绪论 1
0.1 电力电子器件的分类 1
0.2 电力电子变流技术 2
0.3 电力电子变流电路的控制方式 3
0.4 电力电子变流技术的发展 3
0.5 电力电子变流技术的应用 4
0.6 本课程的任务与要求 5
第1章 电力电子器件 6
1.1 功率二极管 6
1.1.1 功率二极管的结构和工作原理 6
1.1.2 功率二极管的伏安特性 7
1.1.3 功率二极管的主要参数 7
1.1.4 功率二极管的型号和选择原则 7
1.1.5 功率二极管的其他派生器件 8
1.2 晶闸管 8
1.2.1 晶闸管的结构 8
1.2.2 晶闸管的工作原理 9
1.2.3 晶闸管的特性 12
1.2.4 晶闸管的主要参数 13
1.2.5 普通晶闸管的型号和选择原则 17
1.2.6 晶闸管的其他派生器件 18
1.3 门极可关断晶闸管（GTO） 23
1.3.1 GTO的结构和工作原理 23
1.3.2 GTO的特性和主要参数 24
1.4 电力晶体管（GTR） 25
1.4.1 GTR的结构和工作原理 25
1.4.2 GTR的特性和主要参数 26
1.4.3 GTR的二次击穿与安全工作区 28
1.5 功率场效应晶体管（P-MOSFET） 28
1.5.1 P-MOSFET的结构和工作原理 28
1.5.2 P-MOSFET的特性和主要参数 29
1.6 绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 31
1.6.1 IGBT的结构和工作原理 32
1.6.2 IGBT的特性和主要参数 32
1.6.3 IGBT的擎住效应与安全工作区 34
1.7 其他新型电力电子器件 35
1.7.1 MOS控制晶闸管（MCT） 35
1.7.2 集成门极换流晶闸管（IGCT） 35
1.7.3 功率模块与功率集成电路 36
1.7.4 静电感应晶体管（SIT） 36
1.7.5 静电感应晶闸管（SITH） 37
1.8 电力电子器件的驱动 37
1.8.1 晶闸管的门极驱动（触发） 37
1.8.2 电流型全控电力电子器件的门极驱动 38
1.8.3 电压型全控电力电子器件的门极驱动 40
1.9 电力电子器件的保护 43
1.10 电力电子器件的缓冲电路 44
1.11 典型电力电子器件的MATLAB仿真模型实训 45
1.11.1 二极管的仿真模型 45
1.11.2 晶闸管的仿真模型 46
1.11.3 GTO的仿真模型 48
1.11.4 IGBT的仿真模型 49
1.11.5 MOSFET的仿真模型 51
1.12 典型电力电子器件的测试实验 52
1.12.1 晶闸管的简单测试 52
1.12.2 双向晶闸管的简单测试 54
1.12.3 小功率光控晶闸管的简单测试 56
1.12.4 可关断晶闸管的测试 57
1.12.5 大功率晶体管的检测方法 59
1.12.6 功率场效应晶体管的检测方法 61
1.13 习题 63
第2章 交流-直流变换电路 64
2.1 单相可控整流电路 64
2.1.1 单相半波可控整流电路（电阻性负载） 64
2.1.2 单相半波可控整流电路（阻-感性负载） 68
2.1.3 单相半波可控整流电路（阻-感性负载加续流二极管） 69
2.1.4 单相桥式全控整流电路（电阻性负载） 72
2.1.5 单相桥式全控整流电路（阻-感性负载） 75
2.1.6 单相桥式全控整流电路（反电势负载） 78
2.1.7 单相桥式半控整流电路（阻感性负载、不带续流二极管） 78
2.1.8 单相桥式半控整流电路（带续流二极管） 82
2.2 三相半波可控整流电路 85
2.2.1 三相半波可控整流电路（电阻性负载） 85
2.2.2 三相半波可控整流电路（阻-感性负载） 88
2.2.3 三相半波共阳极可控整流电路 90
2.3 三相桥式全控整流电路 91
2.3.1 三相桥式全控整流电路（电阻性负载） 91
2.3.2 三相桥式全控整流电路（阻-感性负载） 94
2.4 三相桥式半控整流电路 97
2.4.1 三相桥式半控整流电路（电阻性负载） 97
2.4.2 三相桥式半控整流电路（阻-感性负载） 98
2.5 变压器漏抗对整流电路的影响 99
2.6 晶闸管相控电路的驱动控制 101
2.6.1 单结晶体管触发电路 101
2.6.2 同步信号为锯齿波的触发电路 107
2.6.3 集成触发电路 111
2.6.4 触发电路的定相 113
2.7 交流-直流变换电路的MATLAB仿真研究 115
2.7.1 电力电子变流器中典型环节的仿真模型 115
2.7.2 单相半波可控整流电路建模与仿真 117
2.7.3 单相双半波可控整流电路的建模与仿真 119
2.7.4 单相桥式全控整流电路的建模与仿真 121
2.7.5 单相桥式半控整流电路的建模与仿真 122
2.7.6 三相半波可控整流电路的建模与仿真 124
2.7.7 三相桥式全控整流电路的建模与仿真 126
2.7.8 三相桥式半控整流电路的建模与仿真 127
2.8 可控整流电路的实验研究 129
2.9 习题 133
第3章 直流-交流变换电路 136
3.1 逆变的概念 136
3.2 有源逆变电路 136
3.2.1 单相双半波有源逆变电路 136
3.2.2 逆变失败与最小逆变角的限制 138
3.2.3 有源逆变的应用——两组晶闸管反并联时电动机的可逆运行 139
3.3 无源逆变（变频）电路 140
3.3.1 无源逆变概述 140
3.3.2 无源逆变（变频）电路的原理 142
3.3.3 180°导电型的交-直-交电压型变频器 144
3.3.4 120°导电型的交-直-交电流型变频器 148
3.4 正弦波脉宽调制（SPWM）变频器 152
3.5 实训 158
3.5.1 实训1 直流-交流变换电路的MATLAB仿真 158
3.5.2 实训2 晶闸管有源逆变电路的实验研究 163
3.6 习题 166
第4章 交流-交流变换电路 167
4.1 交流调压的概念和交流调压电路 167
4.1.1 单相交流调压电路 167
4.1.2 三相交流调压电路 171
4.1.3 晶闸管交流调功器和交流开关 177
4.2 晶闸管交流调压、调功、开关电路的应用 178
4.2.1 晶闸管交流调压器应用电路 178
4.2.2 晶闸管交流调功器应用电路 179
4.2.3 晶闸管交流开关应用电路 180
4.2.4 晶闸管交流调压应用实例 182
4.3 晶闸管交-交变频器 183
4.3.1 单相交-交变频电路 183
4.3.2 三相-单相交-交变频电路 185
4.3.3 三相交-交变频电路 186
4.4 实训 188
4.4.1 实训1 交流-交流变换电路的MATLAB仿真 188
4.4.2 实训2 晶闸管交流调压电路的实验研究 195
4.5 习题 198
第5章 直流-直流变换电路 200
5.1 直流斩波器的工作原理和分类 200
5.1.1 直流斩波器的基本结构和工作原理 200
5.1.2 直流斩波器的分类 201
5.2 直流斩波器 201
5.2.1 降压式直流斩波电路 201
5.2.2 升压式直流斩波电路 203
5.2.3 升-降压式直流斩波电路 204
5.2.4 Cuk直流斩波电路 205
5.2.5 全桥式直流斩波电路 206
5.3 变压器隔离的直流-直流变换器 207
5.3.1 正激变换器 207
5.3.2 反激变换器 207
5.3.3 半桥式隔离的降压变换器 208
5.3.4 全桥式隔离的降压变换器 208
5.4 直流-直流变换电路的MATLAB仿真 209
5.4.1 降压式（Buck）变换器的建模与仿真 209
5.4.2 升压式（Boost）变换器的建模与仿真 210
5.4.3 降-升压式（Buck-Boost、Cuk）变换器的建模与仿真 211
5.5 习题 213
第6章 电力电子技术课程设计 214
6.1 课程设计大纲 214
6.2 课程设计任务书 215
6.3 晶闸管整流器的工程设计指导书 216
6.3.1 晶闸管整流器主电路型式的选择 216
6.3.2 整流变压器的选择 217
6.3.3 整流器件的选择 220
6.3.4 平波和均衡电抗器选择 222
6.3.5 晶闸管的保护 224
6.3.6 触发装置的选择 229
6.3.7 整流器的工程设计举例 231
附录 MATLAB/Simulink/Power System仿真基础 235
附录A MATLAB/Simulink/Power System工具箱及应用简介 235
A-1 Simulink工具箱简介 235
A-2 Power System工具箱简介 238
A-3 Simulink/Power System的模型窗口 242
A-4 Simulink/Power System系统模型的操作 243
A-5 Simulink/Power System系统的仿真 244
参考文献 248