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第1章 电力电子技术的基本概况1

小结12

习题12

第2章 电力电子器件概述13

2.1 简介13

2.2 功率二极管13

2.2.1 功率二极管的基本特性13

2.2.2 功率二极管的主要参数14

2.2.3 几种常用的功率二极管15

2.3 晶闸管16

2.3.1 晶闸管的基本特性16

2.3.2 晶闸管的主要参数17

2.3.3 几种常用的晶闸管20

2.4 可控开关的理想特性20

2.5 双极结型晶体管和达林顿管23

2.5.1 双极结型晶体管和达林顿管的基本特性23

2.5.2 BJT的主要参数24

2.6 电力场效应晶体管25

2.6.1 电力场效应晶体管的基本特性25

2.6.2 电力场效应晶体管的主要参数26

2.7 门极可关断晶闸管28

2.7.1 门极可关断晶闸管的基本特性28

2.7.2 门极可关断晶闸管的主要参数29

2.8 绝缘栅双极晶体管30

2.8.1 绝缘栅双极晶体管的基本特性30

2.8.2 绝缘栅双极晶体管的主要参数30

2.9 MOS控制晶闸管31

2.9.1 MOS控制晶闸管的基本特性31

2.9.2 MCT的主要参数32

2.10 可控开关的比较32

2.11 驱动和吸收电路33

2.12 半导体功率器件的选择34

小结34

习题35

第3章 非正弦周期电路的基本概念36

3.1 正弦稳态过程的功率定义37

3.2 正弦电压源激励下的似稳态过程38

3.3 似稳态过程计算中应注意的几个问题40

3.4 电压换向的整流电路43

3.5 平均功率和电流有效值46

3.6 稳态时交流正弦电压、电流波形47

3.7 非正弦周期电路分析51

3.7.1 非正弦周期信号51

3.7.2 稳态下的非正弦周期信号51

3.7.3 傅里叶级数的三角形式52

3.7.4 线路电流的畸变55

3.7.5 功率和功率因数56

小结57

习题57

第4章 二极管整流电路59

4.1 简介59

4.2 整流电路的基本概念59

4.2.1 纯电阻负载60

4.2.2 感性负载60

4.2.3 含直流电压源的负载62

4.3 单相桥式二极管整流电路62

4.3.1 Ls=0的理想电路63

4.3.2 Ls对换流过程的影响67

4.3.3 直流侧接恒定电压源的情况ud(t)=Ud71

4.3.4 实际的二极管桥式整流电路74

4.4 单相双重电压整流电路79

4.5 单相整流电路对三相四线制系统的中线电流的影响80

4.6 三相全桥整流电路82

4.6.1 Ls=0的理想电路82

4.6.2 Ls对换流过程的影响85

4.6.3 实际三相二极管桥式整流电路89

4.7 单相整流电路与三相整流电路的比较90

4.8 开通时的瞬间冲击电流和过电压91

4.9 电流谐波和低功率因数的影响与对应的改善措施91

小结92

习题92

附录95

第5章 工频交流输入的晶闸管整流与逆变运行100

5.1 简介100

5.2 晶闸管电路及其控制101

5.2.1 晶闸管的基本电路101

5.2.2 晶闸管的门极触发102

5.2.3 一般的晶闸管整流器103

5.3 单相整流器104

5.3.1 Ls=0和id(t)=Id的理想电路104

5.3.2 Ls的影响107

5.3.3 实际的晶闸管整流器109

5.3.4 单相桥式整流器的逆变运行111

5.3.5 交流电压的波形113

5.4 三相整流器113

5.4.1 理想的三相整流器113

5.4.2 Ls的影响117

5.4.3 实际的三相桥式整流电路121

5.4.4 三相桥式整流电路的逆变运行123

5.4.5 交流侧电压波形123

5.5 多脉冲整流电路126

5.5.1 三相整流电路的串联127

5.5.2 两整流电路的并联运行129

5.6 基于网络换流整流电路的简单说明133

5.6.1 全波整流结构134

5.6.2 半控整流结构134

5.6.3 具有续流支路的整流结构134

5.7 网络换流整流电路的应用135

5.7.1 双向整流电路135

5.7.2 交-交变频器137

5.7.3 高压直流输电系统140

小结142

习题143

第6章 开关模式的直流斩波器147

6.1 概述147

6.2 直流斩波器的控制148

6.3 降压斩波器（Buck斩波器）149

6.3.1 连续导通模式151

6.3.2 开关的连续与断续导通边界152

6.3.3 电流断续导通模式152

6.3.4 输出电压的纹波155

6.4 升压斩波器（Boost斩波器）156

6.4.1 升压斩波器的连续导通模式157

6.4.2 连续和断续导通模式的边界157

6.4.3 升压斩波器的断续导通模式158

6.4.4 器件的寄生效应160

6.4.5 输出电压的纹波161

6.5 升降压斩波器（Buck-Boost斩波器）161

6.5.1 连续导通模式162

6.5.2 Buck-Boost斩波器的连续和断续导通边界163

6.5.3 断续导通模式164

6.5.4 Buck-Boost斩波器的寄生效应165

6.5.5 输出电压的纹波165

6.6 Cúk直流斩波器166

6.7 全桥直流斩波器169

6.7.1 双极性PWM开关171

6.7.2 单极性PWM开关模式173

6.8 直流斩波器的比较175

小结176

习题177

第7章 逆变电路180

7.1 引言180

7.1.1 实现逆变的基本概念180

7.1.2 逆变器的分类183

7.2 开关器件的换流方式184

7.3 电压型方波逆变器187

7.3.1 单相逆变电路187

7.3.2 三相逆变器189

7.4 逆变器的PWM调制技术192

7.4.1 PWM调制技术的基本思想192

7.4.2 SPWM调制的有关概念194

7.4.3 方波输出模式201

7.5 单相SPWM逆变器202

7.5.1 单相单桥臂逆变器202

7.5.2 单相全桥逆变器203

7.5.3 单相逆变器的开关利用率213

7.6 三相PWM逆变器215

7.6.1 三相电压型逆变器的PWM控制方式215

7.6.2 三相逆变器的方波工作方式218

7.6.3 三相逆变器的开关利用率219

7.6.4 三相逆变器输出电压的纹波220

7.6.5 三相逆变器直流侧电流id221

7.6.6 三相逆变器中开关器件的导通222

7.7 PWM逆变器桥臂封锁时间对电压的影响224

7.8 逆变器的其他电路结构和控制227

7.8.1 多重逆变电路和多电平逆变电路227

7.8.2 电流调节模式（电流模式）232

7.8.3 结合变压器的谐波消除模式233

7.9 逆变器的整流运行模式234

7.10 电流型逆变电路235

7.10.1 单相电流型逆变电路236

7.10.2 三相电流型逆变电路239

小结242

习题244

第8章 吸收电路247

8.1 吸收电路的功能与类型247

8.2 二极管吸收电路248

8.2.1 容性吸收电路248

8.2.2 增加吸收电阻的效果250

8.2.3 吸收电路分析252

8.3 晶闸管吸收电路255

8.4 功率晶体管的吸收电路257

8.5 关断吸收电路258

8.6 过电压吸收电路262

8.7 导通吸收电路263

8.8 桥路结构的吸收电路265

8.9 GTO吸收电路的考虑267

小结269

习题269

第9章 器件的温升与散热271

9.1 半导体器件的温升控制271

9.2 热量的传导272

9.2.1 热阻272

9.2.2 暂态热阻抗274

9.3 散热片277

9.4 热量的辐射和对流279

9.4.1 根据热量辐射定义的热阻279

9.4.2 热的对流及其热阻279

9.4.3 散热片和周围环境之间的热量计算280

小结282

习题282

第10章 器件的磁设计283

10.1 磁性材料及磁芯283

10.1.1 用作磁芯的磁性材料283

10.1.2 磁滞损耗284

10.1.3 趋肤效应的限制288

10.1.4 叠片磁芯的涡流损耗289

10.1.5 磁芯的尺寸和形状设计291

10.2 铜线绕组292

10.2.1 铜线填充系数292

10.2.2 铜损292

10.2.3 铜线导体的趋肤效应293

10.3 发热问题294

10.4 具体电感的设计296

10.4.1 电感的参数296

10.4.2 电感的特性296

10.4.3 电感值L297

10.4.4 电感的温度297

10.4.5 电感过载时的热点温度298

10.5 电感设计程序298

10.5.1 电感设计基础：电感的储能299

10.5.2 电感设计例程299

10.5.3 尝试性的电感设计程序303

10.5.4 举例说明电感的设计303

10.6 变压器设计的具体分析306

10.6.1 变压器的参数306

10.6.2 变压器的电气特性306

10.6.3 变压器的温度308

10.6.4 过载时的变压器温度308

10.7 涡流309

10.7.1 邻近效应309

10.7.2 最佳导线尺寸和最小铜损310

10.7.3 电感线圈损耗（铜损）的减少311

10.7.4 变压器的绕组分段对减少涡流损耗所起的作用312

10.7.5 绕线的优化313

10.8 变压器的漏感315

10.9 变压器的设计程序316

10.9.1 变压器的设计基础：额定功率316

10.9.2 变压器单向设计例程317

10.9.3 举例说明变压器设计321

10.10 电感和变压器的比较325

小结325

习题326

主要参考文献328