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目录 1

第一章 绪论 1

1.1 课程内涵 1

1.2 发展概况 2

1.3 应用范围 3

第二章 电力电子器件 4

2.1 电力电子器件的特点及分类 4

2.1.1 电力电子器件的特点 4

2.1.2 电力电子器件的分类 5

2.2 功率二极管 5

2.2.1 结构与特性 5

2.2.2 动态特性 6

2.2.3 主要参数 7

2.2.4 功率二极管的种类 7

2.3.1 结构和工作原理 8

2.3 晶闸管 8

2.3.2 工作特性 9

2.3.3 基本参数 10

2.3.4 晶闸管的门极驱动 11

2.3.5 晶闸管的保护 11

2.3.6 其他类型晶闸管 12

2.4 门极可关断晶闸管GTO 12

2.4.1 结构与工作原理 13

2.4.2 特性 13

2.4.3 基本参数 14

2.4.4 GTO的驱动 14

2.5 双极型功率晶体管GTR 15

2.5.1 结构与基本原理 15

2.5.2 基本特性与安全工作区 15

2.5.3 基本参数 16

2.5.5 达林顿晶体管 17

2.5.4 功率晶体管的驱动 17

2.6 功率场效应管MOSFET 18

2.6.1 结构与基本原理 18

2.6.2 特性 19

2.6.3 基本参数 19

2.6.4 功率MOSFET的驱动与保护 20

2.7 绝缘栅双极型晶体管IGBT 21

2.7.1 结构与基本原理 21

2.7.2 特性 22

2.7.3 基本参数与安全工作区 23

2.7.4 IGBT的驱动 23

2.8 其他新型电力电子器件 25

2.8.1 其他新型电力电子开关器件 25

2.8.2 智能功率模块与功率集成电路 25

2.9.1 缓冲电路 26

2.9 电力电子开关器件的缓冲及保护电路 26

2.9.2 保护电路 27

2.10 电力电子开关器件的散热设计 28

2.10.1 散热器的类型 28

2.10.2 器件的功耗计算 28

2.11 隔离型电压电流传感电路 29

习题及思考题 30

第三章 交流—直流变换 32

3.1 单相可控整流电路 32

3.1.1 单相半控桥式整流电路 32

3.1.2 单相全控桥式整流电路 38

3.2 三相可控整流电路 40

3.2.1 共阴极接法和共阳极接法 40

3.2.2 三相半波可控整流电路 41

3.2.3 三相全控桥式整流电路 46

3.3.1 晶闸管元件对触发电路的要求 53

3.3 晶闸管的触发电路 53

3.3.2 单结晶体管触发电路 55

3.3.3 集成触发电路 67

3.4 晶闸管电路的保护 71

3.4.1 过电流保护 71

3.4.2 过电压保护 73

习题及思考题 79

第四章 直流—直流变换 83

4.1 直流—直流变换电路的分类 83

4.2 PWM控制的基本原理 84

4.3 降压型变换器 85

4.3.1 连续电流工作方式 85

4.3.2 电流临界连续工作方式 86

4.3.3 间断电流方式 87

4.3.4 输出电压纹波 89

4.4 升压型变换器 90

4.4.1 电流连续方式 91

4.4.2 电流临界连续工作方式 92

4.4.3 电流断续工作方式 92

4.5 升降压变换器 93

4.5.1 电流连续方式 93

4.5.2 电流临界连续工作方式 93

4.5.3 间断电流工作方式 94

4.6 库克变换器 94

4.7 隔离型变换电路 97

4.7.1 单端反激式电路（flyback电路） 97

4.7.2 单端正激式电路（forward电路） 99

习题及思考题 100

5.1.1 逆变器的类型 102

5.1.2 逆变器性能指标 102

5.1 逆变器的类型和性能指标 102

第五章 直流—交流变换 102

5.2 逆变器原理及拓扑结构 103

5.3 方波输出全桥逆变器 105

5.3.1 逆变器稳态性能 105

5.3.2 方波逆变器幅度控制 105

5.4 PWM控制逆变器 108

5.4.1 单脉冲调制 108

5.4.2 正弦脉冲宽度调制（SPWM） 109

5.4.3 SPWM的实现 111

5.4.4 SPWM的谐波分析 114

5.4.5 跟踪型PWM逆变器 115

5.5 三相全桥逆变器 115

5.5.1 方波控制三相全桥逆变器 116

5.5.2 三相SPWM逆变器 118

习题及思考题 119

6.1 软开关的基本概念 121

第六章 软开关技术 121

6.2 软开关的行为 122

6.3 典型的软开关拓扑 123

6.3.1 负载型谐振变换器 123

6.3.2 谐振开关换流器 124

6.3.3 谐振直流环 126

习题及思考题 127

第七章 直流电机 128

7.1 直流电机的基本结构和工作原理 128

7.1.1 直流电机的基本结构 128

7.1.2 直流电机的基本工作原理 131

7.1.3 直流电机的铭牌和额定值 133

7.2 直流电机的分类及基本平衡方程式 134

7.2.1 直流电机的分类 134

7.2.2 直流发电机的基本平衡方程式 135

7.2.3 直流电动机的基本平衡方程式 137

7.3.1 他励直流发电机的基本运行特性 138

7.3 直流发电机的基本运行特性 138

7.3.2 并励直流发电机的基本运行特性 140

7.3.3 复励直流发电机的基本运行特性 142

7.4 直流电动机的机械特性 143

7.4.1 他励直流电动机的机械特性 143

7.4.2 并励直流电动机的机械特性 147

7.4.3 串励直流电动机的机械特性 147

7.4.4 复励直流电动机的机械特性 149

7.4.5 生产机械的机械特性 149

7.5 他励（并励）直流电动机的启动 151

7.5.1 直流电动机的启动性能的技术指标 151

7.5.2 直接启动 151

7.5.3 降压启动 152

7.5.4 在电枢回路中串接附加电阻启动 152

7.6.1 改变电枢电压U调速 154

7.6 他励（并励）直流电动机的调速 154

7.6.2 改变电枢回路串接附加电阻Rad调速 155

7.6.3 改变主磁通Ф调速 156

7.7 他励（并励）直流电动机的制动 156

7.7.1 能耗制动 157

7.7.2 反接制动 158

7.7.3 回馈制动 161

习题及思考题 163

第八章 交流电机 166

8.1 三相异步电动机的构造 166

8.2 三相异步电动机的工作原理 168

8.2.1 旋转磁场 168

8.2.2 三相异步电动机转子转动的原理 170

8.2.3 转差率 171

8.3 三相异步电动机的电路分析 171

8.3.2 转子电路 172

8.3.1 定子电路 172

8.4 三相异步电动机的转矩与机械特性 174

8.5 三相异步电动机的起动 177

8.5.1 起动性能 177

8.5.2 起动方法 178

8.6 三相异步电动机的调速 182

8.6.1 变频调速 182

8.6.2 变极调速 183

8.6.3 变转差率调速 183

8.7 三相异步电动机的制动 183

8.7.1 能耗制动 184

8.7.2 反接制动 184

8.7.3 发电反馈制动 184

8.8 三相异步电动机的铭牌数据 185

8.9 三相异步电动机的选择 188

8.9.1 功率的选择 188

8.9.2 种类和型式的选择 190

8.9.3 电压和转速的选择 191

8.10 同步电动机 191

8.11 单相异步电动机 193

8.11.1 电容分相式异步电动机 193

8.11.2 罩极式异步电动机 194

习题及思考题 195

第九章 控制电机 197

9.1 伺服电动机 197

9.1.1 交流伺服电动机 197

9.1.2 直流伺服电动机 200

9.2 力矩电动机 202

9.3 测速发电机 203

9.3.1 直流测速发电机 204

9.3.2 交流测速发电机 205

9.4 自整角机 207

9.4.2 控制式自整角机 208

9.4.1 结构特点 208

9.4.3 力矩式自整角机 211

9.5 直线电动机 212

9.5.1 直线异步电动机的结构 212

9.5.2 直线异步电动机的工作原理 213

9.5.3 直线电动机的特点及应用 214

9.6 步进电动机 214

9.6.1 典型结构和工作原理 215

9.6.2 基本特点 217

习题及思考题 219

第十章 电器与可编程序控制器 221

10.1 低压电器控制系统 221

10.1.1 常用低压电器 221

10.1.2 电器控制线路中常用的基本线路 234

10.1.3 电器控制线路应用实例分析 237

10.2.1 PLC的基本结构和工作方式 245

10.2 可编程序控制器（OMRON C系列） 245

10.2.2 PLC数据存储器的分配 252

10.2.3 PLC的指令系统 255

10.2.4 PLC的应用 266

10.2.5 PLC控制系统的开发步骤 278

习题及思考题 283

第十一章 直流调速系统 285

11.1 直流调速系统的共性 285

11.1.1 直流调速的组成及分类 286

11.1.2 直流调速系统的技术指标 287

11.2 晶闸管整流直流调速系统 290

11.2.1 单闭环直流调速系统 290

11.2.2 转速、电流双闭环直流调速系统 298

11.2.3 可逆直流调速系统 301

11.3.1 PWM直流调速系统的组成 305

11.3 PWM直流调速系统 305

11.3.2 PWM直流调速系统的静动态分析及其主要特点 310

11.4 数字化直流调速系统 312

11.4.1 数字化直流调速系统的主要优点及特点 312

11.4.2 数字化直流调速系统的组成 313

11.4.3 数字化可逆直流调速系统 314

习题及思考题 315

第十二章 交流调速系统 317

12.1 交—直—交变频调速系统 317

12.1.1 交—直—交电压型变频调速系统 317

12.1.2 交—直—交电流型变频调速系统 321

12.2 PWM变频调速系统 324

12.3 交—交变频调速系统 328

12.4 矢量控制系统 330

12.4.1 矢量控制的基本概念 330

12.4.2 矢量控制方程及磁链观测模型 337

12.4.3 矢量控制变频调速系统 339

习题及思考题 339

第十三章 发配电技术 341

13.1 发配电原理 341

13.1.1 电力系统概述 341

13.1.2 电力系统中的基本元件 345

13.1.3 发电厂和变电所的分类 349

13.1.4 电气主接线图 350

13.2 继电保护 356

13.2.1 继电保护概述 356

13.2.2 计算机继电保护 361

13.3 电站实例 363

13.3.1 大型电厂的接线实例 363

13.3.2 中、小型电厂接线实例 365

习题及思考题 366

参考文献 367