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绪论 1

思考与习题 3

第1章 电力电子器件 4

1.1 电力二极管（Power Diode） 4

1.1.1 电力二极管的结构、工作原理 4

1.1.2 电力二极管的主要参数 5

1.1.3 电力二极管的主要类型 6

1.2 晶闸管（Thyristor） 6

1.2.1 晶闸管的结构、分类及导通条件 6

1.2.2 晶闸管导通的工作原理 7

1.2.3 晶闸管的伏安特性与主要参数 8

1.2.4 晶闸管的派生器件 11

1.3 全控型电力电子器件 12

1.3.1 门极可关断晶闸管（GTO） 13

1.3.2 电力晶体管（GTR或BJT） 16

1.3.3 电力场效应晶体管（Power MOSFET） 20

1.3.4 绝缘栅双极晶体管（IGBT） 24

思考与习题 32

第2章 相位控制的整流电路 34

2.1 单相相控整流电路 34

2.1.1 单相半波相控整流电路 34

2.1.2 单相全控桥式整流电路 45

2.1.3 单相半控桥式整流电路 56

2.2 三相相控整流电路 63

2.2.1 三相半波相控整流电路 63

2.2.2 三相全控桥式整流电路 73

2.2.3 变压器漏抗对整流电路的影响 81

2.2.4 相控整流电路带反电势负载时的工作情况分析 84

2.2.5 大功率供电相控整流电路 91

2.2.6 同相逆并联整流技术 103

思考与习题 104

第3章 有源逆变电路 108

3.1 有源逆变的概念 108

3.2 三相半波有源逆变电路 110

3.2.1 三相半波逆变电路的工作原理 110

3.2.2 逆变角β 111

3.3 三相桥式有源逆变电路 112

3.3.1 三相桥式逆变电路的工作原理 112

3.3.2 晶闸管两端电压波形分析 112

3.4 逆变失败和逆变角β的限制 114

3.4.1 逆变失败的原因 115

3.4.2 逆变角β的限制 115

3.5 逆变状态下电动机的机械特性 118

3.5.1 电流连续时的电动机机械特性 118

3.5.2 电流断续时电动机的机械特性 119

3.6 晶闸管可逆电路 121

3.6.1 三相桥式反并联可逆电路 121

3.6.2 三相桥式交叉连接可逆电路 124

3.7 有源逆变的应用举例 126

3.7.1 直流可逆拖动系统 126

3.7.2 绕线型电机串级调速系统 127

3.7.3 高压直流输电介绍 129

思考与习题 130

第4章 相位控制的交－交变换电路 132

4.1 晶闸管交流无触点开关 132

4.1.1 简单的晶闸管交流无触点开关及应用 132

4.1.2 三相晶闸管交流无触点开关 133

4.1.3 无触点晶闸管开关实际应用 134

4.1.4 固态开关 135

4.2 晶闸管交流调压电路 137

4.2.1 电阻性负载 137

4.2.2 电阻－电感性负载 138

4.2.3 单相交流调压电路的谐波分析 141

4.3 三相交流调压电路 141

4.3.1 负载带中线的三相交流调压电路 141

4.3.2 三相三线交流调压电路 142

4.3.3 晶闸管交流调压电路在低电压、大电流场合的应用 143

4.3.4 晶闸管相位控制的软起动器 147

4.4 晶闸管交流调功电路 151

4.4.1 交流调功的基本概念 152

4.4.2 模拟触发调功电路 152

4.4.3 数字触发控制的调功电路 155

4.5 相控交－交变频电路 156

4.5.1 方波型交－交变频电路 156

4.5.2 正弦波型交－交变频电路 159

4.5.3 三相交－交变频具体电路 163

思考与习题 164

第5章 PWM控制技术 166

5.1 PWM控制的基本原理 166

5.1.1 PWM技术的基本原理 167

5.1.2 正弦波脉宽调制（SPWM）原理 168

5.2 调制法生成的SPWM波形 168

5.2.1 单极性SPWM波形的生成 169

5.2.2 双极性SPWM波形的生成 169

5.2.3 双极性三相SPWM波形的生成 170

5.2.4 异步调制和同步调制 170

5.3 软件生成SPWM波形 172

5.3.1 自然采样法 172

5.3.2 规则采样法 173

5.3.3 三相SPWM波形软件生成法 174

5.3.4 低次谐波消去法 175

5.3.5 SPWM控制举例 176

5.4 电压空间矢量PWM控制 178

5.4.1 三相电压空间矢量的概念 178

5.4.2 电压空间矢量（SVPWM）对功率器件的控制 178

5.5 PWM波形的分类 181

思考与习题 183

第6章 PWM整流电路 184

6.1 概述 184

6.1.1 相控晶闸管整流电路存在的缺点 184

6.1.2 PWM整流电路的优越性能 185

6.1.3 PWM整流电路的分类 186

6.2 PWM整流主电路 186

6.2.1 电压型（VSR）PWM整流主电路 186

6.2.2 三相三电平VSR整流主电路 188

6.2.3 电流型（CSR）PWM整流主电路 189

6.3 桥式电压型（VSR）PWM整流电路 190

6.3.1 单相全桥式电压型（VSR）PWM整流主电路 191

6.3.2 三相桥式电压型（VSR）PWM整流主电路 201

6.3.3 三相桥式（VSR）PWM整流电路的控制电路 211

6.4 桥式电流型（CSR）PWM整流电路 215

6.4.1 单相桥式电流型（CSR）PWM整流电路 215

6.4.2 三相桥式电流型（CSR）PWM整流电路 218

思考与习题 228

第7章 PWM无源逆变电路 229

7.1 电压型PWM无源逆变电路 229

7.1.1 单相PWM电压型逆变电路 229

7.1.2 三相PWM电压型逆变电路 233

7.2 电流型PWM无源逆变电路 240

7.2.1 电流型PWM逆变电路的主要特点 240

7.2.2 单相电流型桥式逆变电路 240

7.2.3 三相电流型桥式逆变电路 241

7.3 PWM逆变电路的控制 241

7.3.1 电压瞬时值单闭环控制 242

7.3.2 电压滞环控制 244

7.3.3 电压、电流双闭环控制 245

思考与习题 248

第8章 PWM变频电路 249

8.1 SPWM控制的变频电路 249

8.1.1 交－直－交变频主电路 249

8.1.2 交－直－交变频电路的SPWM控制 250

8.2 电压空间矢量PWM控制的变频电路 251

8.2.1 电压空间矢量控制的概述 251

8.2.2 交－直－交逆变电路的SVPWM控制 252

8.3 交－直－交电压型通用变频电路设计 259

8.3.1 变频主电路结构及功能 260

8.3.2 主电路主要元器件的选择 262

8.3.3 电压型变频电路控制方式 267

8.4 双PWM变频电路设计 270

8.4.1 概述 270

8.4.2 双PWM变频电路的工作原理 270

8.4.3 三相VSR双PWM变频电路的数学模型 271

8.4.4 双PWM变频电路控制电路的设计 279

8.4.5 双PWM控制系统 284

8.5 矩阵式变换电路（Matrix Converter）简介 292

8.5.1 矩阵式变换电路的结构 292

8.5.2 矩阵式变换电路的控制原理 292

8.5.3 矩阵式变换电路的应用 294

思考与习题 295

第9章 PWM调压电路 297

9.1 直流PWM控制技术基础 297

9.1.1 直流斩波的基本原理 297

9.1.2 直流PWM波形的生成方法 298

9.2 PWM直流调压电路 299

9.2.1 降压斩波电路 299

9.2.2 升压斩波电路 302

9.2.3 升降压斩波电路 305

9.2.4 库克升降压斩波电路 307

9.2.5 复合斩波电路 309

9.2.6 多相多重斩波电路 313

9.3 PWM交流调压电路 315

9.3.1 交流斩波调压原理 315

9.3.2 交流斩波控制 317

思考与习题 318

第10章 电力电子器件的驱动、保护电路及串、并联应用 321

10.1 电力电子器件的驱动电路 321

10.1.1 概述 321

10.1.2 晶闸管的触发电路 322

10.1.3 GTO电流型驱动电路 343

10.1.4 IGBT电压型驱动电路 345

10.2 电力电子器件的保护电路 348

10.2.1 晶闸管的保护电路 348

10.2.2 IGBT的保护电路 355

10.3 电力电子器件的选择及串、并联应用 356

10.3.1 晶闸管的选择及串、并联应用 356

10.3.2 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的选择及串、并联应用 360

思考与习题 360

附录A 整流变压器额定参数计算 362

附录B 电抗器电感量的计算 366

参考文献 368