动车组电力电子技术基础PDF电子书下载

第1章　电力电子器件基础 1

1.1 基本概念 1

1.2　半导体物理基础 5

1.2.1　导体、半导体、绝缘体 5

1.2.2　本征半导体、P型半导体、N型半导体 6

1.2.3　PN结原理 8

1.3 电力二极管 13

1.3.1　电力二极管的基本特性 14

1.3.2　电力二极管的基本应用 15

1.4　晶闸管 18

1.4.1　晶闸管的结构与工作原理 18

1.4.2　晶闸管的基本特性 20

1.4.3　晶闸管的驱动及保护 25

1.5　门极可关断晶闸管（GTO） 29

1.6 电力场效应晶体管（电力MOSFET） 33

1.6.1 电力MOSFET的结构与工作原理 33

1.6.2　电力MOSFET的特性与参数 35

1.6.3　电力MOSFET使用中的保护措施 39

1.7　绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 40

1.7.1　IGBT的工作原理与特性 40

1.7.2　IGBT的门极驱动 48

1.7.3　IGBT的使用与维护 56

1.8　智能功率模块（IPM） 70

第2章　相控整流技术基础 73

2.1 基本概念 73

2.1.1　整流电路的分类 73

2.1.2　整流电路的一些基本概念 73

2.1.3　可控整流电路的一般结构和特点 74

2.1.4　整流电路的通用分析方法 75

2.2　单相整流电路 76

2.2.1　单相半波不可控整流电路 76

2.2.2　单相半波可控整流电路 77

2.2.3　单相桥式全控整流电路 78

2.2.4　单相桥式半控整流电路 83

2.3　三相整流电路 85

2.3.1　三相半波可控整流电路 85

2.3.2　三相桥式全控整流电路 88

2.4　相控整流的滤波 89

2.5　相控整流及有源逆变原理 91

2.6　相控整流的触发电路 95

2.7　整流电路的故障检测、维修方法 97

2.7.1　相控整流常见故障原因分析 97

2.7.2　相控整流故障判断方法 99

第3章　直直变换技术基础 101

3.1　直流斩波电路的工作原理 102

3.1.1　直流斩波电路稳定性分析 102

3.1.2　电感的伏秒平衡原理 104

3.2　基本斩波电路 106

3.2.1　降压变换器 106

3.2.2　升压变换器 110

3.2.3　升-降压变换器 113

3.2.4　Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路 117

3.3　多象限直流变换器 120

3.3.1　桥臂式二象限直流变换器（A型变换器） 121

3.3.2　混合桥式二象限直直变换器（B型变换器） 122

3.3.3　四象限直直变换器（H型变换器） 123

3.4　带隔离变压器的直直变换器 123

3.4.1　隔离变压器 123

3.4.2　各种带隔离变压器的直直变换电路 127

3.5　斩波电路的控制方式 135

3.6　动车组的直直变换器 136

第4章　逆变技术基础 140

4.1　无源逆变原理 140

4.1.1　单相全桥电压型逆变电路 142

4.1.2　三相桥式逆变电路 144

4.2　脉冲宽度调制（PWM）的理论基础 148

4.3　正弦脉冲宽度调制（SPWM） 148

4.3.1　SPWM的基本原理 148

4.3.2　SPWM调制的控制脉冲产生方法 153

4.3.3　SPWM的调制方法 155

4.3.4　三相SPWM逆变工作原理 157

4.3.5　SPWM对脉宽调制的制约条件 158

4.3.6　异步调制、同步调制及分段同步调制 160

4.4 电压空间矢量PWM控制（SVPWM） 163

4.4.1 电动机电压空间矢量的表示 164

4.4.2　电动机电压空间矢量与磁链空间矢量的关系 165

4.4.3　两点式电机逆变器的SVPWM 166

4.5　逆变器的多重化 171

4.6　两点式逆变器和三点式逆变器 174

4.7　动车组的电机逆变器 177

4.7.1 电机逆变器的结构组成及技术参数 177

4.7.2　电机逆变器的传感及监控功能 186

第5章　PWM脉冲整流器 193

5.1　脉冲整流器的基本原理及分类 193

5.1.1　交-直-交系统的相控式与斩控式整流及有源逆变方案 193

5.1.2　PWM脉冲整流器的工作原理及分类 195

5.2 电压型PWM脉冲整流器 197

5.2.1　单相电压型PWM脉冲整流器主电路结构及工作原理 197

5.2.2　主要方程式及相量图 198

5.2.3　工作模式及能量关系 200

5.2.4　三相电压型脉冲整流器主电路结构及工作原理 202

5.2.5　脉冲整流器的升压模式 203

5.2.6　单相脉冲整流器的控制 204

5.3　两电平与三电平脉冲整流器 207

5.4　动车组的脉冲整流器 213

5.5　动车组变流器的检修方法 226

第6章　软开关技术基础 231

6.1　软开关的基本原理 231

6.1.1　软开关的基本概念 231

6.1.2　软开关的基本环节 232

6.1.3　电感L和电容C的谐振工作原理 233

6.1.4　软开关的种类 236

6.2　动车组中常见的软开关的工作原理 237

6.2.1　零电压开关PWM变换器（ZVS-PWM） 237

6.2.2　零电流开关PWM变换器（ZCS-PWM） 245

第7章　动车组主电路 249

7.1 CRH1动车组主电路 249

7.1.1　CRH1动车组主电路结构 249

7.1.2　CRH1动车组牵引变流器 250

7.2　CRH2动车组主电路 252

7.2.1　CRH2动车组主电路结构 252

7.2.2　CRH2动车组牵引变流器 256

7.3 CRH3动车组主电路 261

7.3.1　CRH3动车组主电路结构 261

7.3.2　CRH3动车组牵引变流器 263

7.4　CRH5动车组主电路 268

7.4.1　CRH5动车组主电路结构 268

7.4.2　CRH5动车组牵引变流器 270

第8章　电磁兼容性基础 277

8.1　电磁兼容概述 278

8.2　电磁兼容的控制技术 279

8.2.1　用电路和器件抑制电磁干扰 280

8.2.2　滤波 280

8.2.3　屏蔽 283

8.2.4　搭接 284

8.2.5　布线 285

8.2.6　接地 287

8.2.7　电气隔离 296

8.2.8　静电防护 300

附录A　动车组电力电子常用术语索引 302

附录B　思考题 307

参考文献 309