电力电子技术基础PDF电子书下载

0绪论 1

0.1电力电子技术的内容 1

0.2利用开关器件实现电力变换的基本原理 2

0.3电力变换对开关器件的要求 5

0.4电力电子技术的发展 6

0.5电力电子技术的应用领域和重要作用 7

0.6本课程的性质、分析方法和学习要求 8

习题和思考题 8

1晶闸管及其可控整流电路（AC/DC变换） 9

1.1普通晶闸管 9

1.1.1晶闸管结构 9

1.1.2晶闸管的工作原理 9

1.1.3晶闸管特性 12

1.1.4晶闸管主要参数 13

1.2晶闸管器件的串并联 18

1.2.1晶闸管器件的串联运行 18

1.2.2晶闸管器件的并联运行 20

1.3单相半波可控整流电路 22

1.3.1电阻负载 22

1.3.2电阻电感负载 24

1.3.3带续流二极管的电阻电感负载 26

1.3.4电容性负载 27

1.4单相桥式可控整流电路 28

1.4.1单相全控桥式整流电路 29

1.4.2单相半控桥式整流电路 34

1.5三相半波可控整流电路 35

1.5.1三相半波不可控整流电路 36

1.5.2三相半波电阻负载可控整流电路 36

1.5.3三相半波感性负载可控整流电路 39

1.5.4六相半波可控整流电路 41

1.6三相桥式可控整流电路 42

1.6.1共阴极接法与共阳极接法 42

1.6.2三相全控桥式整流电路 42

1.6.3三相半控桥式整流电路 49

1.7反电势负载 54

1.7.1晶闸管整流电路反电势负载时的工作情况 54

1.7.2反电势负载的特点 55

习题和思考题 55

2变流器运行 58

2.1换流重叠角 58

2.1.1交流侧电感对三相不可控整流的影响 58

2.1.2三相半波可控整流电路的换流重叠角 61

2.1.3其他整流电路的换流重叠角 62

2.2有源逆变 63

2.2.1有源逆变产生的条件 63

2.2.2三相半波可控整流电路的有源逆变 65

2.2.3三相全控桥式电路的逆变工作状态 68

2.3变流器外特性 69

2.3.1整流器外特性 69

2.3.2有源逆变器外特性 70

2.4谐波 71

2.4.1谐波分析 72

2.4.2负载谐波的影响 75

2.4.3电源中谐波的影响 77

2.5功率因数 79

2.5.1功率因数的基本概念 79

2.5.2整流电路的功率因数 80

2.5.3提高功率因数的途径 82

习题和思考题 85

3门极触发电路 86

3.1概述 86

3.1.1门极触发信号的种类 86

3.1.2晶闸管对门极触发电路的要求 87

3.2晶体管触发电路 88

3.2.1正弦波同步、锯齿波移相的晶体管触发电路 88

3.3集成触发器 91

3.3.1集成触发器原理及应用 91

3.3.2集成触发器类型 93

3.4数字触发器 94

3.4.1由硬件构成的数字触发器 95

3.4.2微机数字触发器 96

3.5触发器的定相 99

3.5.1概述 99

3.5.2触发器的定相方法 99

习题和思考题 102

4交流调压和交交变频（AC/AC变换） 103

4.1交流调压 103

4.1.1单相交流调压 103

4.1.2三相交流调压 107

4.1.3异步电动机的软起动 109

4.1.4晶闸管交流调功器 111

4.1.5双向晶闸管 112

4.2交交变频器 114

习题和思考题 121

5全控型电力半导体器件 123

5.1门极可关断晶闸管（GTO） 123

5.1.1结构特点和关断原理 123

5.1.2主要参数 124

5.1.3缓冲电路 125

5.1.4对门极信号的要求 127

5.1.5门极驱动电路 129

5.2大功率晶体管（GTR） 130

5.2.1特性和参数 130

5.2.2安全工作区 132

5.2.3缓冲电路和续流二极管的影响 135

5.2.4开关特性 138

5.2.5驱动电路 141

5.3电力场效应晶体管（P-MOSFET） 145

5.3.1结构和工作原理 146

5.3.2静态特性和参数 146

5.3.3动态特性和参数 148

5.3.4功率MOSFET的特点 149

5.3.5功率MOSFET的驱动电路 151

5.4绝缘栅双极晶体管（IGBT） 152

5.4.1结构特点 152

5.4.2有关特性 153

5.4.3驱动电路 154

5.5其他全控型电力电子器件 155

5.5.1静电感应晶体管（SIT） 155

5.5.2静电感应晶闸管（SITH） 156

5.5.3金属氧化物可控晶闸管（MCT） 157

5.5.4集成门极换流晶闸管（IGCT） 158

5.5.5注入增强栅晶体管（IEGT） 160

5.6模块和智能功率模块（IPM） 160

5.6.1 GTR模块 160

5.6.2其他功率模块 161

5.6.3智能功率模块（IPM） 162

5.7电力电子器件发展概貌 163

5.7.1现代电力半导体器件的水平 163

5.7.2各种装置的容量及频率范围 164

5.8电力半导体器件和装置的保护 164

5.8.1常规的过压、过流保护 165

5.8.2用电子线路实施保护 169

习题和思考题 172

6直流变换器（DC/DC变换） 174

6.1斩波原理和控制方式 174

6.1.1斩波原理 174

6.1.2控制方式 175

6.2直流变换器的基本电路 176

6.2.1降压式（Buck）变换器 176

6.2.2升压式（Boost）变换器 177

6.2.3升/降压式（Buck-Boost）变换器 178

6.2.4其他形式的基本变换电路 179

6.3负载为直流电动机时的斩波器结构 179

6.3.1单象限斩波器 179

6.3.2两象限斩波器 180

6.3.3四象限斩波器 181

6.4输入与输出隔离的直流变换器 183

6.4.1单端反激式 183

6.4.2单端正激式 185

6.4.3推挽式 186

6.4.4半桥式 186

6.4.5全桥式 187

6.4.6同步整流 187

6.5直流PWM的控制 188

习题和思考题 191

7无源逆变和直交变频（DC/AC变换） 192

7.1概述 192

7.1.1逆变与变频的含义 192

7.1.2逆变和变频的两种类型 192

7.2负载换流逆变器 194

7.2.1晶闸管的换流 194

7.2.2 RLC串联谐振逆变器 196

7.3逆变器的谐波和调压 200

7.3.1输出波形中的谐波含量 200

7.3.2输出电压的调节 200

7.3.3逆变器的多重化 201

7.4脉宽调制（PWM）逆变器 204

7.4.1正弦脉宽调制（SPWM）原理 204

7.4.2 PWM逆变器及其优点 207

7.5 PWM控制技术 209

7.5.1调制法 209

7.5.2指定谐波消除法（SHEPWM） 215

7.5.3跟踪型PWM（SHBPWM） 216

7.5.4电压空间矢量PWM（SVPWM） 218

7.6中高压变频器 220

7.6.1逆变器结构 221

7.6.2整流装置 224

习题和思考题 226

8软开关技术 228

8.1硬开关与软开关 228

8.1.1开关高频化的好处 228

8.1.2硬开关存在的问题 228

8.1.3问题的解决途径 229

8.2软开关的种类 229

8.3软开关技术的实现 230

8.3.1谐振型变换器（RSC） 230

8.3.2软开关PWM变换器 232

8.3.3零转换PWM变换器 232

8.4软开关电路举例 233

8.4.1 BUCK ZCS-PWM变换器 233

8.4.2 BOOST ZVT-PWM变换器 234

8.4.3谐振直流环（RDCL）逆变器 236

习题和思考题 237

9电力电子技术的应用 238

9.1电动机调速 238

9.1.1直流电动机调速 238

9.1.2直流可逆电路 238

9.1.3交流电动机串级调速 240

9.1.4交流电动机变频调速 241

9.2电力控制补偿器 243

9.3无触点开关 244

9.4电加热 246

9.5电压调节 248

9.6不间断电源（UPS） 249

9.7电化学 250

9.8高压直流输电 251

9.9蓄电池充电机 252

9.10开关电源 253

9.11电子镇流器 254

9.12其他应用领域 255

习题和思考题 256

参考文献 258