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第1章 绪论 1

1.1 电力电子系统的构成 1

1.1.1 电能变换需求 1

1.1.2 应用实例——降压斩波电路 2

1.1.3 PWM波形的产生原理 4

1.1.4 电力电子系统的构成与主要指标 6

1.2 现代电力电子技术的特点 10

1.2.1 电力电子集成电路的形态 10

1.2.2 广泛使用自动控制技术进行电量稳定控制 12

1.2.3 在开关控制信号产生和电量自动控制中采用微处理器技术 23

1.3 主要分析方法 23

1.3.1 波形分析法 23

1.3.2 物理实验法 24

1.3.3 数学模型分析法 24

1.3.4 MATLAB数字仿真方法 25

本章小结 26

习题与思考题 27

动手操作问题 27

第2章 电力电子开关原理与使用 29

2.1 独立电力电子器件开关过程分析与各种开关形态 29

2.1.1 理想开关与开关损耗 29

2.1.2 电力电子开关的实际开关特性 31

2.1.3 具体开关类型分类 33

2.2 实际电力电子器件 35

2.2.1 电力晶体管 35

2.2.2 电力场效应晶体管 37

2.2.3 绝缘栅双极型晶体管 40

2.3 电力电子器件的驱动 42

2.3.1 电力电子器件驱动电路概述 42

2.3.2 GTR的驱动电路 42

2.3.3 MOSFET和IGBT的驱动电路 43

2.4 电力电子器件的保护 49

2.4.1 故障的种类 49

2.4.2 器件的保护 51

本章小结 55

习题与思考题 56

动手操作问题 57

第3章 基于斩波原理的可控直流电路、集成模块与装置 58

3.1 直流斩波电路与应用模块 58

3.1.1 升压斩波电路 58

3.1.2 升降压斩波电路 65

3.1.3 半桥式可逆斩波电路 65

3.1.4 桥式斩波电路 66

3.2 DC-DC变换模块 72

3.2.1 技术情况 72

3.2.2 模块电源的选择与应用 73

3.2.3 模块电源应用注意事项 74

3.3 开关电源 75

3.3.1 开关电源的基本工作原理 75

3.3.2 隔离式高频变换电路 78

3.4 有源功率因数校正器 86

3.4.1 有源电力滤波器和有源功率因数校正器 86

3.4.2 有源功率因数校正技术的应用 89

3.5 DC-DC变换器反馈控制器设计 91

3.5.1 DC-DC变换器的建模 92

3.5.2 控制器设计 93

本章小结 97

习题与思考题 98

动手操作问题 98

第4章 直流-交流变换器——逆变技术 100

4.1 逆变类型与方波脉冲宽度调制（PWM） 100

4.1.1 电压源型和电流源型逆变电路 100

4.1.2 电压源型单相全桥式方波逆变器 100

4.1.3 三相桥式方波逆变电路 105

4.2 单相电压型全桥式逆变器的正弦脉冲宽度调制（SPWM）控制 108

4.2.1 SPWM原理 108

4.2.2 SPWM的单极性控制与双极性控制 110

4.3 三相电压型PWM逆变器 113

4.3.1 三相电压型SPWM逆变器 114

4.3.2 其他三相电压型逆变器的PWM控制方式 118

4.4 电流型逆变器 120

4.4.1 单相电流型PWM逆变器电路 120

4.4.2 三相电流型PWM逆变器电路 121

4.4.3 电流型PWM逆变器的控制策略 121

4.5 空间矢量PWM 122

4.5.1 空间矢量脉冲宽度调制（SVPWM）的工作原理 122

4.5.2 SVPWM算法的实现 125

4.6 用于变频器的逆变器制动与制动电阻 131

4.6.1 用于变频器的逆变器制动 131

4.6.2 逆变器制动电阻选择方法 132

4.7 基于智能功率模块（IPM）的桥式电路技术 135

4.7.1 IPM模块 135

4.7.2 与光耦合器的连接 138

本章小结 144

习题与思考题 145

动手操作问题 145

第5章 基于PWM方法的可控整流技术 147

5.1 同步整流 147

5.1.1 应用同步整流技术的原因 147

5.1.2 同步整流的基本原理 147

5.2 同步整流电路的分类 148

5.2.1 自驱动同步整流电路 148

5.2.2 控制驱动同步整流电路 149

5.3 电压型PWM整流电路 155

5.3.1 单相电压型PWM整流电路拓扑结构和工作原理 156

5.3.2 单相电压型PWM整流电路的运行方式 159

5.3.3 三相电压型PWM整流电路 160

5.4 电流型PWM整流电路 161

5.4.1 单相电流型PWM整流器拓扑结构 162

5.4.2 三相电流型PWM整流器拓扑结构 162

5.5 PWM整流电路的控制 162

5.5.1 直流电压控制 163

5.5.2 交流电流控制 163

5.6 带有源前端的能量回馈变频器 168

5.6.1 工作原理 168

5.6.2 PWM整流电路的更多控制策略 170

5.6.3 双PWM变流电路的整体控制策略 170

本章小结 173

习题与思考题 174

动手操作问题 175

第6章 交流-交流电能变换的主要技术 176

6.1 双向开关构成 176

6.2 斩控式交流调压电路 179

6.2.1 单相斩控式交流调压电路 179

6.2.2 三相斩控式交流调压电路 180

6.3 交-交矩阵变换器 182

6.3.1 矩阵变换器的拓扑结构 182

6.3.2 矩阵变换器的开关传递函数 184

6.4 矩阵变换器的控制策略 185

6.4.1 直接函数法 186

6.4.2 空间矢量调制法 186

6.4.3 双电压控制法 187

6.4.4 电流滞环跟踪控制法 187

6.5 矩阵变换器的换流方法 188

6.5.1 四步换流策略 189

6.5.2 两步换流策略 190

6.5.3 智能换流策略 193

本章小结 193

习题与思考题 194

动手操作问题 194

附录 195

附录A 部分大学生电子设计竞赛题 195

附录B 部分电力电子元器件参数 205

参考文献 217