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　电力电子技术的发展 2

0.3　电力电子技术的重要作用 3

0.4　本课程的性质、分析方法和学习要求 4

1　晶闸管及其可控整流电路（AC/DC变换） 5

1.1　普通晶闸管 5

1.1.1　晶闸管结构 5

1.1.2　晶闸管的工作原理 5

1.1.3　晶闸管特性 8

1.1.4　晶闸管主要参数 9

1.2.1　晶闸管器件的串联运行 14

1.2　晶闸管器件的串并联 14

1.2.2　晶闸管器件的并联运行 16

1.3　单相半波可控整流电路 18

1.3.1　电阻负载 18

1.3.2　电阻电感负载 20

1.3.3　带续流二极管的电阻电感负载 22

1.3.4　电容性负载 23

1.4　单相桥式可控整流电路 25

1.4.1　单相全控桥式整流电路 25

1.4.2　单相半控桥式整流电路 30

1.5　三相半波可控整流电路 32

1.5.1　三相半波不可控整流电路 32

1.5.2　三相半波电阻负载可控整流电路 33

1.5.3　三相半波感性负载可控整流电路 35

1.5.4　六相半波可控整流电路 37

1.6　三相桥式可控整流电路 38

1.6.1　共阴极接法与共阳极接法 38

1.6.2　三相全控桥式整流电路 38

1.6.3　三相半控桥式整流电路 45

1.7　反电势负载 50

1.7.1　晶闸管整流电路反电势负载时的工作情况 50

1.7.2　反电势负载的特点 51

习题和思考题 51

2　变流器运行 54

2.1　换流重叠角 54

2.1.1　交流侧电感对三相不可控整流的影响 54

2.1.2　三相半波可控整流电路的换流重叠角 57

2.1.3　其他整流电路的换流重叠角 58

2.2　有源逆变 59

2.2.1　有源逆变产生的条件 59

2.2.2　三相半波可控整流电路的有源逆变 61

2.2.3　三相全控桥式电路的逆变工作状态 64

2.3　变流器外特性 65

2.3.1　整流器外特性 65

2.3.2　有源逆变器外特性 66

2.4　谐波 67

2.4.1　谐波分析 68

2.4.2　负载谐波的影响 71

2.4.3　电源中谐波的影响 73

2.5.1　功率因数的基本概念 75

2.5　功率因数 75

2.5.2　整流电路的功率因数 76

2.5.3　提高功率因数的途径 78

习题和思考题 81

3　门极触发电路 82

3.1　概述 82

3.1.1　门极触发信号的种类 82

3.1.2　晶闸管对门极触发电路的要求 83

3.2　晶体管触发电路 84

3.2.1　正弦波同步、锯齿波移相的晶体管触发电路 84

3.3　集成触发器 87

3.3.1　集成触发器原理及应用 87

3.3.2　集成触发器类型 89

3.4　数字触发器 90

3.4.1　由硬件构成的数字触发器 91

3.4.2　微机数字触发器 92

3.5　触发器的定相 95

3.5.1　概述 95

3.5.2　触发器的定相方法 95

习题和思考题 98

4 交流调压和交交变频（AC/AC变换） 99

4.1　交流调压 99

4.1.1　单相交流调压 99

4.1.2　三相交流调压和软起动器 103

4.1.3　导步电动机的软起动 106

4.1.4　晶闸管交流调功器 107

4.1.5　双向晶闸管 108

4.2　交交变频器 110

习题和思考题 117

5　全控型电力半导体器件 119

5.1 门极可关断晶闸管（GTO） 119

5.1.1　结构特点和关断原理 119

5.1.2　特性和参数 120

5.1.3　缓冲电路 121

5.1.4　对门极信号的要求 123

5.1.5　门极驱动电路 125

5.2 电力晶体管（GTR,PTR） 126

5.2.1　特性和参数 126

5.2.2　安全工作区 128

5.2.3　缓冲电路和续流二极管的影响 130

5.2.4　开关特性 134

5.2.5　驱动电路 137

5.3 电力场效应晶体管（P-MOSFET） 141

5.3.1 结构和工作原理 142

5.3.2　静态特性和参数 143

5.3.3　动态特性和参数 144

5.3.4　功率MOSFET的特点 145

5.3.5 功率MOSFET的驱动电路 147

5.4 绝缘栅双极晶体管（IGBT） 148

5.4.1　结构特点 148

5.4.2　有关特性 149

5.4.3　驱动电路 150

5.5.1　静电感应晶体管（SIT） 151

5.5　其他全控型电力电子器件 151

5.5.2　静电感应晶闸管（SITH） 152

5.5.3　金属氧化物可控晶闸管（MCT） 153

5.5.4　集成门极换流晶闸管（IGCT） 154

5.5.5　注入增强栅晶体管（IEGT） 156

5.6　模块和智能功率模块（IPM） 156

5.6.1　GTR模块 156

5.6.2　其他功率模块 157

5.6.3　智能功率模块（IPM） 158

5.7　电力电子器件发展概貌 159

5.7.1　现代电力半导体器件的水平 159

5.8　电力半导体器件和装置的保护 160

5.7.2　各种装置的容量及频率范围 160

5.8.1　常规的过压、过流保护 161

5.8.2　用电子线路实施保护 165

习题和思考题 168

6　直流变换器（DC/DC变换） 170

6.1 斩波原理和控制方式 170

6.1.1 斩波原理 170

6.1.2 控制方式 171

6.2 直流变换器的基本电路 172

6.2.1 降压式（Buck）变换器 172

6.2.2 升压式（Boost）变换器 173

6.2.3 升／降压式（Buck-Boost）变换器 174

6.3.1 单象限斩波器 175

6.2.4 其他形式的基本变换电路 175

6.3 负载为直流电动机时的斩波器结构 175

6.3.2 两象限斩波器 176

6.3.3 四象限斩波器 177

6.4 输入与输出隔离的直流变换器 179

6.4.1 单端反激式 179

6.4.2 单端正激式 181

6.4.3 推挽式 183

6.4.4 半桥式 184

6.4.5　全桥式 184

6.4.6　同步整流 184

6.5　直流PWM的控制 185

习题和思考题 188

7　无源逆变和变频（DC/AC变换） 189

7.1 概述 189

7.1.1 逆变与变频的含义 189

7.1.2 逆变和变频的两种类型 190

7.2　负载换流逆变器 191

7.2.1　晶闸管的换流 191

7.2.2　RLC串联谐振逆变器 193

7.3　强迫换流电压型逆变器 197

7.3.1　串联电感式逆变器 197

7.3.2　串联二极管式逆变器 200

7.4　强迫换流电流型逆变器 203

7.4.1　串联二极管式逆变器 203

7.4.2　辅助晶闸管换流逆变器 204

7.5　逆变器的谐波和调压 205

7.5.1　输出波形中的谐波含量 205

7.5.2　输出电压的调节 205

7.5.3　逆变器的多重化 206

7.6　脉宽调制（PWM）逆变器 209

7.6.1　正弦脉宽调制（SPWM）原理 210

7.6.2　PWM逆变器及其优点 212

7.7　PWM控制技术 214

7.7.1　调制法 214

7.7.2　指定谐波消除法（SHEPWM） 220

7.7.3　跟踪型PWM(SHBPWM) 221

7.7.4 电压空间矢量PWM(SVPWM) 223

7.8 中高压变频器 225

7.8.1　逆变器结构 226

7.8.2　整流装置 229

习题和思考题 231

8　软开关技术 233

8.1　硬开关与软开关 233

8.1.1　开关高频化的好处 233

8.1.2　硬开关存在的问题 233

8.1.3　问题的解决途径 234

8.2　软开关的种类 235

8.3　软开关技术的实现 236

8.3.1　谐振型变换器（RSC） 236

8.3.2　软开关PWM变换器 237

8.3.3　零转换PWM变换器 238

8.4　软开关电路举例 239

8.4.1　BUCK ZCS-PWM变换器 239

8.4.2　BOOST ZVT-PWM变换器 239

8.4.3　谐振直流环（RDCL）逆变器 241

习题和思考题 242

9 电力电子技术的应用 243

9.1 直流电动机调速及其可逆电路 243

9.1.1　直流电动机调速 243

9.1.2　可逆电路 243

9.2　交流电动机调速 245

9.2.1　交流电动机的调压调速 245

9.2.2　串级调速 245

9.2.3　变频调速 247

9.3　非电动机方面的一些应用 249

9.3.1　无触点开关 249

9.3.2　电加热 251

9.3.3　电压调节 253

9.3.4　不间断电源（UPS） 253

9.3.5 电化学 255

9.3.6　高压直流输电 255

9.3.7　蓄电池充电机 256

9.3.8　开关电源 257

9.3.9　电子镇流器 259

9.3.10　其他应用领域 260

习题和思考题 261

参考文献 263