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目 录 1

第1章 引论 1

1.1 电力变换的基本原理 1

1.2发展概况及意义 6

1.3 电力电子变换装置应用领域 8

1.4功率变换的基本类型 11

第2章功率半导体器件及驱动技术 15

2.0功率半导体器件的发展 15

2.1 功率二极管 16

2.2半控型功率器件 18

2.2.1 普通晶闸管 18

2.2.2 其他半控型晶闸管 22

2.2.3 双向晶闸管 23

2.2.4 晶闸管触发电路 24

2.3双极型功率器件 26

2.3.1 功率晶体管 27

2.3.2 门极可关断晶闸管 39

2.3.3 静电感应晶闸管 47

2.4.1 功率MOSFET 50

2.4单极型功率器件 50

2.4.2 静电感应晶体管 60

2.5复合型器件 61

2.5.1 绝缘栅晶体管 62

2.5.2 MOS控制晶闸管（MCT） 71

2.6 功率集成电路（PIC） 73

2.7新型半导体材料 73

第3章AC/DC变换原理与应用 75

3.0 引言 75

3.1.1 单相全桥相控整流电路基本分析 76

3.1相控整流电路 76

3.1.2 功率、谐波及电网畸变 83

3.1.3 各类相控整流拓扑 88

3.2 相控整流电路工程设计举例 97

3.2.1 电镀电源及其指标 97

3.2.2 整流电路拓扑选择 97

3.2.3 变压器漏抗的影响 102

3.2.4 相控整流电路外特性 105

3.2.5 带平衡电抗器的六相半波相控整流器 106

3.2.6 整流变压器参数计算 110

3.2.7 整流器件选择与安全使用 113

3.2.8 电抗器电感值计算 115

3.2.9相位控制 117

3.2.10 电流（电压）闭环控制 124

3.2.11 电镀电源电路原理图 126

3.3单相高功率因数整流器 128

3.3.1 单相高功率因数升压整流器基本电路 132

3.3.2 滞后电流控制 143

3.3.3 单相高功率因数降压整流器 146

3.4三相高功率因数整流器 150

3.4.1 三相桥式二极管整流电路 151

3.4.2 单开关三相升压整流器 155

3.4.3 三相电压型PWM整流器 161

3.4.4 三相电流型PWM整流器 168

第4章 DC/AC变换原理与应用 172

4.0 引言 172

4.1 有源逆变 173

4.1.1 产生逆变的条件 173

4.1.2 三相桥式逆变电路 175

4.1.3 三相桥式逆变电路波形分析 177

4.2 绕线转子异步电动机串级调速原理 183

4.2.1 串级调速原理 183

4.2.2 采用有源逆变的串级调速 184

4.3 单相DC/AC变换 189

4.3.1 单相方波逆变器原理 189

4.3.2单相SPWM逆变器原理 193

4.3.3 单相逆变器输出谐波分析 198

4.4三相电压型逆变器 199

4.4.1 三相电压型方波逆变器 200

4.4.2 三相电压型SPWM逆变器基本原理 206

4.5 SPWM波形调制理论 208

4.5.1 术语和定义 209

4.5.2 电压正弦SPWM基本调制方法 213

4.6 SPWM逆变器电压、电流特征 226

4.6.1 电压特征 226

4.6.2 电流特征 228

4.7逆变器输入级设计分析 233

4.7.1 软启动电路 234

4.7.2 中间滤波器设计 236

4.7.3整流元件 239

4.8 电压型SPWM逆变器的开关特性及改善方法 241

4.8.1 开关模式 241

4.8.2 GTR的开通响应 243

4.8.3 GTR的关断响应 246

4.8.4吸收网络 250

4.8.5 联锁延时对逆变器输出波形的影响 252

4.8.6 逆变器缓冲（吸收）电路 255

4.9 SPWM波形生成 262

4.9.1 采用微处理器生成SPWM波形的基本原理 262

4.9.2 SPWM波形生成专用微处理器 264

4.10 UPS及VSCF系统 269

4.10.1 不间断电源（UPS） 269

4.10.2 变速恒频发电系统（VSCF） 273

5.0 引言 275

第5章DC/AC变换在感应电机控制中的应用 275

5.1 感应电动机的标量控制 276

5.1.1 理论依据 276

5.1.2 可用于开环运行的电压型SPWM变频调速器 281

5.1.3 回馈制动装置 287

5.1.4 通用变频器（VVVF）控制系统 292

5.1.5 具有转差率调节的u1/f1恒定的速度闭环控制 296

5.2坐标变换及感应电动机动态模型 300

5.2.1 静止坐标系感应电动机数学模型 300

5.2.2 坐标变换 307

5.2.3 感应电动机在d,q系统的数学模型 313

5.3感应电机矢量控制变频调速系统 325

5.2.4基于动态模型的标量控制 325

5.3.1 矢量控制的直接法 327

5.3.2 矢量控制的间接法（转差频率控制） 331

5.3.3 矢量控制的工程实现 332

5.3.4 空间矢量SPWM波形生成原理（磁链轨迹控制） 342

5.4直接转矩控制 349

5.4.1 直接转矩控制的基本原理 349

5.4.2研究课题 351

5.5.1 模型参考自适应控制 352

5.5其他控制理论在电机控制中的应用 352

5.5.2滑模（变结构）控制 360

5.5.3 智能控制在电机控制中的应用 364

5.6 电流型逆变器及同步电机控制 367

5.6.1 基本电路及运行特征 368

5.6.2 强迫换流 371

5.6.3 采用电流型逆变器的同步（无换向器）电机控制 377

第6章AC/AC变换 384

6.1交流调压器 384

6.1.1 单相交流调压电路 384

6.1.2 三相交流调压电路 389

6.2.1 基本工作原理 396

6.2相控交—交变换器 396

6.2.2 三相半波及三相桥式电路 398

6.2.3 控制波形生成 403

6.2.4 相控式交 交变换器谐波及功率因数 413

6.3矩阵式（PWM）交—交变换器 414

6.3.1 矩阵式交—交变换器基本电路 414

6.3.2 矩阵式正弦波调压器 416

6.3.3 矩阵式变频器控制方式 424

7.0 引言 431

第7章谐振直流环节逆变器 431

7.1 基本拓扑和工作原理 433

7.2 RDCLI主回路谐振参数计算 441

7.3有源钳位谐振直流环节逆变器 445

7.4谐振直流环节逆变器控制 450

7.5 谐振直流环节逆变器交流传动系统 461

7.6谐振直流环节拓扑比较 465

7.7 多谐振开关概念及其在三相大功率逆变器中 467

的推广 467

8.1 无变压器DC/DC变换器 478

第8章 DC/DC变换及应用 478

8.1.1 降压型（串联）开关稳压器 479

8.1.2 升压型（并联）开关稳压器 481

8.1.3 升、降压（电感储能）型开关稳压器 484

8.1.4 库克（CUK）变换器 485

8.1.5 桥式PWM DC/DC变换器 488

8.2 悬浮输出DC/DC变换器 491

8.2.1 单端反激变换器 492

8.2.2单端正激变换器 494

8.2.3 扩展占空比q改变单端正激变换器性能 496

8.2.4单端双正激变换器 503

8.2.5推挽式变换器 504

8.2.6桥式变换器 505

8.3 DC/DC变换器控制 515

8.3.1 电压型PWM调制器 515

8.3.2 电流型PWM调制器 519

8.4 DC/DC变换弧焊电源 524

8.4.1 焊接电弧要求及弧焊电源外特性 526

8.4.2主电路设计 528

8.4.3 弧焊电源控制系统设计 536

参考文献 548