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第1章 绪论 1

1.1 电力电子器件概述与发展 1

1.2 电力电子技术的应用 4

1.3 课程性质与学习方法 6

第2章 电力电子器件 7

2.1 电力电子器件概述 7

2.1.1 电力电子器件的分类 8

2.1.2 电力电子器件的使用特点 10

2.1.3 电力电子器件的现状和发展趋势 11

2.2 不可控型器件——电力二极管 14

2.2.1 电力二极管的工作原理和基本特性 14

2.2.2 电力二极管的主要参数 16

2.2.3 电力二极管的主要类型 17

2.3 半控型器件——晶闸管及其派生器件 18

2.3.1 晶闸管的结构和工作原理 18

2.3.2 晶闸管的特性 20

2.3.3 晶闸管的主要参数 23

2.3.4 晶闸管的派生器件 25

2.4 全控型器件 27

2.4.1 电力晶体管 27

2.4.2 电力场效应管 30

2.4.3 绝缘栅双极晶体管 34

2.4.4 门极可关断晶闸管 38

2.4.5 静电感应晶体管 38

2.4.6 静电感应晶闸管 39

2.4.7 MOS控制晶闸管 39

2.4.8 集成门极换流晶闸管 39

2.5 功率模块与功率集成电路 40

2.5.1 IPM的结构 41

2.5.2 IPM的内置功能 42

2.5.3 IPM的保护功能 43

2.6 电力电子器件驱动与保护电路 43

2.6.1 晶闸管触发电路 44

2.6.2 GTO驱动电路 45

2.6.3 GTR驱动电路 47

2.6.4 IGBT驱动电路 50

2.7 电力电子器件的串联与并联运行 53

2.7.1 电力电子器件的串联运行 53

2.7.2 电力电子器件的并联运行 54

2.7.3 电力MOSFET和IGBT并联运行的特点 55

本章小结 55

思考与练习 57

第3章 直流-直流变换电路 59

3.1 直流PWM控制基础 59

3.2 直流斩波器的基本电路 60

3.2.1 降压型斩波电路 60

3.2.2 升压型斩波电路 64

3.2.3 升-降压型斩波电路 68

3.2.4 丘克电路 70

3.3 变压器隔离的DC/DC变换器 72

3.3.1 正向激励变换器 72

3.3.2 反向激励直流变换电路 74

3.3.3 其他典型直流变换电路 76

本章小结 81

思考与练习 82

第4章 直流-交流变换电路 83

4.1 逆变概念 83

4.1.1 逆变的定义 83

4.1.2 逆变电路的分类 83

4.2 换流方式 85

4.2.1 逆变电路的基本工作原理 86

4.2.2 换流方式的分类 86

4.3 电压型逆变电路 89

4.3.1 单相电压型逆变电路 90

4.3.2 三相电压型逆变电路 93

4.4 电流型逆变电路 97

4.4.1 单相电流型逆变电路 97

4.4.2 三相电流型逆变电路 98

4.5 多重逆变电路和多电平逆变电路 100

4.5.1 多重逆变电路 101

4.5.2 多电平逆变电路 103

4.6 逆变器的PWM控制技术 104

4.6.1 PWM产生原理 104

4.6.2 逆变器的SPWM控制方法 104

4.7 负载换流式逆变电路 113

4.7.1 并联谐振式逆变电路 113

4.7.2 串联谐振式逆变电路 116

4.8 开关电源中的无源逆变电路应用 117

本章小结 121

思考与练习 121

第5章 交流-直流变换电路 123

5.1 相位控制技术基础 123

5.2 单相可控整流电路 124

5.2.1 单相半波相控整流电路 125

5.2.2 单相全桥相控整流电路 129

5.2.3 单相半桥相控整流电路 136

5.3 三相可控整流电路 139

5.3.1 三相半波相控整流电路 139

5.3.2 三相全桥相控整流电路 146

5.3.3 三相半桥相控整流电路 153

5.4 大功率可控整流电路 157

5.4.1 带平衡电抗器的双反星形相控整流电路 158

5.4.2 带平衡电抗器的12脉波相控整流电路 161

5.5 交流侧电感对相控整流电路性能的影响 162

5.5.1 换相过程中的输出电压 163

5.5.2 换流重叠角的计算 165

5.5.3 相控整流电路的外特性 166

5.6 相控整流电路的谐波和功率因数 167

5.6.1 整流电压的谐波分析方法 167

5.6.2 交流侧的谐波和功率因数分析 169

5.6.3 直流侧电压和电流的谐波分析 170

5.7 相控整流电路的多重化 173

5.7.1 移相多重连接 173

5.7.2 串联多重连接电路的顺序控制 175

5.8 相控有源逆变电路 176

5.8.1 有源逆变的原理和实现的条件 176

5.8.2 三相桥式相控有源逆变电路 178

5.8.3 逆变失败及最小逆变角的限制 180

5.9 PWM整流电路 182

5.9.1 PWM整流电路的基本原理 182

5.9.2 电压源型PWM整流电路 184

5.10 相控整流电路的驱动控制 188

本章小结 193

思考与练习 194

第6章 交流-交流变换电路 197

6.1 概述 197

6.2 交流调压电路 197

6.2.1 单相交流调压电路 198

6.2.2 三相交流调压电路 203

6.3 交流调功电路 206

6.4 交-交变频电路 209

6.4.1 单相交-交变频电路 209

6.4.2 三相交-交变频电路 212

6.5 矩阵式变换器 214

6.5.1 矩阵式变换器的基本工作原理 215

6.5.2 矩阵式变换器的控制策略 219

本章小结 220

思考与练习 221

第7章 软开关技术 222

7.1 软开关的基本概念 222

7.1.1 硬开关与软开关 222

7.1.2 零电压开关与零电流开关 223

7.2 软开关电路的分类 224

7.2.1 准谐振电路 225

7.2.2 零开关PWM电路 225

7.2.3 零转换PWM电路 226

7.3 典型的软开关电路 226

7.3.1 零电压开关准谐振电路 226

7.3.2 谐振直流环 229

7.3.3 移相全桥零电压开关PWM电路 230

7.3.4 零电压转换PWM电路 232

本章小结 234

思考与练习 234

第8章 电力电子技术的典型应用 236

8.1 电力电子技术在轻型电动汽车驱动系统中的应用 236

8.1.1 永磁无刷直流电机的基本原理 236

8.1.2 永磁无刷直流电机的调速及调制方式 238

8.1.3 电动高尔夫汽车驱动系统的硬件原理图介绍 239

8.2 电力电子技术在静止无功补偿器中的应用 242

8.2.1 饱和型电抗器 242

8.2.2 晶闸管控制电抗器 243

8.2.3 晶闸管投切电容器 244

8.2.4 晶闸管控制高漏抗变压器 244

8.2.5 TCR+TSC 245

8.2.6 FC-TCR型SVC结构与补偿原理 246

8.2.7 SVC的硬件总体介绍 247

8.3 电力电子技术在光伏发电技术中的应用 248

8.3.1 导抗变换器理论分析 249

8.3.2 单相并网逆变器拓扑及输出特性 250

8.4 电力电子技术在风力发电并网中的应用 254

8.4.1 风力发电并网方式 255

8.4.2 风力发电中的电力电子变流器 257

8.4.3 变流器PWM技术 258

8.4.4 某并网变流器控制系统介绍 259

8.4.5 三相电压源型并网变流器工作原理 260

8.4.6 并网变流器控制系统原理 261

8.4.7 电感L滤波并网变流器电流控制技术 262

8.4.8 采用T型滤波的并网变流器电流控制 264

本章小结 264

思考与练习 265

附录 电力电子技术与应用实验指导 266

参考文献 292