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第一篇 电工与电子技术基础1

第一章 电磁学的基本量和基本定律1

1 常用电学和磁学的量及单位1

1．1电学的量和单位1

1．2磁学的量和单位2

2 常用电学和磁学的基本定律2

2．1高斯定理2

2．2安培环路定律3

2．3电磁感应定律3

2．3．1电磁感应定律3

2．3．2自感电动势3

2．3．3直导线中的感应电动势3

2．4麦克斯韦方程组3

第二章 电路与电子电路基础5

1 电路的基本概念和基本定律5

1．1电路与建模5

1．1．1电路5

1．1．2建模5

1．1．3电路的类型5

1．2激励与响应6

1．2．1激励6

1．2．2响应7

1．3电路元件7

1．3．1无源元件7

1．3．2有源元件7

1．4电子元器件7

1．4．1二极管7

1．4．2晶体管9

1．4．3场效应管9

1．5基尔霍夫定律11

1．5．1基尔霍夫电流定律（KCL）11

1．5．2基尔霍夫电压定律（KVL）11

2 电路定理和等效变换12

2．1叠加定理12

2．2戴维南定理和诺顿定理13

2．2．1戴维南定理13

2．2．2诺顿定理13

2．3特勒根定理14

2．3．1特勒根定理一14

2．3．2特勒根定理二15

2．4电路等效变换15

2．4．1星形网络和三角形网络的等效变换15

2．4．2对称网络的等效变换16

2．4．3两种电源模型的等效变换16

3 集成电路17

3．1概述17

3．2模拟集成电路18

3．3数字集成电路19

第三章 交流电路的稳态分析22

1 正弦电路22

1．1正弦稳态电路的相量法22

1．1．1正弦量的相量形式22

1．1．2相量图22

1．1．3相量分析法22

1．2正弦电路的功率23

1．2．1正弦电路的功率23

1．2．2功率因数的提高24

1．2．3最大功率传输定理24

1．3三相电路24

1．3．1三相电路的基本关系式24

1．3．2对称分量法26

2 正弦电路的谐振26

2．1串联谐振26

2．2并联谐振26

3 非正弦电路28

3．1非正弦周期量的函数表达式28

3．2非正弦量的有效值和功率28

3．3非正弦电路的稳态分析29

第四章 电路的瞬态分析31

1 概述31

1．1动态电路的类型31

1．2动态电路分析31

2 动态电路的时域分析32

2．1一阶电路的三要素法32

2．1．1换路定律32

2．1．2时间常数32

2．1．3三要素法32

2．1．4 一阶电路的响应32

2．2 RC电路的响应33

2．3 RL电路的响应33

2．4二阶RLC电路的零输入响应34

3 一阶电路的阶跃响应和冲激响应35

3．1 阶跃响应35

3．2冲激响应37

3．3卷积37

4 动态电路的变换域分析38

4．1频域分析38

4．1．1傅立叶变换38

4．1．2傅立叶变换的基本性质39

4．1．3动态电路的傅立叶变换分析法39

4．2复频域分析40

4．2．1拉普拉斯变换40

4．2．2拉普拉斯反变换40

4．2．3拉普拉斯变换的基本性质41

4．2．4动态电路的拉普拉斯变换分析法41

第二篇 电气装备44

第一章 概论44

1 旋转电机基础44

1．1基本工作原理和结构44

1．2类型和用途44

1．3电机的定额和工作条件44

2 电器基础46

2．1类型和用途46

2．2电器的基本特点和定额46

2．2．1电器的基本特点46

2．2．2电器的定额46

2．3电器的磁路计算基础47

2．3．1直流磁路的计算47

2．3．2交流磁路的计算47

2．4电磁铁的吸力估算49

3 电气设备材料51

3．1导电材料51

3．2磁性材料52

3．3绝缘材料52

3．3．1概述52

3．3．2类型和用途54

3．4半导体材料54

第二章 电机56

1 同步电机56

1．1同步发电机56

1．1．1结构和分类56

1．1．2工作原理56

1．1．3运行特性57

1．2同步电动机58

1．2．1工作原理58

1．2．2起动59

2 异步电机59

2．1概述59

2．2三相异步电动机60

2．2．1工作原理60

2．2．2工作特性60

2．2．3起动61

2．2．4调速62

2．2．5制动62

2．3派生系列异步电动机62

2．3．1防爆异步电动机62

2．3．2电磁调速异步电动机63

2．4异步电动机的选择要点63

3 小功率电动机64

3．1小功率同步电动机64

3．2小功率异步电动机64

3．3小功率直流电动机64

4 微特电机66

4．1概述66

4．2步进电动机67

4．2．1概述67

4．2．2类型和用途67

4．3伺服电动机67

4．3．1直流伺服电动机68

4．3．2交流伺服电动机69

4．4测速发电机69

第三章 电器71

1 低压电器71

1．1配电电器71

1．1．1断路器71

1．1．2熔断器73

1．1．3配电电器之间的选择性保护76

1．2控制电器76

1．2．1接触器76

1．2．2起动器78

2 电子电器81

2．1概述81

2．1．1用途与分类81

2．1．2组成电子电器的主要环节82

2．1．3电子电器的干扰与抗干扰82

2．2漏电保护器82

2．2．1分类83

2．2．2结构及工作原理84

2．2．3选用要点84

2．3电子式时间继电器86

2．3．1分类86

2．3．2工作原理86

2．3．3选择要点86

2．4电子式电动机综合保护器87

3 特种电器88

3．1防爆电器88

3．1．1爆炸和火灾危险环境条件88

3．1．2防爆电器的分类与标志88

3．1．3防爆电器结构特点89

3．1．4选用89

3．2化工防尘、防腐电器89

3．2．1化工低压电器使用环境条件90

3．2．2结构特点90

3．3消防电器90

3．3．1系统保护对象分级90

3．3．2火灾自动报警系统91

4 可编程控制器92

4．1概述92

4．1．1定义92

4．1．2特点92

4．1．3分类93

4．1．4主要应用类型93

4．2结构和工作原理94

4．2．1基本结构94

4．2．2工作原理95

4．3控制系统的设计基础95

4．3．1 PLC控制系统的类型95

4．3．2 PLC控制系统的设计基础96

4．3．3 PLC基本应用举例96

第四章 变电和配电装备99

1 变电所99

1．1变电所的类型和组成99

1．1．1类型99

1．1．2组成99

1．2变电所的主接线100

2 变压器101

2．1概述101

2．2主变压器的选择原则102

3 高压开关103

3．1概述103

3．2断路器104

3．2．1类型与用途104

3．2．2选择和校验要点104

3．3隔离开关105

3．3．1类型与用途105

3．3．2选择和校验要点105

3．4熔断器106

3．4．1类型与用途106

3．4．2选择和校验要点106

3．5负荷开关106

3．5．1类型与用途106

3．5．2选择和校验要点107

4 变电所的保护及装置107

4．1主要设备的断电保护及装置107

4．1．1主变压器的保护107

4．1．2自动重合闸108

4．2防雷保护及装置108

4．2．1直击雷过电压及其保护装置108

4．2．2感应雷过电压保护及其装置109

5 配电网络109

5．1概述109

5．2配电所110

5．3低压配电网络111

5．4常用设备选择和校验要点112

6 实例112

第三篇 现代电力电子技术123

第一章 概述123

1 电力电子技术简介123

2 电力电子技术的基本内容124

2．1电力电子器件124

2．2电力电子电路124

2．3电力电子装置和系统125

3 现代电力电子技术发展概况125

第二章 电力电子器件及其驱动电路127

1 电力电子器件简介127

1．1电力电子器件的分类127

1．2电力电子器件的应用128

2 整流二极管128

2．1工作原理和伏安特性128

2．2主要技术参数129

3 晶闸管及其派生器件130

3．1晶闸管的工作原理和伏安特性130

3．1．1工作原理130

3．1．2伏安特性131

3．2晶闸管的主要技术参数131

3．3晶闸管的驱动电路132

3．4晶闸管的派生器件133

3．4．1门极可关断晶闸管（GTO）134

3．4．2逆导晶闸管135

3．4．3双向晶闸管136

4 功率晶体管137

4．1工作原理和伏安特性137

4．1．1工作原理137

4．1．2伏安特性137

4．1．3开关特性138

4．2主要技术参数138

4．3功率晶体管的驱动电路139

5 功率场效应管141

5．1工作原理和伏安特性142

5．1．1工作原理142

5．1．2伏安特性142

5．1．3开关特性143

5．2主要技术参数143

5．3功率场效应管的驱动电路143

6 绝缘栅双极晶体管145

6．1工作原理和伏安特性145

6．1．1工作原理145

6．1．2伏安特性145

6．2主要技术参数146

6．3绝缘栅双极晶体管的驱动电路146

7 几种全控型电力电子器件性能的比较148

8 功率集成电路148

8．1功率集成电路简介148

8．2功率集成电路举例149

9 控制集成电路151

9．1控制集成电路简介151

9．2控制集成电路举例152

9．2．1 1524/2524/3524简介152

9．2．2外形和内部结构153

9．2．3芯片工作机理155

第三章 基本电力电子电路156

1 整流电路（AC-DC）156

1．1单相晶闸管可控整流电路156

1．1．1电阻性负载156

1．1．2电感性负载与续流二极管157

1．2单相桥式可控整流电路159

1．2．1电阻性负载159

1．2．2电感性负载161

1．3三相晶闸管可控整流电路162

1．3．1理想条件下三相桥式整流电路的工作情况162

1．3．2换流过程164

1．4有源逆变的概念169

2 逆变电路172

2．1概述172

2．1．1工作原理172

2．1．2结构和分类173

2．2单相逆变电路174

2．2．1方波半桥逆变电路174

2．2．2方波全桥逆变电路175

2．2．3正弦波脉宽调制（SPWM）全桥逆变电路175

2．2．4推挽式逆变电路177

2．2．5各种单相逆变电路的比较177

2．3三相逆变电路178

2．3．1电压型三相半桥逆变电路178

2．3．2电压型三相SPWM逆变电路179

2．3．3电流型三相桥式逆变电路181

2．3．4三相全桥逆变电路182

3 直流-直流变换电路（DC-DC）182

3．1直流斩波电路183

3．2降压（Buck）变换电路183

3．2．1工作原理184

3．2．2电流连续工作模式分析184

3．2．3输出电压的纹波187

3．3升压（Boost）变换电路187

3．3．1工作原理188

3．3．2电感电流连续模式的分析188

3．3．3输出电压纹波189

3．4降压-升压（Buck-Boost）变换电路189

3．4．1 Buck-Boost电路190

3．4．2 Cuk电路191

3．5桥式变换电路193

4 交流-交流变换电路（AC-AC）197

4．1交流调压电路197

4．1．1单相交流调压电路197

4．1．2三相交流调压电路199

4．2交流-交流变频电路200

4．2．1工作原理200

4．2．2正弦波交流-交流变频电路201

第四章 电力电子技术应用203

1 直流电动机调速203

1．1工作原理203

1．2电路结构203

1．2．1 V-M系统203

1．2．2直流斩波器或脉宽调制变换器204

1．2．3直流电机调速系统结构206

1．3应用举例209

1．3．1单片机控制的无环流可逆直流调速系统209

1．3．2微机控制的GTR斩波直流调速系统210

2 交流电动机变频调速213

2．1工作原理213

2．2电路结构214

2．2．1概述214

2．2．2间接变压变频器的主电路215

2．2．3变压变频的实现216

2．3应用举例217

3 开关稳压电源218

3．1工作原理218

3．2电路结构218

3．2．1单端反励式变换器电路218

3．2．2隔离单端正激式变换器电路219

3．2．3推挽式变换器电路220

3．2．4半桥式变换器电路220

3．2．5全桥式变换器电路221

3．3应用举例222

4 不停电电源（UPS）223

4．1工作原理223

4．2电路结构224

4．2．1具有功率因数校正的整流电路224

4．2．2直流辅助电源及充电电路225

4．2．3逆变桥式功放电路227

4．3应用举例227

5 感应加热电源228

5．1工作原理228

5．2电路结构229

5．2．1并联式229

5．2．2串联式231

5．2．3串并联式231

5．2．4逆变器电路类型的比较231

5．3应用举例232

6 其他233

6．1逆变电焊机233

6．1．1工作原理和逆变方式233

6．1．2外特性和调节方法233

6．1．3控制电路233

6．1．4逆变电路234

6．2充电电源234

6．2．1概述234

6．2．2电路结构235

6．3无触点开关236

6．3．1概述236

6．3．2电路结构237

6．3．3应用举例238

第五章 专题239

1 电力电子器件应用技术239

1．1器件的串联和并联239

1．1．1器件的串联运行239

1．1．2器件的并联运行241

1．2器件的吸收电路和保护电路242

1．2．1器件的吸收电路242

1．2．2器件的保护电路243

2 软开关技术246

2．1开关损耗和软开关技术246

2．1．1开关损耗246

2．1．2软开关技术246

2．2零电压开关谐振变换电路247

2．3零电流开关谐振变换电路249

3 电力电子装置的无功补偿和谐波抑制250

3．1无功补偿250

3．2谐波抑制254

3．2．1 LC调谐滤波器254

3．2．2有源电力滤波器（APF）255

3．3功率因数校正256

3．3．1概述256

3．3．2功率因数校正的基本原理257

3．3．3 PFC的控制方法258