电力电子技术

目录 第1章 电力电子技术概述 1 1.1 电子技术与电力电子技术 1 1.2 电力电子技术基本概念 3 1.2.1 电力电子器件 4 1.2.2 电力电子变流技术 5 1.2.3 电力电子系统的组成与控制 8 1.3 电力电子技术的发展 10 1.4 电力电子技术的应用 11 1.4.1 电源及消费电子 11 1.4.2 变频电源 11 1.4.3 可再生能源发电 12 1.4.4 新能源汽车 12 1.4.5 电气牵引系统 13 1.4.6 冶金工业 13 1.4.7 大功率低速传动 14 1.4.8 电力系统 14 1.4.9 抽水蓄能电站 15 1.5 电力电子技术的课程内容 15 1.6 本书使用指南 16 第2章 电力电子器件及应用 18 2.1 电力电子器件的特点与分类 18 2.1.1 电力电子器件的特点 18 2.1.2 电力电子器件的分类 19 2.2 电力电子器件基础 20 2.3 功率二极管 22 2.3.1 结型功率二极管的基本结构和工作原理 22 2.3.2 结型功率二极管的基本特性 23 2.3.3 快速功率二极管 24 2.3.4 肖特基势垒二极管 25 2.3.5 功率二极管的主要参数 26 2.3.6 功率二极管的应用特点 28 2.4 晶闸管 29 2.4.1 基本结构和工作原理 29 2.4.2 晶闸管特性及主要参数 30 2.4.3 晶闸管派生器件及应用 33 2.4.4 晶闸管的触发 35 2.4.5 晶闸管的应用特点 35 2.5 可关断晶闸管 36 2.5.1 基本结构和工作原理 36 2.5.2 可关断晶闸管特性 37 2.5.3 可关断晶闸管的驱动 38 2.5.4 可关断晶闸管的应用特点 38 2.6 功率场效应晶体管 38 2.6.1 基本结构和工作原理 39 2.6.2 功率MOSFET特性及主要参数 40 2.6.3 功率MOSFET的驱动 42 2.6.4 功率MOSFET的应用特点 42 2.7 绝缘栅双极晶体管 43 2.7.1 基本结构和工作原理 43 2.7.2 IGBT特性及主要参数 43 2.7.3 IGBT的驱动 45 2.7.4 IGBT的应用特点 46 2.8 其他电力电子器件 46 2.8.1 电力晶体管 46 2.8.2 集成门极换流晶闸管 46 2.8.3 电子注入增强栅晶体管 47 2.9 采用新型半导体材料的电力电子器件 47 2.10 电力电子器件封装 49 2.11 电力电子集成技术 51 2.12 电力电子器件应用共性问题 52 2.12.1 电力电子器件的保护 52 2.12.2 电力电子器件的散热 54 2.12.3 电感和电容 56 本章小结 58 思考与练习 59 第3章 DC-DC变换器 60 3.1 DC-DC变换器的基本结构 61 3.1.1 Buck型DC-DC变换器的基本结构 61 3.1.2 Boost型DC-DC变换器的基本结构 63 3.1.3 Boost-Buck型DC-DC变换器的基本结构 64 3.1.4 Buck-Boost型DC-DC变换器的基本结构 66 3.2 DC-DC 变换器换流及其特性分析 67 3.2.1 开关变换器中电容、电感的基本特性 68 3.2.2 Buck变换器换流及其特性分析 68 3.2.3 Boost变换器换流及其特性分析 73 3.2.4 Cuk变换器换流及其特性分析 78 3.3 复合型DC-DC变换器 82 3.3.1 二象限DC-DC变换器 83 3.3.2 四象限DC-DC变换器 84 3.3.3 多相多重DC-DC变换器 84 3.4 变压器隔离型DC-DC变换器 86 3.4.1 隔离型Buck变换器——单端正激式变换器 86 3.4.2 隔离型Buck-Boost变换器——单端反激式变换器 90 3.4.3 隔离型Cuk变换器 93 3.4.4 推挽式变换器 94 3.4.5 全桥变换器 96 3.4.6 半桥变换器 98 本章小结 102 思考与练习 102 第4章 DC-AC 变换器（无源逆变器）105 4.1 概述 105 4.1.1 逆变器的基本原理 105 4.1.2 逆变器的分类 109 4.1.3 逆变器的性能指标 109 4.2 电压型逆变器 110 4.2.1 电压型方波逆变器 110 *4.2.2 电压型阶梯波逆变器 118 4.2.3 电压型正弦波逆变器 125 4.3 空间矢量PWM控制 146 4.3.1 概述 146 4.3.2 三相电压型逆变器空间电压 矢量分析 147 4.3.3 空间电压矢量的合成 150 4.4 电流型逆变器 152 4.4.1 电流型方波逆变器 153 *4.4.2 电流型阶梯波逆变器 158 本章小结 161 思考与练习 162 第5章 AC-DC变换器（整流和有源 逆变电路）164 5.1 概述 164 5.2 不控整流电路 165 5.2.1 单相不控整流电路 165 5.2.2 三相不控整流电路 168 5.2.3 整流滤波电路 170 5.2.4 倍压、倍流不控整流电路 172 5.3 相控整流电路 174 5.3.1 移相控制技术 174 5.3.2 三相半波相控整流电路 177 5.3.3 三相桥式相控整流电路 182 5.3.4 桥式半控整流电路 187 5.3.5 变压器漏感对整流电路的影响 188 5.4 相控有源逆变电路 191 5.4.1 相控有源逆变原理及实现条件 191 5.4.2 逆变失败与*小逆变角 193 5.5 PWM整流电路 196 5.5.1 传统整流电路存在的问题 196 5.5.2 单相APFC整流电路 197 5.5.3 电压型桥式PWM整流电路 199 5.5.4 电流型桥式PWM整流电路 206 5.6 同步整流电路 207 本章小结 208 思考与练习 209 第6章 AC-AC变换器 212 6.1 概述 212 6.2 交流调压电路 213 6.2.1 相控式交流调压电路 214 6.2.2 斩控式交流调压电路 220 6.3 交流电力控制电路 221 6.3.1 交流调功电路 221 6.3.2 交流电力电子开关 222 6.4 交-交变频电路 223 6.4.1 单相相控交-交变频电路 223 6.4.2 三相相控交-交变频电路 226 *6.4.3 矩阵式交-交变频电路 227 本章小结 229 思考与练习 229 第7章 软开关变换器 231 7.1 概述 231 7.1.1 功率电路的开关过程 232 7.1.2 软开关的特征及分类 233 7.2 准谐振变换器 234 7.2.1 零电压开关准谐振变换器 234 7.2.2 零电流开关准谐振变换器 237 7.3 PWM软开关变换器 239 7.3.1 零开关 PWM 变换器 239 7.3.2 零转换PWM 变换器 245 7.4 软开关全桥变换器 251 7.4.1 移相控制软开关PWM全桥变换器 251 7.4.2 LLC谐振全桥变换器 256 本章小结 260 思考与练习 260 参考文献 263