电力电子技术
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作者高锋阳 主编
出版社机械工业出版社
ISBN9787111497691
出版时间2015-06
装帧平装
开本16开
定价39.8元
货号1201116477
上书时间2024-09-05
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目录
前言
章绪论1
1.1什么是电力电子技术1
1.2电力电子技术的发展史2
1.3电力电子技术的应用3
1.4电力电子技术的发展趋势6
1.5电力电子技术系统组成7
第2章现代电力电子器件9
2.1概述9
2.1.1电力电子器件的基本构成9
2.1.2电力电子器件的分类10
2.1.3电力电子器件的特点10
2.2电力电子器件基础11
2.2.1PN结的原理11
2.2.2MOS栅开关的原理13
2.2.3功率损耗的原理13
2.3功率二极管14
2.3.1结型功率二极管的基本结构和工作原理14
2.3.2结型功率二极管的基本特性15
2.3.3肖特基势垒二极管16
2.3.4功率二极管的主要参数17
2.4晶闸管18
2.4.1晶闸管的基本结构和工作原理18
2.4.2晶闸管的特性及主要参数20
2.4.3晶闸管的派生器件及应用22
2.4.4晶闸管的触发23
2.4.5晶闸管的应用特点24
2.5门极关断晶闸管25
2.5.1门极关断晶闸管的基本结构和工作原理25
2.5.2门极关断晶闸管的特性26
2.5.3门极关断晶闸管的驱动26
2.5.4门极关断晶闸管的应用特点27
2.6电力晶体管27
2.6.1电力晶体管的基本结构和工作原理27
2.6.2电力晶体管的特性及主要参数27
2.6.3电力晶体管的应用特点29
2.7功率场效应晶体管29
2.7.1功率场效应晶体管的基本结构和工作原理29
2.7.2功率场效应晶体管的特性及主要参数30
2.7.3功率场效应晶体管的驱动32
2.7.4功率场效应晶体管的应用特点33
2.8绝缘栅双极型晶体管33
2.8.1绝缘栅双极型晶体管的基本结构和工作原理33
2.8.2绝缘栅双极型晶体管的特性及主要参数34
2.8.3绝缘栅双极型晶体管的驱动35
2.8.4绝缘栅双极型晶体管的应用特点36
2.9集成门极换向晶闸管37
2.9.1集成门极换向晶闸管的基本结构和工作原理37
2.9.2集成门极换向晶闸管的特性及主要参数39
2.9.3集成门极换向晶闸管的触发原理40
2.9.4集成门极换向晶闸管的应用特点40
2.10电力电子器件的发展趋势40
本章小结42
习题与思考题43
第3章整流电路44
3.1概述44
3.2单相可控整流电路45
3.2.1单相半波可控整流电路45
3.2.2单相桥式全控整流电路50
3.2.3单相桥式半控整流电路55
3.3三相可控整流电路57
3.3.1三相半波可控整流电路57
3.3.2三相桥式全控整流电路62
3.4带有滤波电路的不可控整流电路68
3.4.1电容滤波的单相不可控整流电路68
3.4.2电感滤波的单相不可控整流电路71
3.4.3带复式滤波电路的单相不可控整流电路71
3.4.4电容滤波的三相桥式不可控整流电路72
3.5大功率可控整流电路75
3.5.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路75
3.5.2整流电路的多重化78
3.6相控整流电路的换流重叠现象79
3.7相控整流电路的有源逆变工作状态83
3.7.1相控有源逆变的原理及实现条件83
3.7.2单相桥式全控整流电路的有源逆变工作分析84
3.7.3三相桥式全控整流电路的有源逆变工作分析85
3.7.4逆变颠覆与最小逆变角的限制87
3.8整流电路的谐波和功率因数88
3.8.1整流电路的谐波分析88
3.8.2整流电路的功率因数92
本章小结94
习题与思考题95
第4章逆变电路97
4.1概述97
4.1.1逆变电路的概念97
4.1.2逆变原理98
4.1.3晶闸管电路的换流方式98
4.1.4逆变电路的分类99
4.1.5逆变电路的性能指标100
4.2方波逆变电路101
4.2.1单相电压型方波逆变电路101
4.2.2三相桥式电压型方波逆变电路104
4.2.3单相桥式电流型方波逆变电路110
4.2.4三相桥式电流型方波逆变电路114
4.2.5方波逆变电路存在的问题116
4.3多重逆变电路和多电平逆变电路117
4.3.1多重逆变电路117
4.3.2多电平逆变电路119
4.4逆变电路的脉宽调制(PWM)控制技术120
4.4.1综述120
4.4.2电压正弦PWM(SPWM)控制技术121
4.4.3SPWM逆变电路的谐波分析128
4.4.4提高直流电压利用率和减少开关次数的方法130
4.4.5SPWM模式优化132
4.5PWM跟踪控制技术134
4.5.1滞环跟踪控制技术134
4.5.2固定开关频率型跟踪控制技术136
4.6空间电压矢量PWM控制技术136
4.6.1电路结构、空间矢量及其运动轨迹137
4.6.2期望空间电压矢量的合成140
4.6.3三相SVPWM逆变电路的特点141
4.7PWM整流电路141
4.7.1传统整流电路存在的问题141
4.7.2电压型桥式PWM整流电路143
4.7.3电流型PWM整流电路148
4.7.4PWM整流电路的控制149
本章小结150
习题与思考题150
第5章直流直流变换电路152
5.1概述152
5.2直流直流变换电路的工作原理及控制方式153
5.2.1工作原理153
5.2.2控制方式154
5.3直流直流变换电路的基本电路155
5.3.1降压斩波电路156
5.3.2升压斩波电路159
5.3.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路162
5.3.4Sepic斩波电路和Zeta斩波电路164
5.4带隔离的单管直流直流变换电路165
5.4.1正激电路166
5.4.2反激电路168
5.5双向直流直流变换电路和多相多重斩波电路169
5.5.1电流双向直流直流变换电路169
5.5.2桥式可逆斩波电路170
5.5.3多相多重斩波电路172
5.6软开关技术173
5.6.1软开关的概念173
5.6.2软开关电路的分类174
5.6.3典型的软开关应用电路176
本章小结178
习题与思考题179
第6章交流交流变换电路181
6.1概述181
6.2交流调压电路182
6.2.1相控单相交流调压电路182
6.2.2相控三相交流调压电路186
6.3斩控式交流调压电路190
6.3.1单相斩控式交流调压电路190
6.3.2三相斩控式交流调压电路191
6.4其他交流电力控制电路191
6.4.1交流调功电路191
6.4.2交流电力电子开关192
6.5交交变频电路193
6.5.1单相相控交-交变频电路194
6.5.2三相相控交-交变频电路198
6.5.3矩阵式交-交变频电路200
本章小结205
习题与思考题205
第7章电力电子技术的仿真207
7.1概述207
7.2Simulink的模型库浏览器207
7.3Simulink仿真步骤210
7.4驱动模块216
7.5电力电子变换电路的仿真219
7.5.1交流-直流变换电路的仿真219
7.5.2直流-直流变换电路的仿真226
7.5.3直流-交流变换电路的仿真227
7.5.4交流-交流变换电路的仿真233
本章小结239
第8章电力电子装置中的磁元件及主电路设计240
8.1概述240
8.2磁性材料和电力电子装置中的常用磁元件241
8.2.1磁性材料的工作状态241
8.2.2几种常用磁性材料242
8.2.3电力电子装置中的常用磁元件242
8.3磁元件设计246
8.3.1变压器的设计246
8.3.2电抗器的设计248
8.3.3磁元件的设计举例250
8.4相控整流主电路参数的计算和设计253
8.4.1整流变压器参数的计算253
8.4.2整流器件的选择257
8.4.3电抗器参数的计算258
8.5交直交通用变频器主电路的设计261
8.6直直变换器主电路参数的计算与设计265
8.6.1变压器的计算与设计265
8.6.2输出滤波器的计算与设计266
8.6.3开关器件及二极管的计算与设计267
本章小结268
习题与思考题268
第9章电力电子技术的应用269
9.1在交流直流传动电力机车牵引系统中的应用269
9.1.1国产交流直流传动电力机车主电路的特征269
9.1.2典型相控电力机车牵引传动系统主电路的分析270
9.2在交流直流交流传动电力机车牵引系统中的应用274
9.2.1在CRH系列动车组电力传动系统中的应用274
9.2.2在“和谐”系列电力机车中的应用281
9.3在城市轨道车辆中的应用287
9.3.1斩波电路在城市轨道交通中的应用288
9.3.2地铁车辆直流传动系统主电路的分析289
9.3.3城市轨道车辆交流牵引系统的分析292
9.3.4城市轨道车辆辅助电源系统的分析294
本章小结297
习题与思考题297
参考文献298
内容摘要
“电力电子技术”课程是高等院校电气工程类、自动化类及相关专业的一门重要的专业基础课。本书的编写针对本科生教学的特点，强调了基本概念、分析方法和基础知识的理解和掌握；在体现新技术的一些进展的同时，避免了新技术、新理论的简单罗列；按照从元器件、电路到系统的原则精选了内容，保持了体系的完整性。
本书详细介绍了AC-DC变换电路（整流和有源逆变电路）等应用广泛的电力电子变换电路，在保留一定的晶闸管相控变流技术内容的同时。较为突出地反映了以全控器件为主的PWM理论体系，并较为系统地介绍了电力电子器件。考虑到当前特色专业和很好工程师人才培养模式的转变，增加了电力电子技术仿真、电力电子装置设计及行业应用的内容，为电力电子技术的应用与研究提供了理论和技术基础。本书有配套的电子课件，可赠送给任课教师使用。
本书可作为高等院校电气工程类、自动化类及车辆工程等相关专业的本科生教材，也可供从事电力电子技术和相关研究的工程技术人员参考。
精彩内容
前言电能作为当今最重要的能源形式，使用最方便、应用最广泛。面对全球性的能源危机和环境问题，节约用电，减少电力生产和使用过程对环境的破坏，提高电能变换系统和装置的效率，减少它们的不良影响，已日益重要。因此，以电能变换为研究对象的电力电子技术学科应运而生，发展迅速，并成为了国民经济建设中的一个关键的基础性技术。“电力电子技术”课程是高等院校电气工程类、自动化类及相关专业的一门重要的专业基础课。课程的应用性、实践性很强，其教学对学生实践能力的提高、启发学生创新性思维具有重要意义。 本书是作者根据从事电力电子技术教学与科研工作的体会，并在学习、研究国内外本科和研究生相关教材及参考文献的基础上，针对目前专业基础课程教学需要而编写的教材。针对本科生教学的特点，本书强调基本概念、分析方法和基础知识的理解和掌握；在体现新技术的一些进展的同时，避免了新技术、新理论的简单罗列；按照从元器件、电路到系统的原则精选了内容，保持了体系的完整性。 本书具有以下特色： 1)编写的理念上，以发展学生思考能力为本，注重分析电路能力的提高；坚持把工程科学基础和电力电子专业知识揉合在一起进行讲述。 2)在系统讲述基本理论及基本概念的同时，重点阐述器件应用；仍然把晶闸管整流电路作为基础，后续突出反映以全控型器件为主的PWM理论体系。 3)内容通俗易读，文字流畅，概念清晰，叙述深入浅出；每章配有学习指导、本章小结和习题与思考题，内容体系完整、实用。 4)教材配有多媒体课件和系统仿真技术章节，方便授课教师使用现代信息技术教学。 5)理论结合实际，以工程师和教授的双重眼光认识和看待这些技术；既有概念清晰的原理介绍，又有切合实际的电力电子装置的设计及应用，还有作者在实践中得来的独特见解。 6)应用内容突出行业特色。 由于ACDC变换电路是应用最为广泛的一种电路，也是电力电子电路的基础，因此，本书在保留一定的晶闸管相控变流技术内容的同时，较为突出地反映了以全控器件为主的PWM理论体系，并较为系统地阐述了电力电子器件、ACDC变换电路(整流和有源逆变电路)、DCAC变换电路(无源逆变电路)以及PWM理论、DCDC变换电路、ACAC变换电路等基本内容。考虑到当前特色专业和卓越工程师人才培养模式的转变，本书增加了电力电子技术仿真、电力电子装置设计及行业应用的内容，为电力电子技术的应用与研究提供了理论和技术基础。 本书由高锋阳主编，并编写了、2、3、5、6章；任刚参与了编写提纲制定和统稿，并对应用部分进行审稿；王黎编写了第4、7章和第5章的56节；王保民编写了第8、9章；杨剑峰参与了第3章的编写。赵峰、田铭兴、张蕊萍对本书进行了详细、全面的审核，并提出了许多建设性的意见。本书编写时引用了众多国内外同行的著作、文献，在此表示衷心的感谢。 由于水平有限，书中难免有疏漏和不妥之处，恳请读者批评指正。 本书可作为高等院校电气工程类、自动化类、车辆工程等相关专业的本科生教材，也可供从事电力电子技术和相关研究的工程技术人员参考。 编者
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