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绪论1

第1章 电力电子器件5

1.1 电力电子器件概述5

1.1.1 电力电子器件的概念5

1.1.2 电力电子器件的发展趋势6

1.1.3 电力电子器件的特征7

1.1.4 电力电子器件的分类8

1.1.5 应用电力电子器件的系统组成10

1.2 不可控器件——电力二极管11

1.2.1 PN结与电力二极管的工作原理11

1.2.2 电力二极管的基本特性13

1.2.3 电力二极管的主要参数15

1.2.4 电力二极管的主要类型16

1.3 半控型器件——晶闸管16

1.3.1 晶闸管的结构和工作原理17

1.3.2 晶闸管的基本特性20

1.3.3 晶闸管的主要参数23

1.3.4 晶闸管的派生器件24

1.4 典型全控型器件26

1.4.1 门极可关断晶闸管26

1.4.2 电力晶体管29

1.4.3 电力场效应晶体管33

1.4.4 绝缘栅双极晶体管39

1.5 其他新型电力电子器件简介43

1.5.1 MOS控制晶闸管MCT43

1.5.2 静电感应晶体管SIT44

1.5.3 静电感应晶闸管SITH44

1.5.4 集成门极换流晶闸管IGCT44

1.5.5 功率模块与功率集成电路45

1.6 电力电子器件的驱动概述45

1.6.1 晶闸管触发电路46

1.6.2 典型全控型器件的触发电路47

1.7 电力电子器件的串并联技术48

1.7.1 晶闸管的串联48

1.7.2 晶闸管的并联49

1.7.3 电力MOSFET和IGBT并联运行的特点50

本章小结50

第2章 可控整流电路与有源逆变电路53

2.1 引言53

2.2 单相半波可控整流电路54

2.2.1 电阻性负载54

2.2.2 阻感性负载56

2.2.3 阻感性负载加续流二极管57

2.3 单相桥式全控整流电路60

2.3.1 电阻性负载60

2.3.2 阻感性负载62

2.3.3 反电动势负载64

2.4 三相半波可控整流电路65

2.4.1 电阻性负载65

2.4.2 阻感性负载68

2.5 三相桥式全控整流电路70

2.5.1 电阻性负载70

2.5.2 阻感性负载74

2.6 变压器漏抗对整流电路的影响76

2.7 有源逆变电路78

2.7.1 单相全波有源逆变的工作原理78

2.7.2 三相半波有源逆变电路80

2.7.3 三相桥式有源逆变电路81

2.7.4 有源逆变最小逆变角βmin的限制81

2.8 晶闸管触发电路83

2.8.1 对触发电路的要求83

2.8.2 单结晶体管触发电路83

2.8.3 同步电压为锯齿波的触发电路88

2.8.4 集成触发电路93

2.8.5 数字触发电路95

2.8.6 触发脉冲与主电路电压的同步98

2.9 晶闸管——直流电动机系统的机械特性100

2.10 整流电路的谐波103

本章小结106

第3章 交流-交流变换电路109

3.1 交流调压电路109

3.1.1 单相交流调压电路110

3.1.2 三相交流调压电路112

3.1.3 斩波控制式交流调压电路114

3.1.4 交流调功电路114

3.2 交-交变频电路115

3.2.1 单相交-交变频电路116

3.2.2 三相交-交变频电路117

3.3 交-交变换电路的应用118

3.3.1 晶闸管在电动机软启动中的应用118

3.3.2 无触点开关119

3.3.3 白炽灯调光电路121

本章小结121

第4章 直流-直流变换电路124

4.1 引言124

4.2 降压变换电路125

4.2.1 直流变换电路的工作原理125

4.2.2 降压变换电路126

4.3 升压变换电路128

4.4 升降压变换电路130

4.5 库克变换电路131

4.6 输出与输入隔离的直流变换电路134

4.6.1 反激式变换电路134

4.6.2 正激式变换电路135

4.6.3 推挽式变换电路136

4.6.4 半桥式变换电路136

4.6.5 全桥式变换电路137

4.7 直流变换电路的控制138

4.7.1 直流变换电路中的开关器件138

4.7.2 直流变换电路的控制方式140

4.8 直流变换电路的应用141

本章小结145

第5章 交流-直流-交流变换器148

5.1 引言148

5.2 电压型与电流型变换器149

5.2.1 电压型变换器149

5.2.2 电流型变换器153

5.3 电压型变换器与电流型变换器的比较154

5.4 脉宽调制逆变器156

5.4.1 脉宽调制的基本原理156

5.4.2 PWM逆变电路的控制方式158

5.4.3 三相桥式PWM逆变电路的工作原理160

5.4.4 PWM变频电路的调制控制方式161

5.4.5 SPWM波形形成的方法163

本章小结164

第6章 电力电子技术应用中的一些问题166

6.1 变换器的保护166

6.1.1 过电压的产生及保护166

6.1.2 过电流保护169

6.1.3 电压上升率及电流上升率的限制170

6.2 器件的热传导和散热器的选择171

6.2.1 电力电子器件的温度171

6.2.2 热传导171

6.2.3 电力电子器件的功率损耗176

6.2.4 散热器177

6.3 软开关技术179

6.3.1 硬开关和软开关179

6.3.2 软开关电路180

本章小结183

第7章 电力电子的Matlab仿真184

7.1 Matlab/Simulink/Power Sys-tem工具箱及应用简介184

7.1.1 Simulink工具箱简介184

7.1.2 Power System工具箱简介187

7.1.3 Simulink/Power System的模型窗口191

7.1.4 Simulink/Power System的模块操作193

7.1.5 Simulink/Power System系统模型的操作197

7.1.6 Simulink/Power System系统仿真的配置198

7.2 电力电子器件的仿真模型202

7.2.1 晶闸管的仿真模型202

7.2.2 GTO的仿真模型205

7.2.3 IGBT的仿真模型207

7.3 电力电子电路中典型环节的仿真模型209

7.3.1 同步六脉冲触发器的仿真模型209

7.3.2 PWM发生器的仿真模型211

7.3.3 通用变流桥的仿真模型213

7.4 典型电力电子电路的应用仿真215

7.4.1 晶闸管三相桥式全控整流电路的应用仿真215

7.4.2 有源逆变电路的应用仿真217

7.4.3 交流调压电路的应用仿真221

7.4.4 直流斩波电路的应用仿真222

本章小结227

第8章 电力电子技术实验228

8.1 电力电子技术实验概述228

8.1.1 实验的特点和要求228

8.1.2 实验准备228

8.1.3 实施实验229

8.1.4 实验总结229

8.1.5 实验安全操作规程230

8.2 DJDK-1型电力电子技术及电机控制实验装置简介230

8.2.1 实验装置特点230

8.2.2 实验装置技术参数231

8.2.3 DJK01电源控制屏232

8.3 电力电子技术实验内容233

8.3.1 实验一 晶闸管的测试及导通关断条件测试实验233

8.3.2 实验二 单结晶体管触发电路和单相半波可控整流电路实验235

8.3.3 实验三 单相桥式全控整流及有源逆变电路实验239

8.3.4 实验四 三相半波可控整流电路实验242

8.3.5 实验五 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验244

8.3.6 实验六 单相交流调压电路实验247

8.3.7 实验七 三相交流调压电路实验250

8.3.8 实验八 直流斩波电路实验252

参考文献255