWM）调速系统性能研究 124

第七章　交流电机 126

7.1　概述 126

7.1.1　异步电机的结构和工作原理 126

7.1.2　异步电动机的运行特性 127

7.1.3　异步电动机的额定值 129

7.1.4　同步电机的结构和工作原理 130

7.2　交流调速系统 131

7.2.1　变转差率调速方式 131

7.2.1.1　交流调压调速系统 131

7.2.1.2　串级调速系统 134

7.2.2　变频调速系统 135

7.2.2.1　变频调速的基本原理 135

7.2.2.2　变频器的基本构成 137

7.2.2.3　PWM逆变电路及其控制方法 138

7.2.2.4　PWM集成电路 140

7.2.2.5　典型变频调速系统 145

7.3　典型实验 147

7.3.1　实验一：三相同步发电机运行特性研究 147

7.3.2　实验二：三相异步电动机运行特性研究 149

7.3.3　实验三：单相交流调压电路的研究 151

7.3.4　实验四：变频调速系统的调节与测试 154

第八章　低压电器 159

8.1　概述 159

8.1.1　电磁式接触器 159

8.1.2　电磁式继电器 160

8.1.3　其他常用电磁式低压电器 161

8.2　基本电气控制线路 162

8.2.1　点动及连续运行控制线路 166

8.2.2　正反转控制线路 166

8.2.3　鼠笼式异步电动机能耗制动的自动控制线路 168

8.3　典型实验：三相异步电机的继电接触控制 168

第九章　可编程序控制器 171

9.1　概述 171

9.1.1　一般可编程序控制器的基本原理 171

9.1.2　CPM1A系列可编程序控制器的规格与系统组成 172

9.1.2.1　CPM1A的I/O规格 173

9.1.2.2　CPM1A的性能指标 174

9.1.2.3 CPM1A的基本构成及数据存储器的分配 175

9.2 可编程序控制器的编程和指令系统 176

9.2.1　可编程序控制器的指令系统 176

9.2.1.1　常用编程指令及应用 176

9.2.1.2　可编程序控制器的编程规则 179

9.2.2　可编程序控制器的应用举例 180

9.3　典型实验 181

9.3.1　实验一：电机正反转控制及交通灯管理实验 181

9.3.2　实验二：电梯模拟控制系统实验 183

9.3.3　实验三：装配流水线模拟控制实验 184

9.3.4　实验四：步进电机模拟控制实验 185

参考文献 187