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第1章 绪论1

1.1 电力电子技术的概念及特点1

1.2 电力电子技术的发展历史2

1.3 电力电子技术的应用4

1.4 本教材的内容简介和使用说明6

第2章 电力电子器件7

2.1 电力电子器件概述7

2.1.1 电力电子器件的概念和特征7

2.1.2 电力电子器件的分类8

2.2 电力二极管9

2.2.1 电力二极管结构9

2.2.2 电力二极管基本特性9

2.2.3 电力二极管的主要参数10

2.2.4 电力二极管的主要类型11

2.3 晶闸管及其派生器件12

2.3.1 晶闸管的结构和工作原理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19

2.4 门极可关断晶闸管20

2.4.1 GTO的结构和工作原理20

2.4.2 GTO基本特性21

2.4.3 GTO的主要参数22

2.5 电力晶体管23

2.5.1 GTR的结构和工作原理23

2.5.2 GTR的基本特性24

2.5.3 GTR的主要参数及安全工作区25

2.5.4 GTR的类型26

2.6 电力场效应晶体管26

2.6.1 电力MOSFET的结构和工作原理27

2.6.2 电力MOSFET的基本特性28

2.6.3 电力MOSFET的主要参数及安全工作区29

2.7 绝缘栅双极型晶体管30

2.7.1 IGBT的结构和工作原理30

2.7.2 IGBT的基本特性31

2.7.3 IGBT的主要参数、擎住效应和安全工作区33

2.8 其他新型电力电子器件34

2.8.1 静电感应晶体管34

2.8.2 静电感应晶闸管34

2.8.3 MOS控制晶闸管34

2.8.4 集成门极换流晶闸管35

2.8.5 基于宽禁带半导体材料的电力电子器件35

2.8.6 功率集成电路和集成电力电子模块36

2.9 电力电子器件的保护37

2.9.1 过电压的产生及过电压的保护37

2.9.2 过电流的保护38

2.9.3 缓冲电路38

2.10 电力电子器件的串并联40

2.10.1 器件的串联与均压40

2.10.2 器件的并联与均流41

本章小结42

习题及思考题44

第3章 交流-直流变换45

3.1 概述45

3.1.1 整流电路的分类45

3.1.2 相控整流电路的一般结构46

3.2 单相可控整流电路46

3.2.1 单相半波可控整流电路46

3.2.2 单相桥式全控整流电路51

3.2.3 单相桥式半控整流电路56

3.2.4 单相双半波可控整流电路58

3.3 三相可控整流电路59

3.3.1 三相半波可控整流电路59

3.3.2 三相桥式全控整流电路63

3.4 变压器漏感对整流电路的影响69

3.5 整流电路的谐波和功率因数72

3.5.1 谐波和无功功率分析73

3.5.2 整流电路交流侧谐波和功率因数分析75

3.5.3 整流输出电压和电流的谐波分析76

3.6 大功率可控整流电路78

3.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路79

3.6.2 多重化整流电路82

3.7 整流电路的有源逆变工作状态85

3.7.1 逆变的概念85

3.7.2 三相桥整流电路的有源逆变工作状态87

3.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制88

本章小结89

习题及思考题90

第4章 直流-直流变换92

4.1 非隔离DC-DC变换电路92

4.1.1 降压（Buck）型电路92

4.1.2 升压（Boost）型电路97

4.1.3 升降压（Buck-Boost）型电路102

4.1.4 库克（Cuk）型电路104

4.1.5 Zeta型电路106

4.1.6 Spice型电路108

4.2 隔离DC-DC变换电路110

4.2.1 正激（Forward）电路111

4.2.2 反激（Flyback）电路113

4.2.3 推挽（Push-Pull）电路116

4.2.4 半桥（Half-Bridge）电路118

4.2.5 全桥（Full-Bridge）电路120

本章小结123

习题及思考题123

第5章 直流-交流变换124

5.1 逆变电路概述124

5.1.1 逆变器的基本结构124

5.1.2 逆变电路的基本工作原理125

5.1.3 逆变电路的换流方式126

5.1.4 逆变电路分类126

5.2 电压型逆变电路127

5.2.1 单相电压型逆变电路127

5.2.2 三相电压型逆变电路129

5.3 电流型逆变电路132

5.4 逆变电路的正弦脉宽控制技术135

5.4.1 SPWM控制的基本原理136

5.4.2 SPWM逆变电路及其控制方法137

5.4.3 SPWM调制方式140

5.4.4 SPWM波生成方法142

5.4.5 SPWM逆变电路的谐波分析144

5.4.6 SPWM逆变电路的多重化146

5.4.7 SPWM跟踪控制技术147

本章小结150

习题及思考题151

第6章 交流-交流变换152

6.1 相控交流调压电路152

6.1.1 相控单相交流调压电路153

6.1.2 相控三相交流调压电路159

6.2 斩波控制交流调压电路163

6.3 整周波通断控制的交流电力控制电路166

6.4 交-交变频电路168

6.4.1 单相交-交变频电路168

6.4.2 三相交-交变频电路173

6.5 矩阵变频电路176

本章小结180

习题及思考题180

第7章 软开关技术181

7.1 软开关的概念及分类181

7.1.1 硬开关和软开关181

7.1.2 零电压开关和零电流开关182

7.1.3 软开关电路的分类183

7.2 典型的软开关电路185

7.2.1 零电压开关准谐振电路185

7.2.2 移相全桥型零电压开关PWM电路187

7.2.3 零电压转换PWM电路189

7.2.4 谐振直流环193

本章小结194

习题及思考题194

第8章 电力电子装置及应用195

8.1 开关电源195

8.1.1 直流稳压电源概述195

8.1.2 开关电源的设计196

8.2 不间断电源200

8.3 静止无功补偿装置204

8.3.1 晶闸管控制电抗器（TCR）205

8.3.2 晶闸管投切电容器（TSC）205

8.3.3 静止无功发生器（SVG）206

8.4 电力储能系统207

8.5 电力电子器件的发热与散热211

8.5.1 电力电子器件的发热211

8.5.2 电力电子器件的散热213

8.6 电力电子技术在再生能源中的应用216

8.6.1 电力电子技术在光电电力系统中的应用217

8.6.2 电力电子技术在风力电力系统中的应用220

8.7 柔性交流输电系统FACTS223

本章小结224

习题及思考题224

第9章 教学实验225

实验一 闸管导通、关断条件225

实验二 单结晶体管触发电路及单相半控桥式整流电路226

实验三 晶闸管单相交流调压227

实验四 晶闸管三相调压电路227

实验五 三相桥式全控整流电路228

实验六 三相桥式有源逆变电路229

实验七 SPWM三相逆变电路230

附录一 TDM-1型晶闸管电路学习机使用说明书232

附录二 TDR-2型三相桥式全控整流学习机使用说明书234

附录三 KJ004可控硅移相电路237

附录四 KJ041六路双脉冲形成器239

附录五 KJ042脉冲列调制形成器241

附录六 TDZ-3型SPWM变频调速学习机243

参考文献247