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目录 1

第1章　绪论 1

第2章　整流技术 12

2.1 整流电路的类型和性能指标 12

2.1.1　整流电路的类型及基本组成环节 12

2.1.2　整流电路的基本性能指标 13

2.2　整流电路的典型结构及特性 14

2.2.1 多相半波整流电路 14

2.2.2　三相半波整流电路的并联和串联 19

2.2.3　整流装置的多重化 24

2.3　整流变压器和电抗器 26

2.3.1　整流变压器特性与连接方式 27

2.3.2 电抗器的设置和计算 30

2.4　整流装置的谐波及抑制技术 32

2.4.1　整流装置的谐波特性 32

2.4.2　整流装置的谐波抑制技术 42

2.5　提升相控电路的功率因数 49

2.5.1　功率因数恶化的危害 49

2.5.2　提升相控电路功率因数的措施 50

2.6　有源功率因数校正 58

2.6.1 APFC的基本原理和电路结构 58

2.6.2　有源功率因数校正的控制 59

2.7　PWM整流电路 64

2.7.1 PWM整流电路结构和原理 64

2.7.2　PWM整流电路的控制 68

2.7.3　PWM整流器的应用 74

小结 76

思考题及习题 77

参考文献 79

第3章　逆变技术 81

3.1　逆变技术概述 81

3.1.1　逆变技术基本概念和分类 81

3.1.2　逆变技术的应用领域 82

3.2　逆变器基本工作原理及设计技术 85

3.2.1　逆变器主电路工作原理 86

3.2.2 电压型逆变器开关过程分析 90

3.2.3　逆变器功率半导体开关器件的选择 94

3.2.4　功率半导体器件的缓冲电路 97

3.2.5　逆变器的驱动电路 99

3.3　脉冲宽度调制技术概述 100

3.3.1 脉冲宽度调制的基本原理 101

3.3.2　PWM控制技术基本概念 103

3.3.3　逆变装置PWM技术性能指标 110

3.4　逆变器常用PWM控制技术 111

3.4.1　正弦脉冲宽度调制 111

3.4.2　准正弦波脉冲宽度调制法 115

3.4.3　消除特定谐波法 116

3.4.4 电压空间矢量脉冲宽度调制技术 118

3.4.5 电流跟踪型PWM控制技术 124

3.5.1 利用硬件电路产生PWM脉冲 126

3.5　PWM控制的实现方法 126

3.5.2　利用软件产生PWM脉冲 127

3.6　多电平逆变技术 130

3.6.1 二极管钳位型多电平逆变器 131

3.6.2 电容钳位型多电平逆变器 133

3.6.3　具有独立直流电源的级联型逆变器 134

小结 136

思考题及习题 137

参考文献 137

第4章　直流调速技术 138

4.1　直流调速系统概述 138

4.1.1 直流调速系统用可控直流电源 138

4.1.2　调速系统的分类及调速指标 141

4.2　V-M系统开环机械特性与动态特性 145

4.2.1 V-M系统的开环机械特性 145

4.2.2　V-M系统的动态特性 152

4.3　V-M闭环调速系统 155

4.3.1　单闭环无静差调速系统 156

4.3.2　转速、电流双闭环调速系统及特性 159

4.4　可逆直流调速系统 165

4.4.1　V-M系统的可逆线路 166

4.4.2　可逆拖动的工作状态及机械特性 168

4.4.3　可逆系统中的环流 170

4.5　配合控制的有环流可逆调速系统 173

4.5.1　配合控制的有环流可逆系统工作原理 173

4.5.2　有环流可逆调速系统的工作过程 175

4.6　逻辑控制的无环流可逆调速系统 177

4.6.1　系统结构及对逻辑装置的要求 178

4.6.2　无环流逻辑控制装置 180

4.7　直流脉宽调速系统 184

4.7.1　直流PWM变换器的类型和工作原理 184

4.7.2　直流脉宽调速系统的开环机械特性 190

4.7.3　直流脉宽调速系统开关频率对系统性能的影响 191

小结 195

思考题及习题 196

参考文献 198

5.1　异步电机变频调速的控制方法 199

第5章　交流异步电机的变频调速技术 199

5.1.1　异步电机的等效电路 200

5.1.2　电压频率一定时的速度-转矩特性 201

5.1.3　恒磁通控制 203

5.1.4　恒电压频率比控制 204

5.1.5　弱磁控制 204

5.1.6　整个调速范围的典型控制 205

5.2　异步电机的标量控制 207

5.2.1　转速开环的恒压频比控制 207

5.2.2　转速闭环的控制 209

5.3　坐标变换和异步电机的动态模型 213

5.3.1　坐标变换 214

5.3.2　异步电机的动态模型 217

5.4.1　异步电机矢量控制的原理 220

5.4　异步电机的矢量控制 220

5.4.2　直接矢量控制 222

5.4.3　磁链观测器 223

5.4.4　间接矢量控制 227

5.5　异步电机的直接转矩控制 230

5.5.1　转矩的控制 230

5.5.2　定子磁链的控制 231

5.5.3　直接转矩控制的实现 232

小结 235

思考题及习题 236

参考文献 236

6.1　概论 238

第6章　开关电源技术 238

6.2　开关电源的基本电路及工作原理 241

6.2.1　降压式（Buck）变换器 242

6.2.2　升压式（Boost）变换器 248

6.2.3　升降压（Buck/Boost）变换器 251

6.2.4　Cuk变换器 253

6.3　单端正激变换器与单端反激变换器 256

6.3.1　单端正激变换器 256

6.3.2　单端反激变换器 259

6.4　桥式变换器 261

6.4.1　半桥式变换器 262

6.4.2　全桥式变换器 264

6.5.1　开关元件 266

6.5　开关电源的主控元器件 266

6.5.2　磁性元件和电容器 268

6.5.3　平面变压器 272

6.5.4　集成开关变换器IC芯片的原理及应用 274

6.6　软开关技术 278

6.6.1　硬开关和软开关 278

6.6.2　软开关基本技术 280

6.7　同步整流技术 286

6.7.1 同步整流技术的基本原理 287

6.7.2　同步整流管的驱动 287

6.7.3　同步整流电路 289

6.7.4　SR变换器 289

6.7.5 同步整流技术的应用 291

6.8　分布式电源 292

6.8.1　分布式电源简介 292

6.8.2　分布式电源结构和应用 294

小结 296

思考题及习题 299

参考文献 299

第7章　电力电子变流器设计技术 300

7.1 电力电子器件的性能与选择 300

7.1.1　二极管 301

7.1.2　晶闸管 303

7.1.3　门极关断晶闸管 305

7.1.4　电力场效应晶体管 306

7.1.5　绝缘栅极晶体管 307

7.1.6　功率模块与智能功率模块 308

7.2　电力电子器件的驱动 312

7.2.1　驱动电路概述 312

7.2.2　常用开关器件驱动电路 313

7.3 电力电子器件与变流器的保护 321

7.3.1　过电压保护 321

7.3.2　过电流保护 323

7.3.3　缓冲电路 324

7.3.4　过热保护 327

7.4　电力电子变流器的热设计 328

7.4.1　器件结温和热阻的计算 328

7.4.2　常用冷却方式及使用条件 332

7.4.3　散热器的选择 333

7.4.4　机柜（箱）结构的设计 334

7.5　电力电子变流器的辅助器件设计 335

7.5.1 高频变压器和电感 335

7.5.2　滤波器 342

7.5.3　控制系统组成 349

7.5.4　检测系统与传感器 352

7.6 电力电子变流器的电磁兼容性设计 359

7.6.1　电磁兼容标准与试验 359

7.6.2　变流器谐波的限制和抑制措施 366

7.6.3　电磁兼容设计的相关技术 368

小结 375

思考题及习题 376

参考文献 377

第8章 电力电子技术应用实例 378

8.1 SS4型电力机车牵引整流器供电系统 378

8.1.1　SS4型电力机车牵引整流器 378

8.1.2　SS4改进型电力机车主电路 382

8.2 电力牵引传动控制试验系统 385

8.2.1　交流传动试验台的功能要求 385

8.2.2　交流传动互馈试验平台的组成和特点 386

8.2.3　互馈试验台工作原理和控制特性 388

8.2.4　实验研究 391

8.3　光伏发电并网装置 392

8.3.1　光伏发电并网装置的主电路 393

8.3.2　光伏发电的最大功率点 394

8.3.3　光伏发电并网装置的控制 395

8.4　不间断电源 397

8.4.1 不间断电源的用途和分类 397

8.4.2　在线式UPS工作原理简介 399

8.4.3　UPS技术的发展趋势 403

8.5　高频高压开关电源在工业烟气脱硫中的应用 404

8.5.1　烟气脱硫技术的研究现状 404

8.5.2　高频高压脱硫电源的工作原理 405

8.5.3　高频高压脱硫电源的应用 408

8.6 电力／内燃机车空调电源 409

8.6.1 引用标准和技术条件 410

8.6.2　空调电源设计 412

参考文献 416