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第1章 简介 1

1.1电力电子学的应用 1

1.2电力电子学的历史 3

1.3电力电子电路的分类 5

1.4电力电子器件的设计 9

1.5确定波形的RMS值 10

1.6外围效应 10

1.7开关器件的特性和指标 12

1.8功率半导体器件 15

1.9电力电子器件的控制特性 20

1.10器件选择 22

1.11功率模块 23

1.12智能模块 23

1.13电力电子的期刊及会议 25

本章小结 25

参考文献 26

复习题 26

习题 27

第一部分 功率二极管和整流器 31

第2章 功率二极管及开关RLC电路 31

2.1引言 31

2.2半导体基础 32

2.3二极管特性 33

2.4反向恢复特性 35

2.5功率二极管的种类 36

2.6碳化硅二极管 38

2.7碳化硅肖特基二极管 38

2.8 SPICE二极管模型 39

2.9串联二极管 40

2.10并联二极管 42

2.11 带RC负载的二极管电路 43

2.12带RL负载的二极管电路 44

2.13带LC负载的二极管电路 45

2.14带RLC负载的二极管电路 47

2.15 RL负载与续流二极管 50

2.16利用二极管进行能量回收 52

本章小结 55

参考文献 55

复习题 56

习题 56

第3章 二极管整流器 60

3.1引言 60

3.2性能参数 60

3.3单相全波整流器 62

3.4带RL负载的单相全波整流器 64

3.5带高度感性负载的单相全波整流器 69

3.6多相星形整流器 70

3.7 三相桥式整流器 73

3.8带RL负载的三相桥式整流器 75

3.9带高度感性负载的三相整流器 78

3.10二极管整流器的比较 79

3.11整流器电路设计 80

3.12 经过LC滤波器的输出电压 88

3.13电源和负载电感的影响 91

3.14选择电感器和电容器的实际考虑 93

本章小结 94

参考文献 94

复习题 94

习题 95

第二部分 功率晶体管和DC-DC变换器 99

第4章 功率晶体管 99

4.1引言 99

4.2碳化硅晶体管 100

4.3电力MOSFET 101

4.4 COOLMOS 108

4.5 JFET 109

4.6双极结型晶体管 113

4.7 IGBT 123

4.8 SIT 125

4.9晶体管的对比 126

4.10功率晶体管的降额 128

4.11 di／dt和dv／dt的限制 129

4.12串并联运行 131

4.13 SPICE模型 132

4.14 MOSFET门极驱动 136

4.15 JFET门极驱动 136

4.16 BJT基极驱动 138

4.17门极和基极驱动的隔离 140

4.18门极驱动电路的芯片 142

本章小结 144

参考文献 144

复习题 147

习题 148

第5章DC-DC变换器 150

5.1引言 150

5.2 DC-DC变换器的性能参数 151

5.3降压工作的原理 152

5.4带阻感性负载的降压型变换器 155

5.5升压工作的原理 158

5.6带阻性负载的升压型变换器 160

5.7频率限制参数 162

5.8变换器分类 162

5.9开关稳压源 164

5.10稳压源间的比较 179

5.11多输出boost变换器 180

5.12二极管整流器供电的 boost变换器 182

5.13变换器的平均模型 183

5.14稳压源的状态空间分析 188

5.15输入滤波器及变换器的设计问题 190

5.16变换器的驱动电路 194

本章小结 195

参考文献 196

复习题 198

习题 198

第三部分 逆变器 203

第6章DC-AC变换器 203

6.1引言 203

6.2性能指标 204

6.3工作原理 205

6.4单相桥式逆变器 208

6.5 三相逆变器 212

6.6单相逆变器的电压控制 220

6.7三相逆变器的电压控制 227

6.8谐波消除技术 239

6.9电流源型逆变器 242

6.10可变直流环节逆变器 244

6.11升压逆变器 245

6.12逆变器主电路设计 248

本章小结 252

参考文献 252

复习题 254

习题 254

第7章 谐振脉冲逆变器 257

7.1引言 257

7.2串联谐振逆变器 258

7.3串联谐振逆变器的频率响应 269

7.4并联谐振逆变器 273

7.5谐振逆变器的电压控制 275

7.6 E类谐振逆变器 277

7.7 E类谐振整流器 280

7.8零电流开关谐振变换器 282

7.9零电压开关谐振变换器 286

7.10零电流及零电压开关谐振变换器之间的比较 288

7.11二象限ZVS谐振变换器 288

7.12直流母线谐振逆变器 290

本章小结 293

参考文献 293

复习题 293

习题 294

第8章 多电平逆变器 295

8.1引言 295

8.2多电平的概念 295

8.3多电平逆变器的类型 296

8.4 二极管钳位型多电平逆变器 297

8.5 飞跨电容型多电平逆变器 301

8.6级联型多电平逆变器 303

8.7 应用 306

8.8开关管电流 308

8.9直流电容电压平衡 308

8.10多电平逆变器的特点 310

8.11多电平逆变器的比较 310

本章小结 310

参考文献 311

复习题 311

习题 311

第四部分 晶闸管与晶闸管变换器 315

第9章 晶闸管 315

9.1引言 315

9.2晶闸管特性 316

9.3晶闸管的双晶体管模型 317

9.4晶闸管的导通 318

9.5晶闸管的截止 320

9.6晶闸管类型 321

9.7晶闸管的串联运行 335

9.8晶闸管的并联运行 337

9.9 di ／ dt保护 337

9.10 dv／dt保护 338

9.11晶闸管的SPICE模型 339

9.12 DIAC 343

9.13晶闸管触发电路 344

9.14单结晶体管 345

9.15可编程单结晶体管 347

本章小结 348

参考文献 349

复习题 352

习题 352

第10章 可控整流器 354

10.1引言 354

10.2单相单全桥变换器整流 355

10.3单相双全桥变换器整流 359

10.4三相桥式变换器整流 361

10.5三相双变换器整流 365

10.6脉冲宽度调制 367

10.7单相串联整流器 372

10.8十二脉波整流器 374

10.9整流器电路的设计 375

10.10负载和电源电感的影响 379

本章小结 381

参考文献 381

复习题 383

习题 383

第11章 交流电压控制器 387

11.1引言 387

11.2交流电压控制器的性能参数 388

11.3带阻性负载的单相全波控制器 389

11.4带感性负载的单相全波控制器 391

11.5三相全波控制器 394

11.6三角形联结三相全波控制器 398

11.7单相变压器联结转换开关 401

11.8周波变换器 404

11.9 PWM控制的交流电压控制器 410

11.10矩阵变换器 410

11.11交流电压控制器电路设计 412

11.12电源及负载电感的影响 418

本章小结 418

参考文献 419

复习题 420

习题 420

第五部分 电力电子技术应用及其保护 425

第12章 交流柔性输电系统 425

12.1引言 425

12.2电能传输的基本原理 426

12.3并联补偿的原理 427

12.4并联补偿器 429

12.5串联补偿原理 433

12.6串联补偿器 435

12.7相角补偿原理 439

12.8相角补偿器 441

12.9统一的功率流动控制器 442

12.10补偿器的比较 442

本章小结 443

参考文献 443

复习题 444

习题 444

第13章 电源 445

13.1引言 445

13.2直流电源 446

13.3交流电源 459

13.4多级变换器 462

13.5控制电路 463

13.6磁路设计 465

本章小结 469

参考文献 469

复习题 470

习题 470

第14章 直流驱动 473

14.1引言 474

14.2直流电动机的基本特征 475

14.3工作原理 479

14.4单相驱动器 481

14.5三相驱动 486

14.6 DC-DC变换器驱动 489

14.7直流驱动的闭环控制 497

本章小结 513

参考文献 513

复习题 514

习题 514

第15章 交流驱动 518

15.1引言 518

15.2感应电动机驱动 519

15.3感应电动机的闭环控制 544

15.4求解控制变量 547

15.5向量控制 548

15.6同步电动机驱动 557

15.7永磁同步电动机驱动的速度控制器设计 567

15.8步进电动机控制 571

15.9线性感应电动机 575

15.10电动机驱动的高压集成电路 578

本章小结 580

参考文献 581

复习题 581

习题 582

第16章 可再生能源导论 585

16.1引言 585

16.2能量与功率 586

16.3可再生能源发电系统 587

16.4太阳能系统 589

16.5风能 598

16.6海洋能 608

16.7水电能 613

16.8燃料电池 615

16.9地热能 625

16.10生物质能 625

本章小结 626

参考文献 626

复习题 627

习题 627

第17章 器件以及电路保护 630

17.1引言 630

17.2冷却器和散热器 630

17.3功率开关器件的热模型 634

17.4吸收电路 637

17.5反向恢复瞬态 638

17.6源侧以及负载侧瞬态 642

17.7 通过硒二极管和金属氧化物压敏电阻实现过电压保护 644

17.8电流保护 645

17.9电磁干扰 651

本章小结 653

参考文献 653

复习题 654

习题 654