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0 绪论1

0.1 电力电子学的内容1

0.2 电力电子学的发展2

0.3 电力电子技术的重要作用3

0.4 本课程的性质、分析方法和学习要求3

1 晶闸管及其可控整流电路5

1.1 普通晶闸管5

1.1.1 晶闸管结构5

1.1.2 晶闸管的工作原理6

1.1.3 晶闸管特性8

1.1.4 晶闸管主要参数9

1.2 单相半波可控整流电路15

1.2.1 电阻负载15

1.2.2 电阻电感负载17

1.2.3 带续流二极管的电阻电感负载19

1.3 单相桥式可控整流电路20

1.3.1 单相桥式全控整流电路20

1.3.2 单相桥式半控整流电路23

1.4 三相半波可控整流电路24

1.4.1 三相半波不可控整流电路24

1.4.2 三相半波电阻负载可控整流电路26

1.4.3 三相半波感性负载可控整流电路28

1.5.1 共阴极接法与共阳极接法30

1.5.2 三相桥式全控整流电路30

1.5 三相桥式可控整流电路30

1.5.3 三相桥式半控整流电路39

1.6 反电势负载的特点41

1.6.1 晶闸管整流电路反电势负载时的工作情况41

1.6.2 反电势负载的特点43

习题和思考题44

2.1 换流重叠角46

2.1.1 交流侧电感对三相不可控整流的影响46

2 变流器运行46

2.1.2 三相半波可控整流电路的换流重叠角49

2.1.3 其它整流电路的换流重叠角50

2.2 有源逆变51

2.2.1 有源逆变产生的条件51

2.2.2 三相半波可控整流电路的有源逆变52

2.2.3 三相桥式全控电路的逆变工作状态55

2.3 变流器外特性56

2.3.1 整流器外特性56

2.3.2 有源逆变器外特性57

2.4 谐波57

2.4.1 谐波分析58

2.4.2 负载谐波的影响61

2.4.3 电源中谐波的影响62

2.5 功率因数64

2.5.1 功率因数的基本概念64

2.5.2 整流电路的功率因数65

2.5.3 提高功率因数的途径67

习题和思考题70

3 门极触发电路71

3.1 引言71

3.1.1 门极触发信号的种类71

3.1.2 晶闸管对门极触发电路的要求71

3.2.1 单结晶体管(UJT)73

3.2 单结晶体管触发电路73

3.2.2 单结晶体管脉冲形成电路74

3.2.3 用电位控制移相的单结晶体管触发电路75

3.3 晶体管触发电路76

3.3.1 锯齿波移相的晶体管触发电路77

3.3.2 触发器的定相82

3.4 集成触发器84

3.4.1 集成触发器原理及应用84

3.4.2 集成触发器类型86

3.5 数字触发器87

3.5.1 由硬件构成的数字触发器87

3.5.2 微机数字触发器88

习题和思考题91

4 交流调压和直流变换93

4.1 交流调压93

4.1.1 单相交流调压93

4.1.2 三相交流调压98

4.1.3 晶闸管调功器101

4.1.4 双向晶闸管103

4.1.5 电力电子开关105

4.2 直流斩波107

4.2.1 斩波器的工作原理107

4.2.2 晶闸管的换流问题111

4.2.3 斩波器的换流112

4.2.4 逆导晶闸管117

4.3 直流脉宽调制(PWM)118

4.3.1 不可逆输出的直流变换电路118

4.3.2 可逆输出的直流变换电路119

4.3.4 直流PWM的控制121

4.3.5 直流PWM应用举例125

习题和思考题127

5 逆变和变频128

5.1 概述128

5.1.1 逆变与变频的含义128

5.1.2 逆变和变频的两种型式129

5.2 负载换流逆变器130

5.2.1 RLC串联谐振逆变器130

5.2.2 并联谐振逆变器134

5.3 强迫换流电压型逆变器136

5.3.1 串联电感式逆变器137

5.3.2 串联二极管式逆变器140

5.2.3 具有辅助换流晶闸管的逆变器144

5.3.4 集中换流逆变器147

5.4 强迫换流电流型逆变器148

5.4.1 串联二极管式逆变器148

5.4.2 辅助晶闸管换流逆变器151

5.4.3 集中换流逆变器152

5.4.4 电压型逆变器和电流型逆变器的比较153

5.5 逆变器的谐波分析、调压方法和多重化154

5.5.1 输出波形中的谐波含量154

5.5.2 输出电压的调节155

5.5.3 多重化156

5.6 脉宽调制(PWM)逆变器160

5.6.1 正弦脉宽调制(SPWM)及其优点160

5.6.2 同步调制和异步调制163

5.6.3 调制信号的波形165

5.6.4 PWM波形的软件生成167

5.6.5 指定谐波消除法169

5.6.6 微机控制和专用集成电路170

5.6.7 跟踪型PWM171

5.7 交交变频器172

5.7.1 正弦波交交变频器172

5.7.2 方波型交交变频器179

习题和思考题181

6 全控型电力半导体器件183

6.1 可关断晶闸管(GTO)183

6.1.1 结构特点和关断原理183

6.1.2 特性和参数184

6.1.3 缓冲电路185

6.1.4 对门极信号的要求188

6.1.5 门极驱动电路190

6.2 大功率晶体管(GTR)192

6.2.1 特性和参数193

6.2.2 安全工作区194

6.2.3 缓冲电路197

6.2.4 开关特性200

6.2.5 驱动电路202

6.2.6 GTR模块和逆变电路207

6.3 电力场效应晶体管(P-MOSFET)209

6.3.1 结构和工作原理209

6.3.2 静态特性和参数210

6.3.3 动态特性和参数211

6.3.4 功率MOSFET的特点213

6.3.5 功率MOSFET的驱动电路214

6.4 静电感应晶体管(SIT)和静电感应晶闸管(SITH)217

6.4.1 静电感应晶体管(SIT)217

6.4.2 静电感应晶闸管(SITH)218

6.5 复合电力半导体器件219

6.5.1 绝缘栅极晶体管(IGBT)219

6.5.2 金属氧化物可控晶闸管(MCT)224

6.6.1 90年代电力半导体器件的水平226

6.6.2 电力半导体器件的发展226

6.6 电力电子技术发展和应用的概貌与趋势226

6.6.3 各种装置的容量-频率范围229

6.6.4 谐振变流技术229

6.6.5 应用领域、发展趋势及新动向233

习题和思考题235

7 电力半导体器件的串并联和保护237

7.1 电力半导体器件的串并联237

7.1.1 晶闸管器件的串联运行237

7.1.2 晶闸管器件的并联运行238

7.1.3 大功率可控整流电路的几种接线型式241

7.1.4 大功率晶体管的并联241

7.2 电力电子器件和装置的保护243

7.1.5 功率场效应管的并联应用243

7.2.1 常规的过压、过流保护244

7.2.2 用电子线路实施保护248

习题和思考题255

8 电力电子技术的应用256

8.1 直流电动机调速及其可逆电路256

8.1.1 直流电动机调速256

8.1.2 可逆电路257

8.2 交流电动机调速264

8.2.1 交流电动机的调压调速264

8.2.2 串级调速265

8.2.3 变频调速266

8.3 非电动机方面的一些应用269

8.3.1 无触点开关269

8.3.2 电加热270

8.3.3 电压调节272

8.3.4 不间断电源(UPS)273

8.3.5 电化学274

8.3.6 高压直流输电275

8.3.7 蓄电池充电机276

习题和思考题277

参考文献279