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目录1

前言1

绪论1

第1章　电路运行条件对电力电子器件性能的影响8

1.1　概述8

1.1.1　决定电力电子器件实际效能的主要因素8

1.1.2　电力电子器件的分类8

1.2　功率二极管10

1.2.1　结型功率二极管的开关过程分析10

1.2.2　开关环境对二极管开关性能的影响12

1.2.3　二极管的功率损耗13

1.2.4　快速功率二极管14

1.2.5　肖特基势垒二极管16

1.3　功率场效应晶体管（Power MOSFET）18

1.3.1　分类和结构18

1.3.2　静态特性20

1.3.3　导通电阻23

1.3.4　安全工作区26

1.3.5　开关过程30

1.3.6　栅极驱动电路41

1.4　绝缘栅晶体管（IGBT）54

1.4.1　IGBT的结构和工作原理54

1.4.2　特性和工艺58

1.4.3　开关过程分析62

1.4.4　缓冲电路68

1.4.5　驱动电路75

1.5　集成门极换流晶闸管（IGCT）81

1.5.1　IGCT开关电路82

1.5.2　VC开通过程分析83

1.5.3　VC关断过程分析85

1.6　功率集成电路（PIC）88

1.6.1　IGBT-IPM88

1.6.2　IGBT-PIC90

1.6.3　电力电子集成技术91

参考文献92

第2章　PWM直流变换电路94

2.1　概述94

2.1.1　电力电子电路的分类94

2.1.2　直流变换电路的分类96

2.2　单象限降压型电路97

2.2.1　电路外特性分析97

2.1.3　直流变换电路的基本用途97

2.2.2　输出滤波电路的参数选择101

2.2.3　PWM控制电路103

2.2.4　ZVS PWM BUCK电路108

2.3　单象限升压型电路112

2.3.1　电路外特性分析113

2.3.2　考虑电路内阻r0时的工作情况分析115

2.3.3　ZCS PWM BOOST电路116

2.4　单象限隔离型电路120

2.4.1　反激式电路（Flyback电路）121

2.4.2　正激式电路（Forward电路）130

2.5　电流双象限电路136

2.5.1　双象限电路的分类136

2.5.2　电流双象限电路137

2.5.3　缓冲电路139

2.5.4　电流双象限电路的应用143

示例143

2.6　电压双象限电路148

2.6.1　U0＞0时的工作情况分析148

2.6.3　电压双象限电路在可逆直流调速系统中的应用151

2.6.2　U0＜0时的工作情况分析151

2.7　单极性PWM四象限直流变换电路153

2.7.1　四象限桥式直流变换电路的分类153

2.7.2　同频式单极性PWM全桥电路154

2.7.3　倍频式单极性PWM全桥电路157

2.8　双极性PWM四象限电路158

2.8.1　电路工作原理分析158

2.8.2　PWM四象限桥式电路在可逆直流调速系统中的应用160

参考文献165

3.1.1　特殊交流电源的分类167

3.1 概述167

第3章　PWM逆变电路167

3.1.2　逆变电路的基本用途168

3.1.3　逆变电路的分类169

3.2　单相方波逆变电路170

3.2.1　基本假定172

3.2.2　方波逆变电路172

3.2.3　相移式方波逆变电路176

3.3　单相SPWM逆变电路178

3.3.1 双极性SPWM逆变电路178

3.3.2 单极性SPWM逆变电路187

3.3.3　单相PWM逆变电路用例197

3.4　三相方波逆变电路200

3.4.1　纯阻负载的工作情况分析201

3.4.2　无源感性负载的工作情况分析204

3.4.3　有源负载的工作情况分析208

3.4.4　三相方波逆变电路的特点211

3.5　三相SPWM逆变电路213

3.5.1　控制极信号的时序分布213

3.5.2　纯阻负载下的电路工作情况215

3.5.3　感性负载下的电路工作情况217

3.6　逆变电路输出电压波形改善217

3.6.1　附加输出滤波器217

3.6.2　PWM技术的优化219

3.7　逆变电路的控制222

3.7.1　电压瞬时值单环反馈控制223

3.7.2　电流瞬时值单环反馈控制225

3.7.3　电压电流双环反馈控制230

3.7.4　电压空间矢量控制230

3.7.5　PWM逆变电路的控制手段240

参考文献248

第4章　PWM交流变换电路249

4.1　概述249

4.2　单相交流调压电路250

4.2.1　理想条件下PWM交流调压电路的工作情况250

4.2.2　双向功率开关的连接方式254

4.2.4　控制栅压的非互补方式256

4.2.3　网侧功率因数和载波频率的选择256

4.3　三相交流调压电路259

4.4　由半控型器件组成的直接变频电路260

4.4.1　理想条件下三相电流源SOR直接变频电路分析260

4.4.2　同步电动机的调速方法265

4.4.3　变频电路的换流过程分析266

4.5　由全控型器件组成的直接变频电路270

4.5.1　电压源双向型直接降频电路270

4.5.2　电压源双向型直接变频电路278

4.5.3　电流源双向型直接降频电路279

参考文献283

5.1.1　整流电路的理想状态284

第5章　PWM整流电路284

5.1　概述284

5.1.2　传统整流电路存在的问题286

5.1.3　PWM整流电路的分类288

5.2　低压大电流高频整流电路289

5.2.1　倍流整流电路289

5.2.2　同步整流电路293

5.3　电压型单相单管PWM整流电路298

5.3.1　含BoostAPFC的PWM整流电路300

5.3.2　含Flyback APFC的PWM整流电路307

5.4.1　理想条件下的电路分析310

5.4　电压型单相桥式PWM整流电路310

5.4.2　实际条件下的电路分析313

5.4.3　输出电压U0的调节317

5.4.4　网侧功率因数λ=-1时的电路分析319

5.4.5　电路的控制322

5.5　电压型三相桥式PWM整流电路326

5.5.1　电路工作原理分析327

5.5.2　电路的控制333

5.5.3　输出直流电压的估算336

参考文献338

6.1.2　高频工况下电路开关环境的比较340

6.1.1　高频化与PWM技术340

6.1　概述340

第6章 PWM软开关电路340

6.1.3　软PWM开关电路的分类341

6.1.4　PWM软开关电路存在的问题341

6.2　缓冲型PWM软开关电路342

6.2.1　缓冲型PWM软开关电路的分类342

6.2.2　分立式缓冲型软PWM电路346

6.2.3　单相式缓冲型软PWM电路350

6.2.4　集中式缓冲型软PWM电路363

6.3.1　高频感应加热用移相式谐振逆变电路371

6.3　控制型PWM软开关电路371

6.3.2　移相式高频链软PWM逆变电路379

6.4　直流谐振型PWM软开关电路397

6.4.1　SCR集中换流电路398

6.4.2　直流谐振环的基本结构及其存在问题399

6.4.3　有源钳位直流准谐振环402

6.4.4　并联式有源钳位直流谐振环406

6.4.5　谐振型单相软PWM逆变电路411

参考文献416

第7章 PWM多电平电路418

7.1　概述418

7.1.1　PWM多电平电路的工作背景418

7.1.2　PWM多电平电路的分类419

7.2　多重化方波电路420

7.2.1　多重化方波整流电路420

7.2.2　多重化电压源方波逆变电路422

7.2.3　多重化电流源方波逆变电路429

7.3　多重化PWM直流变换电路431

7.3.1　多重化PWM单象限降压型电路432

7.3.2　多重化PWM双管正激式直流变换电路433

7.4　多重化PWM逆变电路435

7.4.1　多重化PWM电压源逆变电路435

7.4.2　多重化PWM电流源逆变电路443

7.5　中点钳位式逆变电路445

7.5.1　中点钳位式方波逆变电路446

7.5.2　中点钳位式PWM逆变电路（NPC-PWM-INV）451

7.5.3　直接转矩控制在NPC-PWM-INV中的应用457

7.6　中点钳位式直流变换电路（NPC-DC/DC）465

7.6.1　间接式NPC-DC/DC电路465

7.6.2　直接式NPC-DC/DC电路466

7.7　中点钳位式PWM整流电路（NPC-PWM-REC）468

7.7.1　SVPWM的控制算法468

7.7.2　NPC-PWM-REC的控制470

7.7.3　直流电源中点电位的控制473

7.7.4　间接式IGCT-NPC双向变频调速系统474

参考文献477