功率电子学原理及其应用PDF电子书下载

第1章 基本概念 7

1.1电路的波形及其参数 7

1.1.1参数 8

1.1.2直流 8

1.1.3正弦波 9

1.1.4矩形波 13

1.1.5三角波 15

1.1.6谐波 17

1.2半导体基础 20

1.2.1 N型半导体和P型半导体 20

1.2.2 PN结 21

1.2.3二极管 23

1.3理想开关的开关过程 26

1.3.1理想开关 26

1.3.2电感负载的理想开关过程 27

1.3.3电容负载的理想开关过程 28

1.4续流和换流 30

1.4.1功率二极管的续流 30

1.4.2功率半导体器件的换流 30

1.5硬开关的开关过程 32

1.5.1硬开关 32

1.5.2硬开关的开通过程 32

1.5.3硬开关的关断过程 33

1.6软开关的开关过程 34

1.6.1软开关 34

1.6.2零电流开关（ZCS）的开关过程 34

1.6.3零电压开关（ZVS）的开关过程 35

1.7脉冲宽度调制（PWM）原理 36

1.7.1 PWM信号的类型 36

1.7.2 PWM信号的占空比 37

1.7.3 PWM数字信号的发生 37

1.7.4直流PWM斩波 38

1.7.5正弦波PWM （SPWM）发生原理 39

1.8直流开关 42

1.8.1低端开关 42

1.8.2高端开关 42

1.9电路的状态平均 43

1.9.1状态平均 43

1.9.2状态平均的欧姆定律 43

1.9.3状态平均的电感和电容特性 44

1.9.4状态平均的基尔霍夫定律 45

习题1 45

第2章 器件工作原理 47

2.1功率二极管 47

2.1.1结构 47

2.1.2动态特性 48

2.1.3功率二极管的模型 49

2.1.4功率二极管的主要参数 50

2.2双极结型功率晶体管 50

2.2.1功率晶体管的结构 50

2.2.2双极结型晶体管的基本工作原理 51

2.2.3功率晶体管的工作区 52

2.2.4功率晶体管的击穿与安全工作区 52

2.3晶闸管 53

2.3.1晶闸管的结构 53

2.3.2晶闸管的工作原理 53

2.3.3晶闸管的静态特性 55

2.3.4晶闸管的动态特性 56

2.3.5晶闸管的参数 57

2.4功率金属氧化物场效应管 57

2.4.1 MOS电容的工作原理 58

2.4.2 MOSFET的结构与类型 58

2.4.3 MOSFET的压控原理 59

2.4.4 MOSFET的漏极、源极输出特性 59

2.4.5 MOSFET的沟道夹断和转移特性 60

2.4.6功率MOSFET的结构 60

2.4.7功率MOSFET的通态电阻 61

2.4.8功率MOSFET的寄生器件 61

2.4.9功率MOSFET的等效电路 62

2.4.10功率MOSFET的开关特性 62

2.4.11功率MOSFET的安全工作区 64

2.4.12功率MOSFET的主要参数 64

2.5绝缘栅双极晶体管 64

2.5.1 IGBT的结构和类型 65

2.5.2 IGBT的基本工作原理 65

2.5.3 IGBT的输出特性 66

2.5.4 IGBT的寄生器件 67

2.5.5 IGBT的擎住效应 67

2.5.6 IGBT的开关特性 68

2.5.7 IGBT的安全工作区 70

2.5.8 IGBT的主要技术指标 70

习题2 71

第3章 整流技术 72

3.1不控整流电路 72

3.1.1单相桥式二极管整流器电路 72

3.1.2三相桥式二极管整流器电路 74

3.2直流滤波电路 76

3.2.1容性输入直流滤波器 76

3.2.2感性输入直流滤波器 80

3.3相控整流电路 83

3.3.1单相桥式晶闸管半控整流电路 83

3.3.2单相桥式晶闸管全控整流电路 87

3.3.3三相桥式晶闸管全控整流电路 89

习题3 94

第4章 直流转换技术 96

4.1 DC/DC降压电路 96

4.1.1电路结构 96

4.1.2工作原理 96

4.1.3 CCM电路的输出电压 98

4.1.4 CCM和DCM的边界 99

4.1.5 DCM电路的输出电压 100

4.1.6输出电压的纹波 101

4.1.7状态平均模型 102

4.1.8计算与仿真分析 103

4.2 DC/DC升压电路 109

4.2.1电路结构 109

4.2.2工作原理 109

4.2.3 CCM电路的输出电压 110

4.2.4 CCM和DCM的边界 111

4.2.5 DCM电路的输出电压 111

4.2.6输出电压的纹波 112

4.2.7状态平均模型 113

4.2.8计算与仿真分析 114

4.3 DC/DC升/降压转换器电路 119

4.3.1电路结构 119

4.3.2工作原理 119

4.3.3 CCM和DCM的边界 120

4.3.4 Cuk转换电路 121

4.4 DC/DC组合电路 124

4.4.1半桥DC/DC电路 124

4.4.2全桥DC/DC电路（Full-bridge DC/DC Converter） 124

4.4.3 DC/DC的多相多 重电路（Parallel DC/DC Converter） 125

4.5 DC/DC隔离电路 126

4.5.1单端正激式转换器 126

4.5.2推挽式转换器 128

4.5.3单端反激式转换器（Flyback转换器） 130

4.5.4半桥式转换器 132

4.5.5全桥式转换器 134

4.6同步整流 137

4.6.1整流电路 138

4.6.2同步整流 138

习题4 140

第5章 逆变技术 142

5.1单相电压源逆变器 142

5.1.1中心抽头变压器式单相电压源逆变器 142

5.1.2半桥式单相电压源逆变器 143

5.1.3全桥式单相电压源逆变器 143

5.1.4全桥式单相电压源逆变器的脉宽调制技术 144

5.2三相电压源逆变器 147

5.2.1三相电压源逆变器的电路工作原理 147

5.2.2三相SPWM技术 148

5.2.3三相电压空间矢量PWM技术 149

习题5 154

第6章 功率电子技术在电动汽车中的应用 155

6.1汽车电源系统 155

6.1.1交流发电机及其整流器 155

6.1.2电压调节电路 157

6.1.3 42V汽车电源系统 158

6.2电动助力转向 159

6.2.1结构与原理 159

6.2.2助力电动机的工作模式 160

6.2.3系统匹配 161

6.3电动空调 163

6.3.1结构与原理 164

6.3.2电动压缩机控制 166

6.4再生协调制动器 167

6.5驱动电动机及其控制器 169

6.5.1电动汽车驱动技术要求 169

6.5.2电动机驱动装置电路结构 170

6.5.3感应电动机驱动系统 171

6.5.4永磁无刷电动机驱动装置 179

6.6直流功率转换器 186

6.6.1驱动控制中的双向DC/DC转换器 186

6.6.2高、低压转换中的隔离DC/DC转换器 187

6.6.3锂电池组单体均衡的DC/DC转换器 188

习题6 191

参考文献 193