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第1章 绪论1

1.1 电力电子器件概述与发展1

1.2 电力电子技术的应用4

1.3 课程性质与学习方法6

第2章 电力电子器件7

2.1 电力电子器件概述7

2.1.1 电力电子器件的分类8

2.1.2 电力电子器件的使用特点10

2.1.3 电力电子器件的现状和发展趋势11

2.2 不可控型器件——电力二极管14

2.2.1 电力二极管的工作原理和基本特性14

2.2.2 电力二极管的主要参数16

2.2.3 电力二极管的主要类型17

2.3 半控型器件——晶闸管及其派生器件18

2.3.1 晶闸管的结构和工作原理18

2.3.2 晶闸管的特性20

2.3.3 晶闸管的主要参数23

2.3.4 晶闸管的派生器件25

2.4 全控型器件27

2.4.1 电力晶体管27

2.4.2 电力场效应管30

2.4.3 绝缘栅双极晶体管34

2.4.4 门极可关断晶闸管38

2.4.5 静电感应晶体管38

2.4.6 静电感应晶闸管39

2.4.7 MOS控制晶闸管39

2.4.8 集成门极换流晶闸管39

2.5 功率模块与功率集成电路40

2.5.1 IPM的结构41

2.5.2 IPM的内置功能42

2.5.3 IPM的保护功能43

2.6 电力电子器件驱动与保护电路43

2.6.1 晶闸管触发电路44

2.6.2 GTO驱动电路45

2.6.3 GTR驱动电路47

2.6.4 IGBT驱动电路50

2.7 电力电子器件的串联与并联运行53

2.7.1 电力电子器件的串联运行53

2.7.2 电力电子器件的并联运行54

2.7.3 电力MOSFET和IGBT并联运行的特点55

本章小结55

思考与练习57

第3章 直流-直流变换电路59

3.1 直流PWM控制基础59

3.2 直流斩波器的基本电路60

3.2.1 降压型斩波电路60

3.2.2 升压型斩波电路64

3.2.3 升-降压型斩波电路68

3.2.4 丘克电路70

3.3 变压器隔离的DC/DC变换器72

3.3.1 正向激励变换器72

3.3.2 反向激励直流变换电路74

3.3.3 其他典型直流变换电路76

本章小结81

思考与练习82

第4章 直流-交流变换电路83

4.1 逆变概念83

4.1.1 逆变的定义83

4.1.2 逆变电路的分类83

4.2 换流方式85

4.2.1 逆变电路的基本工作原理86

4.2.2 换流方式的分类86

4.3 电压型逆变电路89

4.3.1 单相电压型逆变电路90

4.3.2 三相电压型逆变电路93

4.4 电流型逆变电路97

4.4.1 单相电流型逆变电路97

4.4.2 三相电流型逆变电路98

4.5 多重逆变电路和多电平逆变电路100

4.5.1 多重逆变电路101

4.5.2 多电平逆变电路103

4.6 逆变器的PWM控制技术104

4.6.1 PWM产生原理104

4.6.2 逆变器的SPWM控制方法104

4.7 负载换流式逆变电路113

4.7.1 并联谐振式逆变电路113

4.7.2 串联谐振式逆变电路116

4.8 开关电源中的无源逆变电路应用117

本章小结121

思考与练习121

第5章 交流-直流变换电路123

5.1 相位控制技术基础123

5.2 单相可控整流电路124

5.2.1 单相半波相控整流电路125

5.2.2 单相全桥相控整流电路129

5.2.3 单相半桥相控整流电路136

5.3 三相可控整流电路139

5.3.1 三相半波相控整流电路139

5.3.2 三相全桥相控整流电路146

5.3.3 三相半桥相控整流电路153

5.4 大功率可控整流电路157

5.4.1 带平衡电抗器的双反星形相控整流电路158

5.4.2 带平衡电抗器的12脉波相控整流电路161

5.5 交流侧电感对相控整流电路性能的影响162

5.5.1 换相过程中的输出电压163

5.5.2 换流重叠角的计算165

5.5.3 相控整流电路的外特性166

5.6 相控整流电路的谐波和功率因数167

5.6.1 整流电压的谐波分析方法167

5.6.2 交流侧的谐波和功率因数分析169

5.6.3 直流侧电压和电流的谐波分析170

5.7 相控整流电路的多重化173

5.7.1 移相多重连接173

5.7.2 串联多重连接电路的顺序控制175

5.8 相控有源逆变电路176

5.8.1 有源逆变的原理和实现的条件176

5.8.2 三相桥式相控有源逆变电路178

5.8.3 逆变失败及最小逆变角的限制180

5.9 PWM整流电路182

5.9.1 PWM整流电路的基本原理182

5.9.2 电压源型PWM整流电路184

5.10 相控整流电路的驱动控制188

本章小结193

思考与练习194

第6章 交流-交流变换电路197

6.1 概述197

6.2 交流调压电路197

6.2.1 单相交流调压电路198

6.2.2 三相交流调压电路203

6.3 交流调功电路206

6.4 交-交变频电路209

6.4.1 单相交-交变频电路209

6.4.2 三相交-交变频电路212

6.5 矩阵式变换器214

6.5.1 矩阵式变换器的基本工作原理215

6.5.2 矩阵式变换器的控制策略219

本章小结220

思考与练习221

第7章 软开关技术222

7.1 软开关的基本概念222

7.1.1 硬开关与软开关222

7.1.2 零电压开关与零电流开关223

7.2 软开关电路的分类224

7.2.1 准谐振电路225

7.2.2 零开关PWM电路225

7.2.3 零转换PWM电路226

7.3 典型的软开关电路226

7.3.1 零电压开关准谐振电路226

7.3.2 谐振直流环229

7.3.3 移相全桥零电压开关PWM电路230

7.3.4 零电压转换PWM电路232

本章小结234

思考与练习234

第8章 电力电子技术的典型应用236

8.1 电力电子技术在轻型电动汽车驱动系统中的应用236

8.1.1 永磁无刷直流电机的基本原理236

8.1.2 永磁无刷直流电机的调速及调制方式238

8.1.3 电动高尔夫汽车驱动系统的硬件原理图介绍239

8.2 电力电子技术在静止无功补偿器中的应用242

8.2.1 饱和型电抗器242

8.2.2 晶闸管控制电抗器243

8.2.3 晶闸管投切电容器244

8.2.4 晶闸管控制高漏抗变压器244

8.2.5 TCR+TSC245

8.2.6 FC-TCR型SVC结构与补偿原理246

8.2.7 SVC的硬件总体介绍247

8.3 电力电子技术在光伏发电技术中的应用248

8.3.1 导抗变换器理论分析249

8.3.2 单相并网逆变器拓扑及输出特性250

8.4 电力电子技术在风力发电并网中的应用254

8.4.1 风力发电并网方式255

8.4.2 风力发电中的电力电子变流器257

8.4.3 变流器PWM技术258

8.4.4 某并网变流器控制系统介绍259

8.4.5 三相电压源型并网变流器工作原理260

8.4.6 并网变流器控制系统原理261

8.4.7 电感L滤波并网变流器电流控制技术262

8.4.8 采用T型滤波的并网变流器电流控制264

本章小结264

思考与练习265

附录 电力电子技术与应用实验指导266

参考文献292