绪论 1
1 电力电子器件的原理与特性 7
1．1 电力电子器件概述 7
1．1．1 电力电子器件的发展概况 7
1．1．2 电力电子器件的分类 7
1．2 功率二极管 9
1．2．1 功率二极管的工作原理 9
1．2．2 功率二极管的基本特性 10
1．2．3 功率二极管的主要参数 12
1．3 晶闸管 13
1．2．4 功率二极管的主要类型 13
1．3．1 晶闸管的结构与工作原理 14
1．3．2 晶闸管的特性 18
1．3．3 晶闸管的主要参数 21
1．3．4 晶闸管的主要类型 26
1．4 门极可关断晶闸管 27
1．4．1 门极可关断晶闸管的工作原理 27
1．4．2 门极可关断晶闸管的开通、关断过程和特性 30
1．4．3 门极可关断晶闸管的主要参数 31
1．5 功率场效应管 33
1．5．1 功率场效应管的工作原理 33
1．5．2 功率场效应管的特性 34
1．5．3 功率场效应管的安全工作区 36
1．6 绝缘栅双极型晶体管 37
1．5．4 功率场效应管的主要参数 37
1．6．1 绝缘栅双极型晶体管的工作原理 38
1．6．2 绝缘栅双极型晶体管的基本特性 39
1．6．3 绝缘栅双极型晶体管的擎住效应和安全工作区 40
1．6．4 IGBT的主要参数 41
1．7 新型电力电子器件简介 41
习题 43
2．1．1 什么是整流电路 44
2．1．2 整流电路的分类 44
2．1 整流电路的概念 44
2 相控整流电路 44
2．2 单相可控整流电路 45
2．2．1 单相半波可控整流电路 45
2．2．2 单相桥式全控整流电路 53
2．2．3 单相桥式半控整流电路 60
2．2．4 单相全波可控整流电路 65
2．3 三相可控整流电路 67
2．3．1 三相半波可控整流电路 67
2．3．2 三相桥式全控整流电路 75
2．3．3 三相桥式半控整流电路 82
2．4 整流变压器漏抗对整流电路的影响 86
2．4．1 换相期间的整流输出电压 86
2．4．3 换相重叠角γ的计算 88
2．4．2 换相压降△Ud的计算 88
2．4．4 可控整流电路的外特性 90
2．5 整流电路的有源逆变工作状态 91
2．5．1 逆变的概念 91
2．5．2 有源逆变产生的条件 93
2．5．3 三相有源逆变电路 94
2．5．4 逆变失败的原因及最小逆变角的限制 99
2．5．5 有源逆变的应用 102
2．6 整流电路的谐波和功率因数 106
2．6．1 整流电路的谐波分析 106
2．6．2 整流电路的功率因数 110
2．7 晶闸管直流电动机系统 111
2．7．1 整流状态下电动机的机械特性 112
2．7．2 逆变状态下电动机的机械特性 115
2．8 电力公害及改善措施 116
2．8．1 电力公害 116
2．8．2 网侧电流谐波的抑制技术 117
2．8．3 提高功率因数的方法 118
习题 121
3 直流斩波器 124
3．1 直流斩波器的工作原理及控制方式 124
3．1．1 工作原理 124
3．1．2 控制方式 127
3．2．1 降压斩波器 129
3．2 直流斩波器基本电路 129
3．2．2 升压斩波器 130
3．2．3 第二象限斩波器 131
3．2．4 多象限斩波器 131
3．3 采用全控型电力电子器件的斩波电路 134
3．3．1 可关断晶闸管(GTO)斩波器 134
3．3．2 GTR斩波器 135
3．3．3 缓冲电路中元件参数的确定 138
3．4 采用半控型电力电子器件的斩波电路 140
3．4．1 斩波器的换流电路 140
3．4．2 电压换流型斩波器 141
3．4．3 电流换流型斩波器 145
3．5．1 降压斩波器 149
3．5 直流斩波器的电路分析 149
3．5．2 再生斩波器 153
3．6 多相多重斩波电路 154
习题 156
4 交流调压电路和相控交—交变频电路 158
4．1 单相交流调压电路 158
4．1．1 电阻负载 158
4．1．2 感性负载 160
4．2 三相交流调压电路 163
4．2．1 三相交流调压器正常工作的基本条件 164
4．2．2 电阻负载 164
4．2．3 感性负载 165
4．3 相控交—交变频电路概述 166
4．3．1 四象限变换装置 166
4．3．2 无环流型相控交—交变频电路 167
4．3．3 有环流型直接变频电路 168
4．3．4 相控交—交变频电路的特点 169
4．4 单相相控交—交变频电路 169
4．4．1 基本工作原理 169
4．4．2 整流工作状态与逆变工作状态 171
4．5 三相相控交—交变频电路 172
习题 173
5．1．1 直—交逆变电路的基本原理 174
5．1 无源逆变电路的原理 174
5 无源逆变电路 174
5．1．2 电压型逆变电路与电流型逆变电路 175
5．1．3 矩形波逆变电路与脉宽调制逆变电路 176
5．2 单相电压型逆变电路 177
5．2．1 单相半桥逆变电路 177
5．2．2 单相桥式逆变电路 179
5．2．3 单相桥式逆变电路输出电压的控制 181
5．2．4 带中心抽头变压器的逆变电路 183
5．3 三相电压型逆变电路 184
5．3．1 三相电压型逆变电路的结构与工作原理 184
5．3．2 三相电压型逆变电路的输出电压的控制 187
5．4．1 电流型逆变电路的原理 188
5．4 电流型逆变电路 188
5．4．2 单相并联谐振逆变电路 189
5．4．3 三相电流型逆变电路 191
5．5 逆变电路的多重化和三电平逆变电路 193
5．5．1 低次谐波的消除 194
5．5．2 多重化移相调压 196
5．5．3 三电平逆变电路 196
5．6 脉冲宽度调制 199
5．6．1 正弦脉宽调制的基本原理 200
5．6．2 正弦脉宽调制的实现 200
5．7．1 单相半桥PWM逆变电路的控制 208
5．7 电压型脉宽调制逆变电路的控制 208
5．7．2 单相桥式PWM逆变电路的控制 211
5．7．3 三相桥式SPWM逆变电路的控制 214
5．7．4 桥臂互锁时间对PWM逆变器特性的影响 218
5．8 其他的脉宽调制方法 219
5．8．1 PWM的改进 219
5．8．2 电流跟踪PWM 221
5．8．3 磁链跟踪(磁通轨迹)脉宽调制 222
习题 225
6 电力电子器件的门(栅)极控制电路 227
6．1 晶闸管门极触发电路 227
6．1．1 晶闸管对触发电路的要求 227
6．1．2 晶体管移相触发电路 228
6．1．3 其他环节 233
6．2 可关断晶闸管(GTO)的门控电路 240
6．2．1 对GTO门控电路的要求 240
6．2．2 GTO门控电路的种类 240
6．3 GTR的基极驱动电路 243
6．3．1 GTR对基极驱动电路的要求 243
6．3．2 GTR驱动电路的组成和实例 244
6．3．3 GTR驱动模块UAA4002 246
6．4 功率MOSFET的栅极驱动电路 247
6．4．1 功率MOSFET对栅极驱动电路的要求 247
6．4．2 功率MOSFET的栅极驱动电路 248
6．5 IGBT的栅控电路 250
6．5．1 对IGBT栅控电路的要求 250
6．5．2 用于IGBT栅极驱动的厚膜集成电路 251
习题 257
7 相控整流主电路参数的计算和设计 259
7．1 整流变压器参数的计算 259
7．1．1 二次侧相电压 259
7．1．2 二次侧相电流I2和一次侧相电流I1 263
7．1．3 二次容量S2、一次容量S1和平均计算容量S(视在容量) 263
7．2 整流元件的选择 264
7．2．1 整流元件的额定电压UN(断态重复峰值电压) 264
7．3 晶闸管的串联与并联 265
7．2．2 整流元件的额定电流IT(av)(通态平均电流) 265
7．3．1 晶闸管的串联 266
7．3．2 晶闸管的并联 268
7．3．3 成组串联和成组并联 270
7．4 电抗器参数的计算 270
7．4．1 限制输出电流脉动的电感量Lm 271
7．4．2 维持输出电流连续时电抗器的临界电感量LI的计算 272
7．4．3 电动机电感量LD和变压器漏电感LB的影响 272
习题 274
8 开关电源 276
8．1 开关电源的基本原理 276
8．2 单端反激型直流稳压电源 278
8．2．1 单端反激型变换器的工作原理 279
8．2．2 电流控制型PWM控制集成电路UC3842 284
8．2．3 单端反激型直流稳压电源实例 286
8．2．4 变压器的设计 287
8．3 全桥式大功率开关电源 290
8．3．1 全桥式变换器的主回路拓扑结构和工作原理 290
8．3．2 双路输出的PWM控制集成电路UC3525 293
8．3．3 实用的全桥式大功率开关电源 296
8．3．4 桥式变换器高频变压器的设计 300
8．4 开关电源技术的发展现状 304
习题 305
参考文献 307