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第1章 绪论1

1.1电力电子技术的内涵1

1.2电力电子器件的发展2

1.3电力电子技术的主要应用领域3

1.4本课程的任务和要求5

习题与思考题5

第2章 电力电子器件6

2.1电力电子器件概述6

2.1.1电力电子器件的分类6

2.1.2电力电子系统的组成7

2.2不可控器件——电力二极管8

2.2.1电力二极管的基本结构8

2.2.2PN结与电力二极管的工作原理8

2.2.3电力二极管的基本特性9

2.2.4电力二极管的主要参数10

2.2.5电力二极管的主要类型11

2.3半控型器件——晶闸管12

2.3.1晶闸管的结构与工作原理12

2.3.2晶闸管的基本特性14

2.3.3晶闸管的主要参数16

2.3.4晶闸管的派生器件17

2.4典型全控型器件19

2.4.1门极关断晶闸管（Gate Turn-Off Thyristor，GTO）19

2.4.2电力晶体管（Giant Transistor，GTR）21

2.4.3电力场效应晶体管24

2.4.4绝缘栅双极型晶体管28

2.5其他新型电力电子器件33

2.6功率集成电路与集成电力电子模块34

本章小结35

习题与思考题36

第3章 晶闸管整流电路37

3.1单相可控整流电路37

3.1.1单相半波可控整流电路37

3.1.2单相桥式全控整流电路41

3.1.3单相桥式半控整流电路45

3.1.4单相全波可控整流电路46

3.2三相可控整流电路47

3.2.1三相半波可控整流电路47

3.2.2三相桥式全控整流电路51

3.3变压器漏抗对整流电路的影响57

3.4整流电路的有源逆变状态分析59

3.4.1逆变的概念59

3.4.2三相桥式整流电路的有源逆变工作状态61

3.4.3逆变失败与最小逆变角的限制62

3.5大功率可控整流电路63

3.5.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路63

3.5.2多重化整流电路65

本章小结67

习题与思考题67

第4章 逆变电路70

4.1逆变电路概述70

4.1.1逆变电路的分类70

4.1.2逆变电路的基本工作原理70

4.1.3换流方式分类71

4.2电压型逆变电路73

4.2.1单相电压型逆变电路73

4.2.2三相电压型逆变电路75

4.3电流型逆变电路76

4.3.1单相电流型逆变电路77

4.3.2三相电流型逆变电路78

4.4多电平逆变电路80

4.4.1二极管钳位型三电平逆变电路81

4.4.2电容钳位型多电平逆变电路82

4.4.3具有独立直流电源的级联型多电平逆变电路83

本章小结85

习题与思考题85

第5章 直流斩波电路86

5.1斩波电路概述86

5.2降压斩波电路86

5.2.1负载电流连续时的工作原理87

5.2.2负载电流断续时的工作原理89

5.3升压斩波电路89

5.4升降压斩波电路90

5.4.1Guk斩波电路92

5.4.2Sepic斩波电路和Zeta斩波电路93

5.5可逆斩波电路94

5.5.1电流可逆斩波电路94

5.5.2桥式可逆斩波电路95

5.6开关电源技术96

5.6.1开关电源96

5.6.2电焊机电源96

5.6.3蓄电池充电电源97

本章小结98

习题与思考题98

第6章 交交变换电路100

6.1交交变换电路概述100

6.2交流无触点开关100

6.3交流调压电路103

6.3.1单相交流调压电路103

6.3.2三相交流调压电路106

6.4交流调功电路111

6.5交流电力控制电路112

6.5.1无功功率补偿112

6.5.2可控串联补偿114

6.6交交变频电路115

6.6.1单相交交变频电路115

6.6.2三相交交变频电路117

6.7矩阵式变频电路119

本章小结122

习题与思考题122

第7章 PWM控制技术与软开关技术124

7.1PWM控制技术的基本原理124

7.2PWM控制技术的基本概念125

7.2.1计算法和调制法125

7.2.2同步调制、异步调制和分段同步调制127

7.2.3规则采样法127

7.3PWM逆变电路及其控制方法129

7.3.1单相桥式PWM逆变电路129

7.3.2三相桥式PWM逆变电路131

7.3.3电流跟踪型131

7.3.4电压空间矢量控制技术134

7.4PWM整流电路及其控制方法135

7.4.1PWM整流电路的工作原理135

7.4.2PWM整流电路的控制方法137

7.5开关损耗、硬开关和软开关的基本概念及类型139

7.5.1开关损耗和硬开关139

7.5.2软开关的概念140

7.5.3软开关电路的类型141

7.6无源软开关技术142

7.6.1吸收电路142

7.6.2无源软开关技术143

7.7有源软开关技术147

7.8谐振型软开关技术149

7.8.1DC/DC变换中的软开关技术149

7.8.2DC/AC变换中的软开关技术154

本章小结155

习题与思考题156

第8章 电力电子器件的应用基础157

8.1电力电子器件的驱动电路157

8.1.1电力电子器件驱动电路概述157

8.1.2晶闸管的门极驱动电路158

8.1.3GTO的门极驱动电路159

8.1.4GTR的基极驱动电路159

8.1.5电力MOSFET的驱动电路161

8.1.6IGBT的栅极驱动电路162

8.2电力电子器件的保护163

8.2.1过电压保护163

8.2.2过电流保护164

8.2.3过热保护165

8.3缓冲与吸收电路165

8.4电力电子器件的串联和并联166

8.4.1电力电子器件的串联167

8.4.2电力电子器件的并联168

本章小结170

习题与思考题170

第9章 电力电子技术的实际应用171

9.1电力电子技术在单片机中的应用171

9.1.1晶闸管触发脉冲的单片机实现技术171

9.1.2晶闸管的同步检测172

9.1.3触发脉冲控制的实现方法175

9.1.4触发脉冲控制的软件设计178

9.1.5晶闸管触发脉冲的驱动186

9.2电力电子技术在电力系统的应用187

9.2.1无功功率补偿器187

9.2.2静止同步补偿器189

9.3电力电子技术在新能源领域的应用191

9.3.1光伏发电191

9.3.2风力发电192

9.4电力电子技术在电源技术中的应用194

9.4.1开关电源194

9.4.2不间断电源195

9.4.3应急电源197

9.5有源电力滤波器198

本章小结200

习题与思考题200

第10章 MATLAB仿真技术201

10.1电力电子器件仿真模型201

10.1.1二极管仿真模型201

10.1.2晶闸管仿真模型202

10.1.3门极可关断晶闸管（GTO）仿真模型203

10.1.4半导体场效应晶体管（MOSFET）仿真模型205

10.1.5绝缘栅双极型晶体管（IGBT）仿真模型207

10.2单相半波整流电路的仿真208

10.3单相桥式全控整流电路的仿真212

10.4三相半波整流电路的仿真216

10.5三相桥式整流电路的仿真219

10.6带电容滤波的单相不可控整流电路222

10.7单相交流调压电路的仿真224

10.8降压斩波电路的仿真226

10.9升降压斩波电路的仿真227

10.10单相电压型逆变电路的仿真229

10.11电流型逆变电路的仿真233

10.12PWM变流电路的仿真236

10.13软开关电路的仿真242

10.14有源软开关电路仿真245

本章小结247

习题与思考题247

附录 名词术语中英文对照248

参考文献251