第1章 变换器概述 1
1.1 简单的变换器 2
1.2 理想开关和实际开关 3
1.3 变换器的分类 4
1.3.1 DC-AC变换器——逆变器 4
1.3.2 AC-DC变换器——整流器 5
1.3.3 DC-DC变换器 6
1.3.4 AC-AC变换器 6
1.3.5 软开关与硬开关 6
1.4 变换器的组成要素 7
1.4.1 电阻 7
1.4.2 电感 7
1.4.3 电容 7
1.4.4 电源 8
1.4.5 电力电子开关 10
1.4.6 变压器 10
1.4.7 负载 11
1.4.8 控制器 11
1.5 变换器中电感和电容的连接 12
1.5.1 变换器中电感的连接 12
1.5.2 变换器中电容的连接 13
1.6 变换器的希望特性和考核指标 13
1.7 变换器的保护 16
1.7.1 浪涌电压保护 16
1.7.2 过电流保护 16
1.7.3 开关器件保护 16
1.7.4 过电压保护 17
练习题 17
第2章 电容电感变压器 20
2.1 电容器 20
2.1.1 电容器的基本参数及等效电路 20
2.1.2 电容器的分类 22
2.2 磁学的基本概念 23
2.2.1 磁感应强度或磁通密度 23
2.2.2 磁通 24
2.2.3 磁场强度 24
2.2.4 磁场连续性定律 25
2.2.5 全电流定律 25
2.2.6 电磁感应定理 26
2.3 磁性材料的基本特性 27
2.3.1 磁化曲线 27
2.3.2 磁心损耗 29
2.4 铁心材料 32
2.4.1 铁氧体材料 32
2.4.2 磁粉心材料 32
2.4.3 合金类 33
2.5 线圈骨架及铁心窗口 33
2.6 电感 33
2.6.1 电感设计的基本公式 34
2.6.2 电感铁心的选择方法 36
2.7 变压器 39
2.7.1 变压器的基本知识及等效电路 39
2.7.2 脉冲变压器设计的基本公式 43
练习题 44
第3章 电力半导体器件 45
3.1 概述 45
3.2 功率二极管 46
3.2.1 PN结工作原理及静态特性 46
3.2.2 PN结动态工作过程 47
3.2.3 PN结电容 49
3.2.4 二极管的主要参数 49
3.2.5 二极管的类型 49
3.3 功率晶体管 49
3.3.1 晶体管的工作原理及静态输出特性 49
3.3.2 GTR的特点 50
3.3.3 GTR的开关特性 51
3.3.4 GTR的主要参数 52
3.3.5 GTR模块 56
3.3.6 GTR驱动 57
3.4 晶闸管及派生器件 60
3.4.1 晶闸管的工作原理 60
3.4.2 晶闸管的伏安特性 62
3.4.3 晶闸管的主要参数 62
3.4.4 晶闸管触发电路 66
3.4.5 派生器件 67
3.5 静电感应器件 70
3.5.1 静电感应晶体管 71
3.5.2 静电感应晶闸管 72
3.6 电力场效应晶体管 73
3.6.1 电力场效应晶体管的特点 73
3.6.2 电力场效应晶体管的基本结构 74
3.6.3 N沟道增强型VDMOS的工作原理 75
3.6.4 电力MOSFET栅极充电说明 77
3.6.5 电力MOSFET开关过程分析 80
3.6.6 电力MOSFET静态输出特性和安全工作区 83
3.6.7 电力MOSFET栅极驱动方法 83
3.7 绝缘栅双极型晶体管 85
3.7.1 IGBT的结构 85
3.7.2 IGBT的导通特性 86
3.7.3 IGBT的开关特性 86
3.7.4 擎住效应和安全工作区 89
3.7.5 IGBT的短路电流和门极驱动 90
3.7.6 IGBT的参数特点 90
3.8 MOS场控晶闸管 91
3.8.1 MCT的工作原理 91
3.8.2 MCT的特点 92
练习题 93
第4章 AC-DC变换技术 94
4.1 单相半波整流电路 94
4.1.1 不可控整流电路 94
4.1.2 可控整流电路 97
4.2 全波整流电路 101
4.2.1 不可控整流电路 101
4.2.2 可控整流电路 103
4.2.3 半控整流电路 105
4.3 三相整流电路 106
4.3.1 三相不可控整流电路 106
4.3.2 三相半波可控整流电路 106
4.3.3 三相桥式全控整流电路 111
4.3.4 三相半控桥式整流电路 114
4.4 相控整流电路的主要指标 116
4.5 AC-DC电路的网侧功率因数 116
4.5.1 AC-DC相控整流电路的网侧谐波电流 116
4.5.2 提高AC-DC电路的网侧功率因数的主要方法 118
练习题 124
第5章 DC-DC变换技术 126
5.1 概述 126
5.1.1 两种调节模式及比较 126
5.1.2 DC-DC变换分类 128
5.1.3 DC-DC变换器的要求及主要技术指标 128
5.2 DC-DC变换器的基本电路拓扑 129
5.2.1 Buck电路 130
5.2.2 Boost电路 134
5.2.3 Buck-Boost电路 137
5.2.4 Cuk电路 140
5.3 带变压器隔离的DC-DC变换器的原理及设计 144
5.3.1 单端DC-DC变换器的原理及设计 144
5.3.2 推挽式DC-DC变换器的原理及设计 153
5.3.3 半桥式DC-DC变换器的原理及设计 157
5.3.4 全桥式DC-DC变换器的原理 163
5.4 PWM控制器原理 164
5.4.1 电压型PWM控制器原理 164
5.4.2 电流型PWM控制器原理 164
练习题 169
第6章 DC-AC变换技术 171
6.1 逆变器的分类、功率流方向和波形指标 171
6.1.1 逆变器的分类 171
6.1.2 逆变器的功率流方向 172
6.1.3 逆变器的波形指标 173
6.2 方波逆变器 173
6.2.1 单相半桥式逆变电路 173
6.2.2 单相全桥式逆变电路 175
6.2.3 傅里叶级数和方波逆变器输出谐波 177
6.2.4 负载为感性负载的方波逆变器特性 179
6.2.5 方波逆变器输出滤波 181
6.2.6 三相方波逆变器 182
6.3 脉冲宽度调制 186
6.3.1 PWM波形生成原理 187
6.3.2 PWM的调制方式和相关术语 188
6.3.3 PWM生成方法 190
6.4 交流滤波器设计 199
练习题 205
第7章 AC-AC变换技术 208
7.1 性能指标 208
7.2 交流控制器 208
7.2.1 开关控制 209
7.2.2 触发延迟角控制 209
7.2.3 PWM控制 217
7.3 周波变换器 218
7.3.1 单相周波变换器 218
7.3.2 三相周波变换器 219
练习题 222
第8章 软开关变换器 223
8.1 软开关的概念 223
8.2 软开关技术的实现及其类型 224
8.3 谐振电路 226
8.3.1 串联谐振电路 226
8.3.2 电压型串联谐振式逆变器 229
8.3.3 串联负载串联谐振DC-DC变换器 230
8.3.4 并联谐振电路 235
8.3.5 并联负载串联谐振DC-DC变换器 235
8.3.6 E类变换器 237
8.4 准谐振和多谐振变换器 238
8.4.1 零电流开关准谐振变换器 239
8.4.2 多谐振开关变换器 241
8.5 软开关的PWM技术 244
8.5.1 零电流PWM变换器 245
8.5.2 零电压PWM变换器 247
8.6 零电压／电流转换PWM变换器 250
练习题 253
第9章 交流小信号模型 254
9.1 平均模型的物理意义 254
9.2 线性化模型 256
9.3 变换器的交流小信号模型 257
9.3.1 电感电压和电流的平均 258
9.3.2 电容电压和电流的平均 258
9.3.3 输入电流的平均 259
9.3.4 平均方法的一些讨论 259
9.3.5 摄动和线性化 260
9.3.6 构造小信号等效电路模型 262
9.3.7 交流小信号模型的传递函数 263
9.4 状态空间平均模型 265
练习题 267
第10章 几种应用设计举例 268
10.1 小灵通基站的电源设计 268
10.1.1 技术指标 268
10.1.2 基于UC3846的电源设计 268
10.2 直流电动机调速 279
10.2.1 专用集成电路UC3637控制器的电路设计 279
10.2.2 主电路设计 281
10.3 基于DSP的直流电动机弱磁调速示例 283
10.3.1 性能指标 283
10.3.2 系统组成 283
10.3.3 直流电动机的调速方法 284
10.3.4 功率电路的结构设计 284
10.3.5 IGBT模块及驱动 285
10.3.6 控制电路设计 285
10.3.7 控制系统软件设计 288
10.4 高频弧焊的电源设计 292
10.4.1 技术指标 293
10.4.2 主电路设计 293
10.4.3 控制电路设计 297
参考文献 300