电力电子技术 第3版PDF电子书下载

绪论 1

第1章 电力电子器件 6

1.1 引言 6

1.2 电力电子器件的结构、特性和主要参数 6

1.2.1 功率二极管 6

1.2.2 晶闸管及派生器件 9

1.2.3 可关断晶闸管 16

1.2.4 双极型功率晶体管 18

1.2.5 功率场效应晶体管 23

1.2.6 绝缘栅双极型晶体管 27

1.2.7 其他新型电力电子器件 30

1.3 电力电子器件的驱动电路 35

1.3.1 晶闸管的门极驱动电路 35

1.3.2 可关断晶闸管的门极驱动电路 36

1.3.3 双极型功率晶体管的基极驱动电路 37

1.3.4 功率场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管的栅极驱动电路 38

1.3.5 全控型器件的过电压及过电流保护 40

1.4 电力电子器件的缓冲电路 42

1.4.1 缓冲电路的作用 42

1.4.2 缓冲电路的类型 43

1.4.3 缓冲电路元件的选择 44

1.5 电力电子器件的串联与并联技术 44

1.5.1 晶闸管的串并联 44

1.5.2 可关断晶闸管的串并联 46

1.5.3 双极型功率晶体管的串并联 47

1.5.4 功率场效应晶体管的串并联 48

1.5.5 绝缘栅双极型晶体管的串并联 48

小结 48

习题1 49

第2章 相控整流器与有源逆变器 50

2.1 引言 50

2.2 单相整流电路 51

2.2.1 单相半波可控整流电路 51

2.2.2 单相桥式全控整流电路 56

2.2.3 电容滤波的不可控整流电路 60

2.3 三相整流电路 64

2.3.1 三相半波共阴极可控整流电路 64

2.3.2 三相半波共阳极可控整流电路 67

2.3.3 三相全控桥式整流电路 68

2.3.4 其他形式的大功率可控整流电路 73

2.4 晶闸管触发电路 74

2.4.1 晶闸管对触发电路的要求 74

2.4.2 同步信号为锯齿波的触发电路 74

2.4.3 集成触发电路 78

2.4.4 触发电路的定相 79

2.5 变压器漏抗对整流电路的影响 81

2.6 有源逆变电路 83

2.6.1 逆变的概念 83

2.6.2 三相桥式有源逆变电路 85

2.6.3 逆变失败与最小逆变角的限制 86

2.7 晶闸管－直流电动机系统的机械特性 87

2.7.1 整流状态时的机械特性 88

2.7.2 逆变状态时的机械特性 89

2.8 整流电路的谐波分析 90

2.8.1 整流电路输出电压和负载电流的谐波分析 91

2.8.2 整流电路在电感性负载时交流侧电流的谐波分析 93

小结 95

习题2 95

第3章 交流－交流变换器 98

3.1 引言 98

3.2 相控交流调压电路 98

3.2.1 单相交流调压电路 99

3.2.2 三相交流调压电路 102

3.3 晶闸管交流调功器和交流开关 108

3.3.1 晶闸管交流调功器 108

3.3.2 晶闸管交流开关 109

3.4 交流斩波调压电路 109

3.4.1 交流斩波调压原理 109

3.4.2 交流斩波控制 110

3.5 交－交变频器 112

3.5.1 单相交－交变频器 112

3.5.2 三相交－交变频器 116

3.6 交流－交流变换器的应用 117

3.6.1 相控交流调压应用电路 117

3.6.2 交流调功器应用电路 119

3.6.3 交流开关应用电路 120

小结 122

习题3 122

第4章 直流－直流变换器 124

4.1 引言 124

4.2 直流－直流变换器的控制 125

4.3 降压变换器 127

4.3.1 电流连续模式时的工作情况 129

4.3.2 电流连续和断续模式的边界 129

4.3.3 电流断续模式时的工作情况 130

4.3.4 寄生元件的影响 132

4.3.5 输出电压纹波 133

4.4 升压变换器 134

4.4.1 电流连续模式时的工作情况 135

4.4.2 电流连续与断续模式的边界 136

4.4.3 电流断续模式时的工作情况 136

4.4.4 寄生元件的影响 138

4.4.5 输出电压纹波 138

4.5 降压－升压变换器 139

4.5.1 电流连续模式时的工作情况 140

4.5.2 电流连续和断续模式的边界 141

4.5.3 电流断续模式时的工作情况 142

4.5.4 寄生元件的影响 143

4.5.5 输出电压纹波 144

4.6 库克变换器 144

4.7 全桥式直流－直流变换器 148

4.7.1 双极性PWM控制方式 149

4.7.2 单极性PWM控制方式 151

4.7.3 两种控制方式的比较 155

4.8 直流－直流变换器的一般问题 157

4.9 直流开关电源的应用 158

4.9.1 带电气隔离的直流－直流变换器 159

4.9.2 直流开关电源的控制 162

4.9.3 PWM集成电路1524 162

4.9.4 直流电源设计中的一些问题 164

小结 165

习题4 165

第5章 交流－直流－交流变换器 167

5.1 引言 167

5.2 逆变器的基本原理 167

5.3 电压型逆变器 168

5.3.1 单相电压型逆变器 168

5.3.2 三相电压型逆变器 171

5.3.3 电压型逆变器的特点 174

5.4 电流型逆变器 175

5.4.1 单相电流型逆变器 175

5.4.2 三相电流型逆变器 176

5.4.3 电流型逆变器的特点 177

5.5 正弦脉宽调制逆变器 178

5.5.1 SPWM的基本原理 178

5.5.2 SPWM的调制方式 179

5.5.3 SPWM的一般问题 184

5.5.4 SPWM波的生成方法 185

5.6 逆变器的多重化及多电平化技术 193

5.6.1 多重化技术 194

5.6.2 多电平化技术 197

小结 198

习题5 199

第6章 谐振开关电路 200

6.1 硬开关模式与谐振开关模式 200

6.2 谐振开关变换器的分类 201

6.3 准谐振开关变换器 202

6.3.1 零电流开关准谐振变换器 202

6.3.2 零电压开关准谐振变换器 203

6.4 零开关PWM变换器 205

6.4.1 零电压开关PWM变换器 206

6.4.2 零电流开关PWM变换器 207

6.5 谐振直流环逆变器 210

6.5.1 谐振直流环逆变器的结构 210

6.5.2 谐振直流环逆变器的工作原理 211

小结 213

习题6 213

第7章 电力电子装置应用中的一些问题 214

7.1 电力电子器件的换流方式 214

7.2 器件的热传导和散热器的选择 216

7.2.1 热传导 216

7.2.2 器件的功率损耗 220

7.2.3 散热器 221

7.3 变换器的保护 224

7.3.1 变换器的过电压保护 224

7.3.2 变换器的过电流保护 227

7.3.3 电压上升率及电流上升率的限制 229

7.4 电力电子装置的谐波与无功功率 230

7.4.1 谐波的产生及其危害 230

7.4.2 谐波的定义及标准 232

7.4.3 无功功率的产生及其危害 234

7.4.4 谐波的抑制方法和无功功率的补偿方法 235

小结 243

习题7 243

第8章 电力电子的MATLAB仿真 244

8.1 MATLAB/Simulink/Power System工具箱简介 244

8.1.1 Simulink工具箱简介 244

8.1.2 PowerSystem工具箱简介 245

8.1.3 Simulink/Power System的模型窗口 246

8.1.4 Simulink/Power System系统模型的操作 246

8.1.5 Simulink/Power System系统的仿真 247

8.2 典型电力电子器件的仿真模型 250

8.2.1 二极管的仿真模型 250

8.2.2 晶闸管的仿真模型 251

8.2.3 GTO的仿真模型 252

8.2.4 IGBT的仿真模型 254

8.2.5 MOSFET的仿真模型 255

8.3 电力电子变换器中典型环节的仿真模型 257

8.3.1 同步6脉冲触发器的仿真模型 257

8.3.2 PWM发生器的仿真模型 259

8.3.3 通用变换器桥的仿真模型 261

8.4 交流－直流变换电路的仿真 262

8.4.1 单相半波可控整流电路建模与仿真 262

8.4.2 单相桥式全控整流电路的建模与仿真 265

8.4.3 三相半波可控整流电路的建模与仿真 266

8.4.4 三相桥式全控整流电路的建模与仿真 269

8.4.5 三相桥式有源逆变电路的建模与仿真 271

8.5 交流－交流变换电路的仿真 273

8.5.1 单相交流调压电路的建模与仿真 273

8.5.2 三相交流调压电路的建模与仿真 274

8.5.3 晶闸管交－交变频器的仿真 276

8.6 直流－直流变换电路的仿真 281

8.6.1 降压变换器的建模与仿真 281

8.6.2 升压变换器的建模与仿真 282

8.6.3 降压－升压变换器的建模与仿真 283

8.7 直流－交流变换电路的仿真 284

8.7.1 单相全桥方波逆变电路的建模与仿真 284

8.7.2 三相方波逆变电路的建模与仿真 285

8.7.3 单相双极性SPWM逆变电路的建模与仿真 288

8.7.4 单相单极性SPWM逆变电路的建模与仿真 290

8.7.5 三相SPWM逆变电路的建模与仿真 292

小结 294

参考文献 295