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目录 1

第一章 功率晶体管（GTR）及其应用 1

1.1 GTR器件 1

1.1.1 GTR的参数和性能指标 1

1.1.2 GTR的参数测定 4

1.1.3 GTR的安全工作区 5

1.1.4 GTR的保护和驱动级 6

1.1.5 GTR的缓冲器 8

1.1.6 逆变器桥臂上的缓冲器 11

1.1.7 GTR的串并联 17

1.2 GTR直流电源 18

1.2.1 放电电路 19

1.2.2 高低压电路 21

1.2.3 斩波器电路 23

1.2.4 实用的斩波器电路 24

1.3 GTR变频器 26

1.3.1 典型的桥式电路 26

1.3.2 三相桥式电路的开关模式 28

1.3.3 实用的桥式电路 32

参考文献 33

第二章 门极可关断晶闸管（GTO）及其应用 34

2.1 GTO器件 34

2.1.1 GTO的主要特点、功能及发展历史 34

2.1.2 GTO与其它全控型（自关断）器件的比较及其应用范围 38

2.1.3 GTO的工作原理及其结构 41

2.1.4 GTO晶闸管的主要技术参数 45

2.1.5 GTO晶闸管门极控制特性与有关电气参数的关系曲线 48

2.2 GTO电路工作过程的分析 53

2.2.1 GTO电路结构的基本单元 53

2.2.2 GTO的开通与关断动态过程波形分析 54

2.2.3 缓冲吸收电路的作用及其参数选择 57

2.2.4 GTO的关断开关损耗与吸收电路的功耗 61

2.2.5 对并联续流二极管的技术要求 64

2.3 GTO门极控制驱动电路 64

2.3.1 门极控制电路的波形要求及主要参数的确定 65

2.3.2 门极控制驱动电路的设计要求 70

2.3.3 门极控制驱动电路实例 71

2.4 GTO串并联工作的技术要求 77

2.4.1 GTO的串联工作 77

2.4.2 GTO的并联工作 79

2.5 GTO晶闸管的应用电路 81

2.5.1 三相GTO逆变器 81

2.5.2 单相交流供电的GTO交流传动电力机车 83

2.5.3 GTO三相交流传动内燃机车 85

2.5.4 GTO三相交流传动电动车辆 86

2.5.5 GTO高频四象限斩波器在电动车辆上的应用 87

2.5.6 高电压大功率的GTO三相交流传动变频器 88

2.5.7 GTO电流型三相交流传动变频器 90

2.5.8 GTO不停电（逆变）电源 91

2.5.9 GTO电路的过电压与过电流保护问题 93

2.6 GTO的冷却方式 94

2.6.1 空气冷却 95

2.6.2 油冷却 96

2.6.3 氟里昂冷却 97

参考文献 99

第三章 功率场控器件及其应用 101

3.1 电力半导体器件简要工作原理 103

3.1.1 固体电行为的差异 103

3.1.2 半导体中的势垒 104

3.1.3 电导调制和反向恢复 105

3.1.4 结的相互作用 105

3.1.5 晶闸管效应（锁定效应） 106

3.1.6 MOS电容器 106

3.2.1 基本工况和各参数间的关系 107

3.1.7 空间电荷层的扩展和电流通道的夹断 107

3.2 功率场控器件的参数与结构 107

3.2.2 结构与分类 108

3.2.3 特性与参数 114

3.2.4 功率场控器件优点的分析 116

3.3 功率场控器件的应用 117

3.3.1 基本电路 118

3.3.2 交流变频调速方面的应用 123

3.3.3 直流斩波调速方面的应用 124

3.3.4 直流伺服驱动方面的应用 125

3.3.5 荧光灯镇流器方面的应用 126

3.4 功率场控器件失效机制与分析 127

3.4.1 晶闸管损坏的某些机制 127

3.4.2 VDMOS管的应用问题 132

3.4.3 IGBT管的限流保护 133

3.4.4 霍尔效应电流传感器——电力半导体器件的最佳电流保护措施 133

3.4.5 热力学考虑 135

3.5.1 MCT管 136

3.5 功率场控器件的最新发展 136

3.5.2 功率集成电路简介 138

第四章 脉宽调制（PWM）逆变器与控制 140

4.1 交—直—交逆变器输出谐波的分析 141

4.1.1 谐波的分析 141

4.1.2 谐波的形响 142

4.2 PWM逆变器的工作原理 145

4.2.1 问题的提出 145

4.2.2 PWM逆变器的工作原理 145

4.2.3 逆变器输出与脉宽的关系 146

4.3 PWM型逆变器的控制方式 148

4.3.1 以参考信号分类 148

4.2.4 对脉宽路制的制约条件 148

4.3 2 以逆变器开关元件工作方式分类 149

4.3.3 以载波信号频率与参考信号的频率的关系分类 151

4.4 SPWM的控制模式与其求解 152

4.4.1 SPWM控制模式的自然采样法 152

4.4.2 SPWM控制的规则采样法 154

4.5.1 HEF4752电路概述 155

4.5 LSI专用芯片的应用 155

4.5.2 HEF4752的内部结构与基本工作原理 156

4.5.3 HEF4752各输入输出信号的功能 158

4.5.4 使用举例 161

4.6 PWM逆变器控制模式的优化 161

4.6.1 一般方法 161

4.6.2 双极性调制波的谐波消除 162

参考文献 164

5.1 引言 165

第五章 交流变频传动控制系统 165

5.2 变频调速的基本控制方式 166

5.2.1 基频以下调速 166

5.2.2 基频以上调速 166

5.3 静止式变频装置 167

5.3.1 间接变频装置（交—直—交变频装置） 167

5.3.2 直接变频装置（交—交变频装置） 168

5.3.3 电压源和电流源变频器 169

5.4 异步电动机在电压、频率协调控制下的稳态机械特性 170

5.4.1 恒压恒频时异步电动机的机械特性 171

5.4.2 电压—频率协调控制 172

5.4.3 小结 174

5.5 转速开环、恒压频比控制的变频调速系统 174

5.5.1 转速开环的交—直—交电压源变频调速系统 174

5.5.2 转速开环的交—直—交电流源变频调速系统 179

5.6 转速闭环、转差频率控制的变频调速系统 182

5.6.1 转差频率控制的基本概念 183

5.6.2 转差频率控制规律 184

5.6.4 优点与不足 185

5.6.3 转差频率控制的变频调速系统 185

5.6.5 近似动态结构图 186

5.7 异步电动机的多变量数学模型和座标变换 188

5.7.1 异步电动机动态数学模型的性质 188

5.7.2 三相异步电动机的多变量数学模型 189

5.7.3 坐标变换和变换阵 193

5.7.4 异步电动机在任意二相旋转坐标系上的数学模型 200

5.7.5 异步电动机在二相静止坐标系上的数学模型 205

5.7.7 异步电动机在二相同步旋转坐标系上按转子磁场定向的数学模型 206

5.7.6 异步电动机在二相同步旋转坐标系上的数学模型 206

5.8 矢量控制的变频调速系统 207

5.8.1 异步电机的坐标变换结构图和等效直流电机模型 207

5.8.2 矢量控制系统的构想 208

5.8.3 矢量控制基本方程式 208

5.8.4 磁链开环、转差型矢量控制的交—直—交电流源变频调速系统 210

5.8.5 转子磁链观测模型 211

5.8.6 转速、磁链闭环控制的电流跟随型PWM变频调速系统 212

参考文献 213