- 机械工业出版社
- 9787111713791
- 1-1
- 462524
- 45247874-6
- 16开
- 2023-01
- 智能电网信息工程
- 本科
内容简介
本书针对应用型本科院校的教学特点，在较低的专业基础平台上，对移相控制的教学内容进行了删减，同时补充了电力电子学科的新技术（包括PWM整流电路、软开关技术及其应用、电力电子技术在可再生能源中的应用、电能无线传输技术等），还通过对电力电子技术应用系统构成及原理的介绍培养学生系统仿真与设计能力和系统装配与调试技能。本书注重简洁的基础知识和实际应用，在表达方式上力求做到语言通俗、简洁易懂，在实践教学方面提供完整的设计实例，便于学生举一反三，以提高学生的兴趣。
本书可作为应用型本科院校自动化、电气工程及其自动化、仪器仪表、新能源、机器人工程等专业的教材，也可供相关领域的工程技术人员参考。
为配合教学，本书对授课教师提供教学用PPT，可在www.cmpedu.com上下载。
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目录
目录
前言
第1章绪论1
1.1电力电子技术的定义与特点1
1.1.1电力电子技术的定义1
1.1.2电力电子学1
1.1.3电力电子技术的特点2
1.1.4电力电子技术的作用3
1.2电力电子技术的发展历史3
1.3电力电子技术的发展趋势与前景6
1.4电力电子技术的应用领域7
1.5电力电子技术研究的内容9
1.5.1电力电子器件9
1.5.2电力电子变换器的主电路拓扑结构10
1.5.3电力电子变换器的基本类型11
1.5.4电力电子电路的控制12
思考题与习题13
第1篇不/半控型器件及相控变流器
第2章不/半控型器件15
2.1电力二极管15
2.1.1电力二极管的结构15
2.1.2基本特性16
2.1.3主要参数16
2.1.4主要类型17
2.2晶闸管及其派生器件17
2.2.1晶闸管的结构和工作原理17
2.2.2晶闸管的基本特性19
2.2.3晶闸管的主要参数21
2.2.4晶闸管的派生器件23
思考题与习题26
第3章晶闸管门极触发电路及保护27
3.1晶闸管门极触发电路的基本要求27
3.2晶闸管门极触发电路的分类28
3.3晶闸管门极触发电路29
3.3.1单结晶体管触发电路29
3.3.2强触发脉冲电路31
3.3.3集成触发电路31
3.3.4数字触发电路37
3.3.5GTO门极触发电路41
3.4触发电路的定相43
3.5电力电子器件的缓冲电路与串并联47
3.5.1缓冲电路47
3.5.2电力电子器件的串并联50
3.6晶闸管的保护52
3.6.1过电压的产生及过电压保护52
3.6.2过电流保护53
3.7电力电子器件的发热与散热54
3.7.1电力电子器件的发热54
3.7.2电力电子器件的散热56
思考题与习题58
第4章移相控制理论基础60
4.1移相控制数学基础60
4.1.1三角函数常用公式60
4.1.2三角函数的微积分公式63
4.1.3单相正弦交流分析63
4.1.4三相正弦交流分析64
4.2移相控制理论66
4.2.1移相控制理论概述66
4.2.2单脉波波形的分析67
4.2.3双脉波波形的分析68
4.2.4三脉波波形的分析71
4.2.5六脉波波形的分析73
4.2.6不同脉波的波形系数变化规律76
4.3整流电路的运行方式与控制角的关系77
思考题与习题78
第5章相控整流电路及有源逆变电路80
5.1相控整流电路80
5.2二极管不控整流电路82
5.2.1单相半波不控整流电路82
5.2.2单相桥式不控整流电路83
5.3单相可控整流电路84
5.3.1电阻性负载的单相半波可控整流电路84
5.3.2电感性负载的单相半波可控整流电路86
5.3.3电阻性负载的单相桥式整流电路89
5.3.4 电感性负载的单相全控整流电路91
5.3.5带续流二极管电感性负载的单相桥式全控整流电路92
5.3.6带反电势负载的单相桥式全控整流电路93
5.3.7单相桥式半控整流电路94
5.4三相半波可控整流电路97
5.4.1电阻性负载的三相半波可控整流电路97
5.4.2电感性负载的三相半波可控整流电路102
5.4.3有续流二极管的三相半波可控整流电路103
5.4.4共阳极连接的三相半波可控整流电路104
5.5三相桥式全控整流电路104
5.5.1大电感负载在α=0时的理想工作状态105
5.5.2大电感负载在α＞0时的理想工作状态107
5.5.3纯电阻性负载时的工作状态110
5.5.4三相桥式全控整流电路的换流过程分析112
5.6有源逆变电路116
5.6.1电源间能量传输的条件116
5.6.2利用三相桥式全控整流电路构成的有源逆变电路116
5.6.3逆变状态的颠覆现象 118
5.6.4整流桥拉入逆变状态运行的特殊应用119
5.7负载性质对整流器的影响和整流器的功率因数121
5.7.1有限电感负载时的工作状况122
5.7.2反电动势负载（0＜L＜∞）时的工作状况125
5.7.3整流电路的功率因数127
5.8相控整流器的工程设计129
5.8.1相控整流电路的设计流程129
5.8.2设计举例133
思考题与习题134
第2篇全控型器件及脉冲控制变流器
第6章全控型电力电子器件137
6.1电力双极型晶体管137
6.1.1GTR的结构及工作原理137
6.1.2GTR的类型137
6.1.3GTR的特性138
6.1.4GTR的主要参数139
6.2电力场效应晶体管140
6.2.1Power MOSFET的结构及工作原理140
6.2.2Power MOSFET的静态特性和主要参数141
6.2.3Power MOSFET的动态特性和主要参数142
6.2.4Power MOSFET的安全工作区143
6.3绝缘栅双极型晶体管144
6.3.1IGBT的结构及工作原理144
6.3.2IGBT的基本特性144
6.3.3擎住效应和安全工作区146
6.4其他新型电力电子器件146
6.4.1静电感应晶体管146
6.4.2静电感应晶闸管147
6.4.3MOS控制晶闸管147
6.4.4集成门极换流晶闸管148
6.4.5功率集成电路148
6.4.6智能功率模块149
思考题与习题150
第7章全控型器件的驱动电路与保护电路151
7.1驱动电路的基本要求151
7.2GTR的驱动电路和保护电路152
7.3Power MOSFET的驱动电路和保护电路155
7.4IGBT的驱动电路156
思考题与习题159
第8章脉冲宽度调制技术160
8.1PWM的基本原理160
8.2PWM的工作模式161
8.2.1单极性PWM模式161
8.2.2双极性PWM模式161
8.3正弦波脉冲宽度调制技术162
8.3.1单相单极性SPWM163
8.3.2单相双极性SPWM163
8.3.3三相双极性SPWM164
8.4SPWM的实现方案165
8.4.1计算法和调制法165
8.4.2异步调制和同步调制165
8.4.3自然采样法和规则采样法166
8.4.4PWM跟踪控制方法168
思考题与习题171
第9章PWM整流电路172
9.1PWM整流电路的基本原理172
9.1.1概述172
9.1.2PWM整流电路的工作原理172
9.1.3PWM整流器的主电路拓扑结构174
9.2单相电压型PWM整流电路176
9.2.1单相电压型PWM整流器的基本拓扑结构176
9.2.2单相电压型PWM整流器的数学模型177
9.3三相电压型PWM整流电路177
9.3.1三相PWM整流器动态数学模型178
9.3.2基于状态空间平均法数学模型179
9.3.3三相电压型PWM整流器换流过程的分析181
9.4电压型PWM整流电路的控制183
9.4.1单相电压型PWM整流器的控制183
9.4.2三相PWM整流器的控制184
思考题与习题191
第10章PWM直流斩波电路192
10.1非隔离型DCDC变换电路192
10.1.1降压型电路192
10.1.2升压型电路197
10.1.3升降压型电路201
10.1.4库克型电路203
10.1.5Zeta型电路206
10.1.6Sepic型电路208
10.2隔离型DCDC变换电路210
10.2.1正激电路210
10.2.2反激电路212
10.2.3推挽电路215
10.2.4半桥电路216
10.2.5全桥电路218
10.3DCDC变换电路之间的关系220
思考题与习题221
第11章PWM逆变电路222
11.1概述222
11.1.1逆变电路的分类222
11.1.2DCAC变换的工作原理222
11.1.3逆变电路的换流方式224
11.2电压型逆变电路225
11.2.1单相电压型逆变电路225
11.2.2三相电压型逆变电路227
11.3电流型逆变电路229
11.3.1单相电流型逆变电路229
11.3.2三相电流型逆变电路230
思考题与习题232
第12章ACAC变换电路233
12.1交流调压电路233
12.1.1单相相位控制的交流调压电路234
12.1.2三相相位控制的交流调压电路238
12.1.3斩波控制的交流调压电路242
12.2交流电力控制电路245
12.3交交变频电路247
12.3.1单相交交变频电路247
12.3.2三相交交变频电路252
12.4矩阵式变频电路255
12.4.1基本工作原理256
12.4.2控制策略258
思考题与习题259
第3篇电力电子技术的工程应用
第13章软开关技术及其应用261
13.1软开关的基本概念及分类261
13.1.1硬开关和软开关261
13.1.2零电压开关和零电流开关262
13.1.3软开关电路的分类263
13.2典型的软开关电路266
13.2.1零电压开关准谐振电路266
13.2.2移相全桥型零电压开关PWM电路268
13.2.3零电压转换PWM电路270
13.2.4谐振直流环272
思考题与习题274
第14章电力电子装置及应用275
14.1开关电源275
14.1.1直流稳压电源概述275
14.1.2开关电源的设计276
14.2不间断电源281
14.2.1UPS电源的分类281
14.2.2UPS电源中的电力电子变换电路284
14.3静止无功补偿装置285
14.3.1晶闸管控制的电抗器285
14.3.2晶闸管投切电容器补偿装置286
14.3.3静止无功发生器286
14.4电力储能系统287
14.4.1蓄电池储能和超级电容器储能288
14.4.2飞轮储能289
14.4.3超导储能290
14.5电力电子技术在可再生能源中的应用291
14.5.1电力电子技术在光伏发电系统中的应用292
14.5.2电力电子技术在风力发电系统中的应用296
14.6柔性交流输电系统298
14.7直流电机调压调速系统299
14.7.1工作于整流状态时299
14.7.2工作于有源逆变状态时302
14.7.3直流可逆电力拖动系统303
14.8交流变频调速系统305
14.8.1交直交变频器306
14.8.2交流电动机变频调速的控制方式308
14.9功率因数校正技术309
14.9.1功率因数校正电路的基本原理310
14.9.2单级功率因数校正技术312
14.10电能无线传输技术313
14.10.1基础理论与分类313
14.10.2无线电能传输系统的拓扑结构模型316
14.10.3基于PCB的感应式能量传输系统的设计322
思考题与习题325
参考文献326
前言
第1章绪论1
1.1电力电子技术的定义与特点1
1.1.1电力电子技术的定义1
1.1.2电力电子学1
1.1.3电力电子技术的特点2
1.1.4电力电子技术的作用3
1.2电力电子技术的发展历史3
1.3电力电子技术的发展趋势与前景6
1.4电力电子技术的应用领域7
1.5电力电子技术研究的内容9
1.5.1电力电子器件9
1.5.2电力电子变换器的主电路拓扑结构10
1.5.3电力电子变换器的基本类型11
1.5.4电力电子电路的控制12
思考题与习题13
第1篇不/半控型器件及相控变流器
第2章不/半控型器件15
2.1电力二极管15
2.1.1电力二极管的结构15
2.1.2基本特性16
2.1.3主要参数16
2.1.4主要类型17
2.2晶闸管及其派生器件17
2.2.1晶闸管的结构和工作原理17
2.2.2晶闸管的基本特性19
2.2.3晶闸管的主要参数21
2.2.4晶闸管的派生器件23
思考题与习题26
第3章晶闸管门极触发电路及保护27
3.1晶闸管门极触发电路的基本要求27
3.2晶闸管门极触发电路的分类28
3.3晶闸管门极触发电路29
3.3.1单结晶体管触发电路29
3.3.2强触发脉冲电路31
3.3.3集成触发电路31
3.3.4数字触发电路37
3.3.5GTO门极触发电路41
3.4触发电路的定相43
3.5电力电子器件的缓冲电路与串并联47
3.5.1缓冲电路47
3.5.2电力电子器件的串并联50
3.6晶闸管的保护52
3.6.1过电压的产生及过电压保护52
3.6.2过电流保护53
3.7电力电子器件的发热与散热54
3.7.1电力电子器件的发热54
3.7.2电力电子器件的散热56
思考题与习题58
第4章移相控制理论基础60
4.1移相控制数学基础60
4.1.1三角函数常用公式60
4.1.2三角函数的微积分公式63
4.1.3单相正弦交流分析63
4.1.4三相正弦交流分析64
4.2移相控制理论66
4.2.1移相控制理论概述66
4.2.2单脉波波形的分析67
4.2.3双脉波波形的分析68
4.2.4三脉波波形的分析71
4.2.5六脉波波形的分析73
4.2.6不同脉波的波形系数变化规律76
4.3整流电路的运行方式与控制角的关系77
思考题与习题78
第5章相控整流电路及有源逆变电路80
5.1相控整流电路80
5.2二极管不控整流电路82
5.2.1单相半波不控整流电路82
5.2.2单相桥式不控整流电路83
5.3单相可控整流电路84
5.3.1电阻性负载的单相半波可控整流电路84
5.3.2电感性负载的单相半波可控整流电路86
5.3.3电阻性负载的单相桥式整流电路89
5.3.4 电感性负载的单相全控整流电路91
5.3.5带续流二极管电感性负载的单相桥式全控整流电路92
5.3.6带反电势负载的单相桥式全控整流电路93
5.3.7单相桥式半控整流电路94
5.4三相半波可控整流电路97
5.4.1电阻性负载的三相半波可控整流电路97
5.4.2电感性负载的三相半波可控整流电路102
5.4.3有续流二极管的三相半波可控整流电路103
5.4.4共阳极连接的三相半波可控整流电路104
5.5三相桥式全控整流电路104
5.5.1大电感负载在α=0时的理想工作状态105
5.5.2大电感负载在α＞0时的理想工作状态107
5.5.3纯电阻性负载时的工作状态110
5.5.4三相桥式全控整流电路的换流过程分析112
5.6有源逆变电路116
5.6.1电源间能量传输的条件116
5.6.2利用三相桥式全控整流电路构成的有源逆变电路116
5.6.3逆变状态的颠覆现象 118
5.6.4整流桥拉入逆变状态运行的特殊应用119
5.7负载性质对整流器的影响和整流器的功率因数121
5.7.1有限电感负载时的工作状况122
5.7.2反电动势负载（0＜L＜∞）时的工作状况125
5.7.3整流电路的功率因数127
5.8相控整流器的工程设计129
5.8.1相控整流电路的设计流程129
5.8.2设计举例133
思考题与习题134
第2篇全控型器件及脉冲控制变流器
第6章全控型电力电子器件137
6.1电力双极型晶体管137
6.1.1GTR的结构及工作原理137
6.1.2GTR的类型137
6.1.3GTR的特性138
6.1.4GTR的主要参数139
6.2电力场效应晶体管140
6.2.1Power MOSFET的结构及工作原理140
6.2.2Power MOSFET的静态特性和主要参数141
6.2.3Power MOSFET的动态特性和主要参数142
6.2.4Power MOSFET的安全工作区143
6.3绝缘栅双极型晶体管144
6.3.1IGBT的结构及工作原理144
6.3.2IGBT的基本特性144
6.3.3擎住效应和安全工作区146
6.4其他新型电力电子器件146
6.4.1静电感应晶体管146
6.4.2静电感应晶闸管147
6.4.3MOS控制晶闸管147
6.4.4集成门极换流晶闸管148
6.4.5功率集成电路148
6.4.6智能功率模块149
思考题与习题150
第7章全控型器件的驱动电路与保护电路151
7.1驱动电路的基本要求151
7.2GTR的驱动电路和保护电路152
7.3Power MOSFET的驱动电路和保护电路155
7.4IGBT的驱动电路156
思考题与习题159
第8章脉冲宽度调制技术160
8.1PWM的基本原理160
8.2PWM的工作模式161
8.2.1单极性PWM模式161
8.2.2双极性PWM模式161
8.3正弦波脉冲宽度调制技术162
8.3.1单相单极性SPWM163
8.3.2单相双极性SPWM163
8.3.3三相双极性SPWM164
8.4SPWM的实现方案165
8.4.1计算法和调制法165
8.4.2异步调制和同步调制165
8.4.3自然采样法和规则采样法166
8.4.4PWM跟踪控制方法168
思考题与习题171
第9章PWM整流电路172
9.1PWM整流电路的基本原理172
9.1.1概述172
9.1.2PWM整流电路的工作原理172
9.1.3PWM整流器的主电路拓扑结构174
9.2单相电压型PWM整流电路176
9.2.1单相电压型PWM整流器的基本拓扑结构176
9.2.2单相电压型PWM整流器的数学模型177
9.3三相电压型PWM整流电路177
9.3.1三相PWM整流器动态数学模型178
9.3.2基于状态空间平均法数学模型179
9.3.3三相电压型PWM整流器换流过程的分析181
9.4电压型PWM整流电路的控制183
9.4.1单相电压型PWM整流器的控制183
9.4.2三相PWM整流器的控制184
思考题与习题191
第10章PWM直流斩波电路192
10.1非隔离型DCDC变换电路192
10.1.1降压型电路192
10.1.2升压型电路197
10.1.3升降压型电路201
10.1.4库克型电路203
10.1.5Zeta型电路206
10.1.6Sepic型电路208
10.2隔离型DCDC变换电路210
10.2.1正激电路210
10.2.2反激电路212
10.2.3推挽电路215
10.2.4半桥电路216
10.2.5全桥电路218
10.3DCDC变换电路之间的关系220
思考题与习题221
第11章PWM逆变电路222
11.1概述222
11.1.1逆变电路的分类222
11.1.2DCAC变换的工作原理222
11.1.3逆变电路的换流方式224
11.2电压型逆变电路225
11.2.1单相电压型逆变电路225
11.2.2三相电压型逆变电路227
11.3电流型逆变电路229
11.3.1单相电流型逆变电路229
11.3.2三相电流型逆变电路230
思考题与习题232
第12章ACAC变换电路233
12.1交流调压电路233
12.1.1单相相位控制的交流调压电路234
12.1.2三相相位控制的交流调压电路238
12.1.3斩波控制的交流调压电路242
12.2交流电力控制电路245
12.3交交变频电路247
12.3.1单相交交变频电路247
12.3.2三相交交变频电路252
12.4矩阵式变频电路255
12.4.1基本工作原理256
12.4.2控制策略258
思考题与习题259
第3篇电力电子技术的工程应用
第13章软开关技术及其应用261
13.1软开关的基本概念及分类261
13.1.1硬开关和软开关261
13.1.2零电压开关和零电流开关262
13.1.3软开关电路的分类263
13.2典型的软开关电路266
13.2.1零电压开关准谐振电路266
13.2.2移相全桥型零电压开关PWM电路268
13.2.3零电压转换PWM电路270
13.2.4谐振直流环272
思考题与习题274
第14章电力电子装置及应用275
14.1开关电源275
14.1.1直流稳压电源概述275
14.1.2开关电源的设计276
14.2不间断电源281
14.2.1UPS电源的分类281
14.2.2UPS电源中的电力电子变换电路284
14.3静止无功补偿装置285
14.3.1晶闸管控制的电抗器285
14.3.2晶闸管投切电容器补偿装置286
14.3.3静止无功发生器286
14.4电力储能系统287
14.4.1蓄电池储能和超级电容器储能288
14.4.2飞轮储能289
14.4.3超导储能290
14.5电力电子技术在可再生能源中的应用291
14.5.1电力电子技术在光伏发电系统中的应用292
14.5.2电力电子技术在风力发电系统中的应用296
14.6柔性交流输电系统298
14.7直流电机调压调速系统299
14.7.1工作于整流状态时299
14.7.2工作于有源逆变状态时302
14.7.3直流可逆电力拖动系统303
14.8交流变频调速系统305
14.8.1交直交变频器306
14.8.2交流电动机变频调速的控制方式308
14.9功率因数校正技术309
14.9.1功率因数校正电路的基本原理310
14.9.2单级功率因数校正技术312
14.10电能无线传输技术313
14.10.1基础理论与分类313
14.10.2无线电能传输系统的拓扑结构模型316
14.10.3基于PCB的感应式能量传输系统的设计322
思考题与习题325
参考文献326
