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绪论 1

第1章 电力电子器件 6

1.1引言 6

1.2电力电子器件的结构、特性和主要参数 6

1.2.1功率二极管 6

1.2.2晶闸管及派生器件 9

1.2.3可关断晶闸管 16

1.2.4双极型功率晶体管 19

1.2.5功率场效应晶体管 25

1.2.6绝缘栅双极型晶体管 30

1.2.7其他新型电力电子器件 33

1.3电力电子器件的驱动电路 38

1.3.1晶闸管的门极驱动电路 38

1.3.2可关断晶闸管的门极驱动电路 39

1.3.3双极型功率晶体管的基极驱动电路 40

1.3.4功率场效应晶体管的栅极驱动电路 42

1.3.5绝缘栅双极型晶体管的栅极驱动电路 43

1.4电力电子器件的缓冲电路 43

1.4.1缓冲电路的作用 43

1.4.2缓冲电路的类型 44

1.4.3缓冲电路元件的选择 45

1.5电力电子器件及变换器的保护 46

1.5.1变换器的过电压保护 46

1.5.2变换器的过电流保护 49

1.5.3电压上升率及电流上升率的限制 51

1.5.4全控型器件的过电压及过电流保护 52

1.6电力电子器件的串联与并联技术 55

1.6.1晶闸管的串并联 55

1.6.2可关断晶闸管的串并联 57

1.6.3双极型功率晶体管的串并联 58

1.6.4功率场效应晶体管的串并联 59

1.6.5绝缘栅双极型晶体管的串并联 59

*1.7器件的热传导和散热器的选择 59

1.7.1热传导 60

1.7.2器件的功率损耗 63

1.7.3散热器 65

小结 67

习题 68

第2章 可控整流器与有源逆变器 69

2.1引言 69

2.2单相半波可控整流电路 70

2.2.1电阻性负载 70

2.2.2电感性负载 72

2.2.3电感性负载加续流二极管 73

2.3单相桥式全控整流电路 75

2.3.1电阻性负载 75

2.3.2电感性负载 77

2.3.3反电势负载 78

2.3.4电容滤波的不可控整流电路 79

2.4三相半波可控整流电路 81

2.4.1电阻性负载 81

2.4.2电感性负载 86

2.4.3三相半波共阳极接法的可控整流电路 87

2.5三相全控桥式整流电路 88

2.5.1电阻性负载 88

2.5.2电感性负载 91

2.5.3反电势负载 93

*2.5.4其他形式的大功率可控整流电路 93

2.6变压器漏抗对整流电路的影响 94

2.7有源逆变电路 97

2.7.1逆变的概念 97

2.7.2三相桥式有源逆变电路 98

2.7.3逆变失败与最小逆变角的限制 99

2.8晶闸管触发电路 100

2.8.1晶闸管对触发电路的要求 100

2.8.2同步信号为锯齿波的触发电路 101

2.8.3集成触发电路 105

2.8.4触发电路的定相 106

*2.9晶闸管-直流电动机系统的机械特性 107

2.9.1整流状态时的机械特性 107

2.9.2逆变状态时的机械特性 109

2.10整流电路的谐波分析 110

2.10.1整流电路输出电压和负载电流的谐波分析 111

2.10.2整流电路在电感性负载时交流侧电流的谐波分析 113

小结 115

习题 116

第3章 交流-交流变换器 118

3.1引言 118

3.2交流调压电路 118

3.2.1相位控制的单相交流调压电路 119

3.2.2相位控制的三相交流调压电路 122

3.2.3晶闸管交流调功器和交流开关 128

*3.2.4交流斩波调压电路 129

3.3交-交变频器 132

3.3.1单相交-交变频器 133

3.3.2三相交-交变频器 137

*3.4交流-交流变换器的应用 139

3.4.1晶闸管相控交流调压应用电路 139

3.4.2晶闸管交流调功器应用电路 140

3.4.3晶闸管交流开关应用电路 141

小结 143

习题 143

第4章 直流-直流变换器 145

4.1引言 145

4.2直流-直流变换器的控制 145

4.3降压变换器 148

4.3.1电流连续模式时的工作情况 148

4.3.2电流连续和断续模式的边界 149

4.3.3电流断续模式时的工作情况 150

4.3.4输出电压纹波 152

4.4升压变换器 154

4.4.1电流连续模式时的工作情况 155

4.4.2电流连续与断续模式的边界 155

4.4.3电流断续模式时的工作情况 156

4.4.4寄生元件的影响 158

4.4.5输出电压纹波 158

4.5降压-升压复合型变换器 159

4.5.1电流连续模式时的工作情况 160

4.5.2电流连续和电流断续模式的边界 160

4.5.3电流断续模式时的工作情况 161

4.5.4寄生元件的影响 163

4.5.5输出电压纹波 163

4.6全桥式直流-直流变换器 164

4.6.1双极性PWM控制方式 165

4.6.2单极性PWM控制方式 168

4.7直流-直流变换器的比较 172

*4.8直流开关电源的应用 174

4.8.1带电气隔离的直流-直流变换器 174

4.8.2直流开关电源的控制 177

4.8.3 PWM集成电路1524 177

4.8.4直流电源设计中的一些问题 178

小结 180

习题 180

第5章 交流-直流-交流变换器 182

5.1引言 182

5.2逆变器的基本原理及换流方式 182

5.2.1逆变器的基本原理 182

5.2.2换流方式 183

5.3电压型逆变器 185

5.3.1单相电压型逆变器 186

5.3.2三相电压型逆变器 189

5.3.3电压型逆变器的特点 192

5.4电流型逆变器 192

5.4.1单相电流型逆变器 193

5.4.2三相电流型逆变器 194

5.4.3电流型逆变器的特点 195

5.5正弦脉宽调制逆变器 195

5.5.1 SPWM原理及其特点 196

5.5.2同步调制和异步调制 200

5.5.3 SPWM波的生成 201

5.5.4微机控制和专用集成电路 205

5.6逆变器的多重化及多电平化技术 206

5.6.1多重化技术 206

5.6.2多电平化技术 209

小结 211

习题 211

*第6章 谐振开关电路与电力公害抑制 212

6.1谐振开关电路 212

6.1.1硬开关模式与谐振开关模式的比较 212

6.1.2谐振变换器的分类 213

6.1.3零电流开关准谐振变换器 214

6.1.4零电压开关准谐振变换器 215

6.1.5谐振直流环逆变器 217

6.2电力电子装置的谐波与无功功率 220

6.2.1谐波的产生及其危害 220

6.2.2谐波的定义及标准 221

6.2.3无功功率的产生及危害 224

6.2.4谐波的抑制方法及无功功率的补偿 224

小结 232

习题 232

*第7章 电力电子的MATLAB仿真 233

7.1 MATLAB ／Simulink／Power System工具箱简介 233

7.1.1 Simulink工具箱简介 233

7.1.2 Power System工具箱简介 234

7.1.3 Simulink／Power System的模型窗口 235

7.1.4 Simulink／Power System系统模型的操作 235

7.1.5 Simulink／Power System系统的仿真 236

7.2典型电力电子器件的仿真模型 240

7.2.1二极管的仿真模型 240

7.2.2晶闸管的仿真模型 241

7.2.3 GTO的仿真模型 243

7.2.4 IGBT的仿真模型 245

7.2.5 MOSFET的仿真模型 247

7.3电力电子变流器中典型环节的仿真模型 249

7.3.1同步6脉冲触发器的仿真模型 249

7.3.2 PWM发生器的仿真模型 250

7.3.3通用变流器桥的仿真模型 253

7.4交流-直流变换电路的仿真 254

7.4.1单相半波可控整流电路建模与仿真 254

7.4.2单相双半波可控整流电路建模与仿真 257

7.4.3单相桥式全控整流电路的建模与仿真 259

7.4.4三相半波可控整流电路的建模与仿真 261

7.4.5三相桥式全控整流电路的建模与仿真 263

7.4.6单相桥式全控有源逆变电路的建模与仿真 265

7.4.7三相半波有源逆变电路的建模与仿真 267

7.4.8三相桥式有源逆变电路的建模与仿真 268

7.5交流-交流变换电路的仿真 269

7.5.1单相交流调压电路的建模与仿真 269

7.5.2三相交流调压电路的建模与仿真 271

7.5.3晶闸管交-交变频器的仿真 273

7.6直流-直流变换电路的仿真 278

7.6.1降压式（Buck）变换器的建模与仿真 278

7.6.2升压式（Boost）变换器的建模与仿真 279

7.6.3降压／升压式（Buck-Boost）变换器的建模与仿真 280

小结 281

参考文献 282