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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