电力电子技术及其系统仿真

前言

第1章 绪论1

1.1 电力电子技术的概念及特点1

1.2 电力电子技术的发展历史2

1.3 电力电子技术的应用4

1.4 课程的学习建议6

第2章 电力电子器件8

2.1 电力电子器件概述8

2.1.1 电力电子器件的概念和特征8

2.1.2 电力电子器件的分类9

2.2 电力二极管10

2.2.1 电力二极管结构10

2.2.2 电力二极管基本特性10

2.2.3 电力二极管的主要参数12

2.2.4 电力二极管的主要类型12

2.3 晶闸管及其派生器件13

2.3.1 晶闸管的结构和工作原理13

2.3.2 晶闸管的基本特性15

2.3.3 晶闸管的主要参数18

2.3.4 晶闸管的派生器件20

2.4 门极关断晶闸管22

2.4.1 GTO晶闸管的结构和工作原理22

2.4.2 GTO晶闸管的基本特性23

2.4.3 GTO晶闸管的主要参数24

2.5 电力晶体管24

2.5.1 GTR的结构和工作原理24

2.5.2 GTR的基本特性25

2.5.3 GTR的主要参数26

2.5.4 GTR的类型28

2.6 电力场效应晶体管28

2.6.1 电力MOSFET的结构和工作原理29

2.6.2 电力MOSFET的基本特性29

2.6.3 电力MOSFET的主要参数及安全工作区31

2.7 绝缘栅双极型晶体管32

2.7.1 IGBT的结构和工作原理32

2.7.2 IGBT的基本特性33

2.7.3 IGBT的主要参数及擎住效应和安全工作区34

2.8 其他新型电力电子器件35

2.8.1 静电感应晶体管35

2.8.2 静电感应晶闸管36

2.8.3 MOS控制晶闸管36

2.8.4 集成门极换流晶闸管36

2.8.5 基于宽禁带半导体材料的电力电子器件37

2.8.6 功率集成电路和集成电力电子模块37

2.9 电力电子器件的保护38

2.9.1 过电压的产生及过电压的保护38

2.9.2 过电流的保护40

2.9.3 缓冲电路40

2.1 0电力电子器件的串并联42

2.1 0.1 器件的串联与均压42

2.1 0.2 器件的并联与均流43

2.1 1电力电子Simulink仿真模块库44

本章小结47

习题及思考题49

第3章 交流直流变换50

3.1 概述50

3.1.1 整流电路的分类50

3.1.2 相控整流电路一般结构51

3.2 单相可控整流电路51

3.2.1 单相半波可控整流电路52

3.2.2 单相桥式全控整流电路56

3.2.3 单相桥式半控整流电路61

3.2.4 单相双半波可控整流电路63

3.3 三相可控整流电路64

3.3.1 三相半波可控整流电路64

3.3.2 三相桥式全控整流电路68

3.4 变压器漏感对整流电路的影响75

3.4.1 换相过程与换相重叠角75

3.4.2 换相压降的计算76

3.4.3 换相重叠角的计算77

3.5 整流电路的谐波和功率因数79

3.5.1 谐波和无功功率分析80

3.5.2 整流电路交流侧谐波和功率因数分析82

3.5.3 整流输出电压和电流的谐波分析83

3.6 大功率可控整流电路85

3.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路86

3.6.2 多重化整流电路89

3.7 整流电路的有源逆变工作状态92

3.7.1 逆变的概念92

3.7.2 三相桥整流电路的有源逆变工作状态94

3.7.3 逆变失败与*小逆变角的限制95

3.8 Matlab应用举例97

3.8.1 单相整流电路的仿真分析97

3.8.2 三相整流电路的仿真分析102

本章小结107

习题及思考题108

第4章 直流直流变换110

4.1 非隔离DCDC变换电路110

4.1.1 降压型电路110

4.1.2 升压型电路115

4.1.3 升降压型电路119

4.1.4 库克型电路121

4.1.5 Zeta型电路123

4.1.6 Spice型电路125

4.2 隔离DCDC变换电路127

4.2.1 正激电路128

4.2.2 反激电路130

4.2.3 推挽电路132

4.2.4 半桥电路134

4.2.5 全桥电路136

4.3 Matlab应用举例139

本章小结142

习题及思考题142

第5章 直流交流变换144

5.1 逆变电路概述144

5.1.1 逆变器的基本结构144

5.1.2 逆变电路的基本工作原理145

5.1.3 逆变电路的换流方式146

5.1.4 逆变电路的分类147

5.2 电压型逆变电路147

5.2.1 单相电压型逆变电路147

5.2.2 三相电压型逆变电路149

5.3 电流型逆变电路151

5.4 逆变电路的正弦脉宽控制技术154

5.4.1 SPWM控制的基本原理155

5.4.2 SPWM逆变电路及其控制方法157

5.4.3 SPWM调制方式159

5.4.4 SPWM波生成方法161

5.4.5 SPWM逆变电路的谐波分析163

5.4.6 SPWM逆变电路的多重化164

5.4.7 SPWM跟踪控制技术165

5.5 Matlab应用举例168

本章小结172

习题及思考题173

第6章 交流交流变换174

6.1 相控交流调压电路174

6.1.1 相控单相交流调压电路175

6.1.2 相控三相交流调压电路180

6.2 斩波控制交流调压电路184

6.3 整周波通断控制的交流电力控制电路187

6.4 交交变频电路188

6.4.1 单相交交变频电路188

6.4.2 三相交交变频电路193

6.5 矩阵变频电路196

6.6 Matlab应用举例200

本章小结202

习题及思考题202

第7章 软开关技术203

7.1 软开关的概念及分类203

7.1.1 硬开关和软开关203

7.1.2 零电压开关和零电流开关204

7.1.3 软开关电路的分类205

7.2 典型的软开关电路207

7.2.1 零电压开关准谐振电路208

7.2.2 移相全桥型零电压开关PWM电路209

7.2.3 零电压转换PWM电路211

7.2.4 谐振直流环215

7.3 Matlab应用举例216

本章小结217

习题及思考题217

参考文献218