电力电子技术

目录
目录
第6版前言
第5版前言
符号说明
第1章绪论
1.1什么是电力电子技术
1.2电力电子技术的发展史
1.3电力电子技术的应用
1.4本教材的内容简介和使用说明
第2章电力电子器件
2.1电力电子器件概述
2.1.1电力电子器件的概念和特征
2.1.2应用电力电子器件的系统组成
2.1.3电力电子器件的分类
2.1.4本章内容和学习要点
2.2不可控器件——电力二极管
2.2.1PN结与电力二极管的工作原理
2.2.2电力二极管的基本特性
2.2.3电力二极管的主要参数
2.2.4电力二极管的主要类型
2.3半控型器件——晶闸管
2.3.1晶闸管的结构与工作原理
2.3.2晶闸管的基本特性
2.3.3晶闸管的主要参数
2.3.4晶闸管的派生器件
2.4典型全控型器件
2.4.1门极可关断晶闸管
2.4.2电力晶体管
2.4.3电力场效应晶体管
2.4.4绝缘栅双极晶体管
2.5其他全控型器件
2.5.1MOS控制晶闸管MCT
2.5.2静电感应晶体管SIT
2.5.3静电感应晶闸管SITH
2.5.4集成门极换流晶闸管IGCT
2.6功率集成电路与集成电力电子模块
2.7基于宽禁带材料的电力电子器件
本章小结
习题及思考题
第3章整流电路
3.1可控整流电路
3.1.1单相半波可控整流电路
3.1.2单相桥式全控整流电路
3.1.3单相全波可控整流电路
3.1.4单相桥式半控整流电路
3.1.5三相半波可控整流电路
3.1.6三相桥式全控整流电路
3.2变压器漏感对整流电路的影响
3.3整流电路的谐波和功率因数
3.3.1谐波和无功功率分析基础
3.3.2带阻感负载时可控整流电路交流侧谐波和功率因数分析
3.3.3电容滤波的不可控整流电路交流侧谐波和功率因数分析
3.3.4整流输出电压和电流的谐波分析
3.4大功率可控整流电路
3.4.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路
3.4.2多重化整流电路
3.5整流电路的有源逆变工作状态
3.5.1逆变的概念
3.5.2三相桥整流电路的有源逆变工作状态
3.5.3逆变失败与小逆变角的限制
3.6整流电路相位控制的具体实现
3.6.1集成触发器
3.6.2晶闸管CPLD准数字触发器集成电路
本章小结
习题及思考题
第4章逆变电路
4.1换流方式
4.1.1逆变电路的基本工作原理
4.1.2换流方式分类
4.2电压型逆变电路
4.2.1单相电压型逆变电路
4.2.2三相电压型逆变电路
4.3电流型逆变电路
4.3.1单相电流型逆变电路
4.3.2三相电流型逆变电路
4.4多重逆变电路和多电平逆变电路
4.4.1多重逆变电路
4.4.2多电平逆变电路
本章小结
习题及思考题
第5章直流-直流变流电路
5.1直接直流变流电路
5.1.1降压斩波电路
5.1.2升压斩波电路
5.1.3升降压斩波电路
5.1.4丘克斩波电路
5.1.5多重斩波电路
5.2间接直流变流电路
5.2.1正激电路
5.2.2反激电路
5.2.3半桥电路
5.2.4全桥电路
5.2.5推挽电路
5.2.6整流电路
5.3双向直流-直流变流电路
5.3.1非隔离型双向直流-直流变流电路
5.3.2隔离型双向直流-直流电路
本章小结
习题及思考题
第6章交流-交流变流电路
6.1交流调压电路
6.1.1单相交流调压电路
6.1.2三相交流调压电路
6.2其他交流电力控制电路
6.2.1交流调功电路
6.2.2交流电力电子开关
6.3交-交变频电路
6.3.1单相交-交变频电路
6.3.2三相交-交变频电路
6.4矩阵式变频电路
本章小结
习题及思考题
第7章脉宽调制（PWM）及相关控制技术
7.1PWM控制技术的基本原理
7.2PWM逆变电路及其典型脉宽调制方法
7.2.1计算法和调制法
7.2.2异步调制和同步调制
7.2.3自然采样法与规则采样法
7.2.4PWM逆变电路的谐波分析
7.2.5提高直流电压利用率和减少开关次数
7.2.6空间矢量脉宽调制
7.2.7多重化逆变电路和多电平逆变电路的PWM控制
7.3滞环脉宽调制与跟踪控制技术
7.3.1滞环脉宽调制（滞环控制）
7.3.2采用线性控制器的跟踪控制技术
7.4PWM整流电路及其控制技术
7.4.1PWM整流电路的工作原理
7.4.2PWM整流电路的控制技术
本章小结
习题及思考题
第8章软开关技术
8.1软开关的基本概念
8.1.1硬开关与软开关
8.1.2零电压开关与零电流开关
8.2软开关电路的分类
8.3典型的软开关电路
8.3.1零电压开关准谐振电路
8.3.2直流环节谐振电路
8.3.3移相全桥型零电压开关PWM电路
8.3.4零电压转换PWM电路
8.4谐振变流电路
本章小结
习题及思考题
第9章电力电子器件的应用技术
9.1电力电子器件的驱动
9.1.1电力电子器件驱动电路概述
9.1.2晶闸管的触发电路
9.1.3典型全控型器件的驱动电路
9.1.4典型宽禁带器件的驱动电路
9.2电力电子器件的保护
9.2.1过电压的产生及过电压保护
9.2.2过电流保护
9.2.3缓冲电路
9.3电力电子器件的串联使用和并联使用
9.3.1晶闸管的串联
9.3.2IGBT的串联和电力MOSFET的串联
9.3.3晶闸管的并联
9.3.4电力MOSFET的并联和IGBT的并联
本章小结
习题及思考题
第10章电力电子技术的应用
10.1晶闸管直流电动机系统
10.1.1工作于整流状态时
10.1.2工作于有源逆变状态时
10.1.3直流可逆电力拖动系统
10.2变频器和交流调速系统
10.2.1交-直-交变频器
10.2.2交流电动机变频调速的控制方式
10.3不间断电源
10.4开关电源
10.4.1开关电源的结构
10.4.2开关电源的控制方式
10.4.3开关电源的应用
10.5功率因数校正技术
10.5.1功率因数校正电路的基本原理
10.5.2单级功率因数校正技术
10.6电力电子技术在输配电系统中的应用
10.6.1高压直流输电
10.6.2无功功率控制
10.6.3电力系统的谐波抑制
10.6.4电能质量控制、柔性交流输电与定制电力技术
10.7电力电子技术在新能源发电和储能系统中的应用
10.7.1光伏发电系统
10.7.2风力发电系统
10.7.3燃料电池发电系统
10.7.4电池储能系统
10.8电力电子技术的其他应用
10.8.1照明电路
10.8.2焊机电源
本章小结
习题及思考题
结束语
教学实验
实验1三相桥式全控整流电路的性能研究
实验2直流斩波电路的性能研究
实验3单相交流调压电路的性能研究
实验4单相交-直-交变频电路的性能研究
实验5半桥型开关稳压电源的性能研究
附录
附录A术语索引
附录B与电力电子技术有关的学术组织及其主办的学术会议与期刊
参考文献
〖＝（〗11468101010111213131416171819192123242526283035383839393940414445474747515556576065686971737880808386868889919195
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符 号 说 明
符号说明
A——安培；安培表；晶闸管的阳极
a——调制度
a,b,c——三相电源
b——晶体管基极
BUcbo——晶体管发射极开路时集电极和基极间反向击穿
电压
BUceo——晶体管基极开路时集电极和发射极间击穿电压
BUcer——晶体管发射极和基极间接电阻时集电极和发射
极间击穿电压
BUces——晶体管发射极和基极短路时集电极和发射极间
击穿电压
BUcex——晶体管发射结反向偏置时集电极和发射极间击
穿电压
C——电容器；电容量
C——IGBT集电极
c——晶体管集电极
Cin——MOSFET输入电容
Ciss——MOSFET漏源短路时的输入电容
Coss——MOSFET共源极输出电容
Crss——MOSFET反向转移电容
D——MOSFET漏极
D——畸变功率；占空比
di/dt——晶闸管通态电流临界上升率
du/dt——晶闸管断态电压临界上升率
E——IGBT发射极
E——直流电源电动势
e——晶体管发射极
eL——电感的自感电动势
EM——电动机反电动势
Ｆ——电容量的单位（法）
f——频率
G——发电机；MOSFET栅极；晶闸管门极；GTO门极；IGBT栅极
Gfs——MOSFET跨导
hFE——晶体管直流电流增益
HRIn——n次谐波电流含有率
I——整流后负载电流的有效值
I1——变压器一次相电流有效值
i1——变压器一次相电流瞬时值
I2——变压器二次相电流有效值
i2——变压器二次相电流瞬时值
IATO——GTO大可关断阳极电流
ib——晶体管基极电流
ie——晶体管集电极电流
Ic——IGBT集电极电流
Iceo——晶体管集电极与发射极间漏电流
IcM——晶体管集电极大允许电流
Ics——晶体管集电极饱和电流
IVD——流过整流管的电流有效值
ID——MOSFET漏极直流电流
Id——整流电路的直流输出电流平均值
iＶD——流过整流管的电流瞬时值
id——整流电路的直流输出电流瞬时值
IdVD——流过整流管的平均电流
IDM——MOSFET漏极电流幅值
IDR——流过续流二极管的电流有效值
iDR——流过续流二极管的电流瞬时值
IdVT——流过晶闸管的平均电流
ie——晶体管发射极电流
IF(AV)——电力二极管的正向平均电流
IFSM——电力二极管的浪涌电流
IG——晶闸管、GTO的门极电流
IH——晶闸管的维持电流
IL——晶闸管的擎住电流
I′n——变压器一次线电流中的n次谐波有效值
io——输出电流；负载电流
Ｉo——负载电流有效值
ip——两组整流桥之间的环流（平衡电流）瞬
时值
IR——整流后输出电流中谐波电流有效值
IＶT——流过晶闸管的电流有效值
iＶT——流过晶闸管的电流瞬时值
IＶT(AV)——晶闸管的通态平均电流
IＶTSM——晶闸管的浪涌电流
i*——指令电流
K——晶闸管的阴极
K——常数
L——电感；电感量；电抗器符号
LB——从二次侧计算时变压器漏感
Lp——平衡电抗器
M——电动机
m——相数；一个周期的脉波数
n——电动机转速
nN——电动机额定转速
N——线圈匝数；载波比
N——负（组）；三相电源中点
P——功率；有功功率
P——正（组）
p——极对数
PCM——IGBT集电极大耗散功率
PcM——晶体管集电极大耗散功率
Pd——整流电路输出直流功率
PG——直流发电机功率
PM——直流电动机反电动势功率
PR——电阻上消耗的功率
PSB——晶体管二次击穿功率
Q——无功功率
R——电阻器；电阻
RB——从变压器二次侧计算的变压器等效电阻
RM——直流电动机电枢电阻
S——视在功率
S——MOSFET源极；功率开关器件
s——秒
Sr——电力二极管的恢复系数
t——时间
td——晶体管、GTO开通时的延迟时间；电力二极管关断延迟
时间
td(on)——MOSFET、IGBT开通时的延迟时间
td(off)——MOSFET、IGBT关断时的延迟时间
tf——电力半导体器件关断时的下降时间
tfi——MOSFET、IGBT等器件关断时的电流下降时间
tfv——MOSFET、IGBT等器件开通时的电压下降时间
tgr——晶闸管正向阻断恢复时间
tgt——晶闸管的开通时间
THDi——电流谐波总畸变率
TJM——电力二极管、晶体管的高工作结温
toff——晶体管、GTO、MOSFET、IGBT的关断时间
ton——晶体管、GTO、MOSFET、IGBT的开通时间
tq——晶闸管的关断时间
tr——电力半导体器件开通时的上升时间
tri——MOSFET、IGBT等器件开通时的电流上升时间
trv——MOSFET、IGBT等器件关断时的电压上升时间
trr——电力二极管反向恢复时间；晶闸管反向阻断恢复时间
ts——晶体管、GTO关断时的存储时间
tt——GTO关断时的尾部时间
tδ——并联谐振逆变电路触发引前时间
Tαβγ/abc——空间矢量由abc坐标转换为αβγ坐标的变换矩阵
Tabc/αβγ——空间矢量由αβγ坐标转换为abc坐标的变换矩阵
Tdqo/αβγ——空间矢量由αβγ坐标转换为dqo坐标的变换矩阵
Tαβγ/dqo——空间矢量由dqo坐标转换为αβγ坐标的变换矩阵
Tdqo/abc——空间矢量由abc坐标转换为dqo坐标的变换矩阵
Tabc/dqo——空间矢量由dqo坐标转换为abc坐标的变换矩阵
Ts——变流器的开关周期
U、V、W——逆变器输出端
U——整流电路负载电压有效值
U1——变压器一次相电压有效值
u1——变压器一次相电压瞬时值
U1L——变压器一次线电压有效值
U2——变压器二次相电压有效值
U2L——变压器二次线电压有效值
uc——载波电压
Uces——晶体管饱和时集电极和发射极间的管压降
UCES——IGBT大集射极间电压
uco——控制电压
Ud——整流电路输出电压平均值；逆变电路的直流侧电压
uＶD——整流管两端电压瞬时值
ud——整流电路输出电压瞬时值
uDR——续流二极管两端电压瞬时值
UDRM——晶闸管的断态重复峰值电压
UDS——MOSFET漏极和源极间电压
Udα——延迟角为α时整流电压平均值
Udβ——延迟角为β时逆变电压平均值
UF——电力二极管的正向压降
UFＰ——电力二极管的正向电压过冲
ug——晶闸管门极电压瞬时值
uGE——IGBT栅极和发射极间电压
uGE(th)——IGBT的开启电压
UGS——MOSFET栅极和源极间电压
Ui——DC-DC电路输入电压
uk——整流变压器的阻抗电压
uL——电抗器两端电压瞬时值
Un——整流电路输出电压中的n次谐波有效值
Unm——整流电路输出电压中的n次谐波电压大值
Uo——DC-DC电路输出电压
uo——负载电压
ur——信号波电压
up——峰值电压
UR——整流电路输出电压中谐波电压有效值
URP——电力二极管的反向电压过冲
URRM——电力二极管、晶闸管的反向重复峰值电压
us——同步电压
UT——MOSFET的开启电压
UTO——电力二极管门槛电压
UTM——晶闸管通态（峰值）电压
UUN——逆变电路负载U相相电压有效值
UUV——逆变电路负载U相和V相间线电压有效值
V——晶体管；IGBT；电力MOSFET
VD——整流管
VDR——续流二极管
VS——硅稳压管
VT——晶闸管；GTO
V→1、V→2、V→3、
V→4、V→5、V→6、
V→0、V→n、V→n+1——三相桥式电压型逆变电路交流侧端口可产生的线电压空间矢量
??瘙經→ref——期望产生的三相线电压空间矢量
X——电抗器的电抗值
XB——从二次侧计算时的变压器漏抗
Xp——平衡电抗器的电抗
x→——表示为空间矢量的三相变量
xa、xb、xc——三相变量的各相变量瞬时值，三相变量对应空间矢量的三维空间直角坐标系各分量的值
xα、xβ、xγ——三相变量对应空间矢量的αβγ坐标系各分量的值
xd、xq、xo——三相变量对应空间矢量的dqo坐标系各分量的值
x→abc——空间直角坐标系下的空间矢量
x→αβγ——αβγ坐标系下的空间矢量
x→dqo——dqo坐标系下的空间矢量
Z——复数阻抗
Z1——基波阻抗
Zn——n次谐波的阻抗
α——晶闸管的触发延迟角；晶体管共基极电流放大系数
β——晶闸管的逆变控制角；晶体管电流放大系数
βmin——小逆变角
βoff——GTO电流关断增益
δ——晶闸管的停止导电角；并联谐振逆变电路触发引前角；波形畸变率
γ——换相重叠角；纹波因数；输出电压比
θ——晶闸管的导通角；空间矢量dgo坐标系的d轴与αβγ坐标系的α轴之间的夹角
φ——位移因数角；相位滞后角；负载阻抗角
ω——角频率
ωc——载波角频率
ωr——信号波角频率
ν——基波因数
λ——功率因数
——磁通
σ——三角化率