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绪言 1

0．1 电力电子技术的概念及研究领域 1

0．2 电力电子技术的发展历史 1

0．3 电力电子技术的应用 3

0．4 电力电子技术的发展趋势 4

0．5 电力电子电路的仿真 4

0．6 本教材主要内容 5

第1章 电力电子器件及驱动和保护 6

1．1 概述 6

1．1．1 电力电子器件的定义 6

1．1．2 理想的电力电子开关 6

1．1．3 电力电子器件的损耗 7

1．1．4 电力电子器件的分类 7

1．2 电力二极管 8

1．2．1 电力二极管的结构和基本上作原理 8

1．2．2 电力二极管的基本工作特性 11

1．2．3 电力二极管的主要参数 12

1．2．4 电力二极管的主要类型 13

1．2．5 电力二极管的型号 13

1．3 晶闸管 14

1．3．1 晶闸管的结构 14

1．3．2 晶闸管的工作原理 15

1．3．3 晶闸管的基本工作特性 17

1．3．4 晶闸管的主要参数 19

1．3．5 晶闸管的型号 21

1．3．6 晶闸管的派生器件 22

1．4 门极关断晶闸管 24

1．4．1 GTO的结构 24

1．4．2 GTO的工作原理 25

1．4．3 GTO的主要参数 26

1．5 电力晶体管 26

1．5．1 GTR的结构 27

1．5．2 GTR的工作特性 27

1．5．3 GTR的主要参数 28

1．5．4 GTR二次击穿现象及安全工作区 29

1．6 电力场效应晶体管 30

1．6．1 电力MOSFET的结构和工作原理 30

1．6．2 电力MOSFET的特性 31

1．6．3 电力MOSFET的主要参数 33

1．7 绝缘栅双极型晶体管 34

1．7．1 IGBT的结构和工作原理 34

1．7．2 IGBT的工作特性 34

1．7．3 IGBT的擎住效应和安全工作区 36

1．7．4 IGBT的主要参数 37

1．8 其他新型电力电子器件 37

1．8．1 静电感应晶体管 37

1．8．2 静电感应晶闸管 38

1．8．3 集成门极换流晶闸管 38

1．8．4 电子注入增强栅晶体管 39

1．8．5 基于新材料的电力电子器件 39

1．8．6 功率模块、功率集成电路与集成电力电子模块 39

1．9 电力电子器件的驱动要求 40

1．9．1 晶闸管的触发要求 40

1．9．2 GTO的驱动要求 41

1．9．3 GTR的驱动要求 42

1．9．4 电力MOSFET的驱动要求 42

1．9．5 IGBT的驱动要求 43

1．10 电力电子器件的串并联技术 43

1．10．1 晶闸管的串联 43

1．10．2 晶闸管的并联 45

小结 45

思考题及习题 45

第2章 可控整流及有源逆变电路 47

2．1 概述 47

2．1．1 整流的概念 47

2．1．2 整流电路的分类 47

2．1．3 整流电路的主要性能指标 48

2．2 单相可控整流电路 49

2．2．1 单相半波可控整流电路 49

2．2．2 单相桥式全控整流电路 55

2．2．3 单相全波可控整流电路 62

2．2．4 单相桥式半控整流电路 64

2．3 三相可控整流电路 69

2．3．1 三相半波可控整流电路 69

2．3．2 三相桥式全控整流电路 75

2．3．3 三相桥式半控整流电路 82

2．4 变压器漏抗对整流电路的影响 86

2．4．1 换相期间的整流输出电压 86

2．4．2 换相压降的计算 87

2．4．3 换相重叠角的计算 88

2．4．4 可控整流电路的外特性 90

2．5 电容滤波的不可控整流电路 90

2．5．1 电容滤波的单相桥式不可控整流电路 91

2．5．2 电容滤波的三相桥式不可控整流电路 94

2．6 整流电路的有源逆变工作状态 95

2．6．1 逆变的概念 95

2．6．2 有源逆变产生的条件 96

2．6．3 三相有源逆变电路 98

2．6．4 逆变失败的原因分析及最小逆变角的限制 102

2．6．5 有源逆变的应用 104

2．7 整流电路的谐波和功率因数 107

2．7．1 整流电路的谐波分析 107

2．7．2 整流电路的功率因数 111

2．8 晶闸管直流电动机系统 112

2．8．1 整流状态下电动机的机械特性 112

2．8．2 逆变状态下电动机的机械特性 115

2．9 电力公害及改善措施 116

2．9．1 电力公害 116

2．9．2 网侧电流谐波的抑制技术 117

2．9．3 提高功率因数的方法 117

小结 120

思考题及习题 120

第3章 直流斩波电路 123

3．1 概述 123

3．1．1 直流斩波的基本工作原理 123

3．1．2 直流斩波电路的基本控制方式 124

3．2 非隔离型斩波电路 124

3．2．1 降压型斩波电路的结构及工作原理 124

3．2．2 升压型斩波电路的结构及工作原理 126

3．2．3 升降压型斩波电路的结构及工作原理 128

3．2．4 Cuk斩波电路的结构及工作原理 129

3．2．5 Sepic斩波电路的结构及工作原理 131

3．2．6 Zeta斩波电路的结构及工作原理 131

3．3 隔离型斩波电路 132

3．3．1 正激型变换电路的结构及工作原理 132

3．3．2 反激型变换电路的结构及工作原理 134

3．3．3 推挽型变换电路的结构及工作原理 135

3．3．4 半桥型变换电路的结构及工作原理 136

3．3．5 全桥型变换电路的结构及工作原理 137

小结 138

思考题及习题 138

第4章 交流调压和变频电路 140

4．1 交流调压电路 140

4．1．1 概述 140

4．1．2 单相交流调压电路 141

4．1．3 三相交流调压电路 146

4．2 交流无触点开关 152

4．2．1 晶闸管交流无触点开关 152

4．2．2 全控型器件交流无触点开关 153

4．3 交流调功电路 153

4．4 交－交变频电路 154

4．4．1 单相交－交变频电路 154

4．4．2 三相交－交变频电路 155

小结 157

思考题及习题 157

第5章 无源逆变电路 158

5．1 概述 158

5．1．1 无源逆变电路的分类 158

5．1．2 换流方式 158

5．1．3 逆变电路的基本工作原理 160

5．2 电压型逆变电路 161

5．2．1 单相半桥电压型逆变电路 161

5．2．2 单相全桥电压型逆变电路 162

5．2．3 三相电压型逆变电路 164

5．3 电流型逆变电路 167

5．3．1 单相电流型逆变电路 167

5．3．2 三相电流型逆变电路 169

5．4 SPWM逆变电路 170

5．4．1 PWM控制的基本原理 171

5．4．2 SPWM逆变电路的控制方法 172

5．4．3 单相SPWM逆变电路 174

5．4．4 三相SPWM逆变电路 176

小结 179

思考题及习题 179

第6章 电力电子新技术及应用 180

6．1 软开关技术 180

6．1．1 软开关的概念 180

6．1．2 软开关电路的分类和典型电路 182

6．2 矩阵式变换电路 187

6．2．1 矩阵式变换电路的特点 187

6．2．2 矩阵式变换电路的工作原理 188

6．3 有源滤波技术 190

6．3．1 概述 190

6．3．2 有源电力滤波器的工作原理 191

6．3．3 有源电力滤波器的分类 192

6．3．4 有源电力滤波器的控制 193

6．4 功率因数校正技术 193

6．4．1 功率因数校正的概念 194

6．4．2 功率因数校正电路的分类 194

6．4．3 单级功率因数校正电路的基本原理 195

6．4．4 有源功率因数校正的电流控制方式 197

6．5 高压直流输电技术 198

6．5．1 高压直流输电系统的线路结构 198

6．5．2 高压直流输电系统的构成 199

6．5．3 高压直流输电技术的特点 201

6．5．4 高压直流输电技术的应用场合 201

6．6 柔性交流输电技术 202

6．6．1 柔性交流输电技术的特点 202

6．6．2 柔性交流输电技术的分类及其原理 203

小结 205

思考题及习题 205

参考文献 206