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绪论 1

第1章 电力电子器件 5

1.1 电力电子器件概述 5

1.1.1 电力电子器件的概念 5

1.1.2 电力电子器件的发展趋势 6

1.1.3 电力电子器件的特征 7

1.1.4 电力电子器件的分类 8

1.1.5 应用电力电子器件的系统组成 10

1.2 不可控器件——电力二极管 11

1.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 11

1.2.2 电力二极管的基本特性 13

1.2.3 电力二极管的主要参数 15

1.2.4 电力二极管的主要类型 16

1.3 半控型器件——晶闸管 16

1.3.1 晶闸管的结构和工作原理 17

1.3.2 晶闸管的基本特性 20

1.3.3 晶闸管的主要参数 23

1.3.4 晶闸管的派生器件 24

1.4 典型全控型器件 26

1.4.1 门极可关断晶闸管 26

1.4.2 电力晶体管 29

1.4.3 电力场效应晶体管 33

1.4.4 绝缘栅双极晶体管 39

1.5 其他新型电力电子器件简介 43

1.5.1 MOS控制晶闸管MCT 43

1.5.2 静电感应晶体管SIT 44

1.5.3 静电感应晶闸管SITH 44

1.5.4 集成门极换流晶闸管IGCT 44

1.5.5 功率模块与功率集成电路 45

1.6 电力电子器件的驱动概述 45

1.6.1 晶闸管触发电路 46

1.6.2 典型全控型器件的触发电路 47

1.7 电力电子器件的串并联技术 48

1.7.1 晶闸管的串联 48

1.7.2 晶闸管的并联 49

1.7.3 电力MOSFET和IGBT并联运行的特点 50

本章小结 50

第2章 可控整流电路与有源逆变电路 53

2.1 引言 53

2.2 单相半波可控整流电路 54

2.2.1 电阻性负载 54

2.2.2 阻感性负载 56

2.2.3 阻感性负载加续流二极管 57

2.3 单相桥式全控整流电路 60

2.3.1 电阻性负载 60

2.3.2 阻感性负载 62

2.3.3 反电动势负载 64

2.4 三相半波可控整流电路 65

2.4.1 电阻性负载 65

2.4.2 阻感性负载 68

2.5 三相桥式全控整流电路 70

2.5.1 电阻性负载 70

2.5.2 阻感性负载 74

2.6 变压器漏抗对整流电路的影响 76

2.7 有源逆变电路 78

2.7.1 单相全波有源逆变的工作原理 78

2.7.2 三相半波有源逆变电路 80

2.7.3 三相桥式有源逆变电路 81

2.7.4 有源逆变最小逆变角βmin的限制 81

2.8 晶闸管触发电路 83

2.8.1 对触发电路的要求 83

2.8.2 单结晶体管触发电路 83

2.8.3 同步电压为锯齿波的触发电路 88

2.8.4 集成触发电路 93

2.8.5 数字触发电路 95

2.8.6 触发脉冲与主电路电压的同步 98

2.9 晶闸管——直流电动机系统的机械特性 100

2.10 整流电路的谐波 103

本章小结 106

第3章 交流-交流变换电路 109

3.1 交流调压电路 109

3.1.1 单相交流调压电路 110

3.1.2 三相交流调压电路 112

3.1.3 斩波控制式交流调压电路 114

3.1.4 交流调功电路 114

3.2 交-交变频电路 115

3.2.1 单相交-交变频电路 116

3.2.2 三相交-交变频电路 117

3.3 交-交变换电路的应用 118

3.3.1 晶闸管在电动机软启动中的应用 118

3.3.2 无触点开关 119

3.3.3 白炽灯调光电路 121

本章小结 121

第4章 直流-直流变换电路 124

4.1 引言 124

4.2 降压变换电路 125

4.2.1 直流变换电路的工作原理 125

4.2.2 降压变换电路 126

4.3 升压变换电路 128

4.4 升降压变换电路 130

4.5 库克变换电路 131

4.6 输出与输入隔离的直流变换电路 134

4.6.1 反激式变换电路 134

4.6.2 正激式变换电路 135

4.6.3 推挽式变换电路 136

4.6.4 半桥式变换电路 136

4.6.5 全桥式变换电路 137

4.7 直流变换电路的控制 138

4.7.1 直流变换电路中的开关器件 138

4.7.2 直流变换电路的控制方式 140

4.8 直流变换电路的应用 141

本章小结 145

第5章 交流-直流-交流变换器 148

5.1 引言 148

5.2 电压型与电流型变换器 149

5.2.1 电压型变换器 149

5.2.2 电流型变换器 153

5.3 电压型变换器与电流型变换器的比较 154

5.4 脉宽调制逆变器 156

5.4.1 脉宽调制的基本原理 156

5.4.2 PWM逆变电路的控制方式 158

5.4.3 三相桥式PWM逆变电路的工作原理 160

5.4.4 PWM变频电路的调制控制方式 161

5.4.5 SPWM波形形成的方法 163

本章小结 164

第6章 电力电子技术应用中的一些问题 166

6.1 变换器的保护 166

6.1.1 过电压的产生及保护 166

6.1.2 过电流保护 169

6.1.3 电压上升率及电流上升率的限制 170

6.2 器件的热传导和散热器的选择 171

6.2.1 电力电子器件的温度 171

6.2.2 热传导 171

6.2.3 电力电子器件的功率损耗 176

6.2.4 散热器 177

6.3 软开关技术 179

6.3.1 硬开关和软开关 179

6.3.2 软开关电路 180

本章小结 183

第7章 电力电子的Matlab仿真 184

7.1 Matlab/Simulink/Power Sys-tem工具箱及应用简介 184

7.1.1 Simulink工具箱简介 184

7.1.2 Power System工具箱简介 187

7.1.3 Simulink/Power System的模型窗口 191

7.1.4 Simulink/Power System的模块操作 193

7.1.5 Simulink/Power System系统模型的操作 197

7.1.6 Simulink/Power System系统仿真的配置 198

7.2 电力电子器件的仿真模型 202

7.2.1 晶闸管的仿真模型 202

7.2.2 GTO的仿真模型 205

7.2.3 IGBT的仿真模型 207

7.3 电力电子电路中典型环节的仿真模型 209

7.3.1 同步六脉冲触发器的仿真模型 209

7.3.2 PWM发生器的仿真模型 211

7.3.3 通用变流桥的仿真模型 213

7.4 典型电力电子电路的应用仿真 215

7.4.1 晶闸管三相桥式全控整流电路的应用仿真 215

7.4.2 有源逆变电路的应用仿真 217

7.4.3 交流调压电路的应用仿真 221

7.4.4 直流斩波电路的应用仿真 222

本章小结 227

第8章 电力电子技术实验 228

8.1 电力电子技术实验概述 228

8.1.1 实验的特点和要求 228

8.1.2 实验准备 228

8.1.3 实施实验 229

8.1.4 实验总结 229

8.1.5 实验安全操作规程 230

8.2 DJDK-1型电力电子技术及电机控制实验装置简介 230

8.2.1 实验装置特点 230

8.2.2 实验装置技术参数 231

8.2.3 DJK01电源控制屏 232

8.3 电力电子技术实验内容 233

8.3.1 实验一 晶闸管的测试及导通关断条件测试实验 233

8.3.2 实验二 单结晶体管触发电路和单相半波可控整流电路实验 235

8.3.3 实验三 单相桥式全控整流及有源逆变电路实验 239

8.3.4 实验四 三相半波可控整流电路实验 242

8.3.5 实验五 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验 244

8.3.6 实验六 单相交流调压电路实验 247

8.3.7 实验七 三相交流调压电路实验 250

8.3.8 实验八 直流斩波电路实验 252

参考文献 255