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0绪论1

0.1电力电子技术的内容1

0.2利用开关器件实现电力变换的基本原理2

0.3电力变换对开关器件的要求5

0.4电力电子技术的发展6

0.5电力电子技术的应用领域和重要作用7

0.6本课程的性质、分析方法和学习要求8

习题和思考题8

1晶闸管及其可控整流电路（AC/DC变换）9

1.1普通晶闸管9

1.1.1晶闸管结构9

1.1.2晶闸管的工作原理9

1.1.3晶闸管特性12

1.1.4晶闸管主要参数13

1.2晶闸管器件的串并联18

1.2.1晶闸管器件的串联运行18

1.2.2晶闸管器件的并联运行20

1.3单相半波可控整流电路22

1.3.1电阻负载22

1.3.2电阻电感负载24

1.3.3带续流二极管的电阻电感负载26

1.3.4电容性负载27

1.4单相桥式可控整流电路28

1.4.1单相全控桥式整流电路29

1.4.2单相半控桥式整流电路34

1.5三相半波可控整流电路35

1.5.1三相半波不可控整流电路36

1.5.2三相半波电阻负载可控整流电路36

1.5.3三相半波感性负载可控整流电路39

1.5.4六相半波可控整流电路41

1.6三相桥式可控整流电路42

1.6.1共阴极接法与共阳极接法42

1.6.2三相全控桥式整流电路42

1.6.3三相半控桥式整流电路49

1.7反电势负载54

1.7.1晶闸管整流电路反电势负载时的工作情况54

1.7.2反电势负载的特点55

习题和思考题55

2变流器运行58

2.1换流重叠角58

2.1.1交流侧电感对三相不可控整流的影响58

2.1.2三相半波可控整流电路的换流重叠角61

2.1.3其他整流电路的换流重叠角62

2.2有源逆变63

2.2.1有源逆变产生的条件63

2.2.2三相半波可控整流电路的有源逆变65

2.2.3三相全控桥式电路的逆变工作状态68

2.3变流器外特性69

2.3.1整流器外特性69

2.3.2有源逆变器外特性70

2.4谐波71

2.4.1谐波分析72

2.4.2负载谐波的影响75

2.4.3电源中谐波的影响77

2.5功率因数79

2.5.1功率因数的基本概念79

2.5.2整流电路的功率因数80

2.5.3提高功率因数的途径82

习题和思考题85

3门极触发电路86

3.1概述86

3.1.1门极触发信号的种类86

3.1.2晶闸管对门极触发电路的要求87

3.2晶体管触发电路88

3.2.1正弦波同步、锯齿波移相的晶体管触发电路88

3.3集成触发器91

3.3.1集成触发器原理及应用91

3.3.2集成触发器类型93

3.4数字触发器94

3.4.1由硬件构成的数字触发器95

3.4.2微机数字触发器96

3.5触发器的定相99

3.5.1概述99

3.5.2触发器的定相方法99

习题和思考题102

4交流调压和交交变频（AC/AC变换）103

4.1交流调压103

4.1.1单相交流调压103

4.1.2三相交流调压107

4.1.3异步电动机的软起动109

4.1.4晶闸管交流调功器111

4.1.5双向晶闸管112

4.2交交变频器114

习题和思考题121

5全控型电力半导体器件123

5.1门极可关断晶闸管（GTO）123

5.1.1结构特点和关断原理123

5.1.2主要参数124

5.1.3缓冲电路125

5.1.4对门极信号的要求127

5.1.5门极驱动电路129

5.2大功率晶体管（GTR）130

5.2.1特性和参数130

5.2.2安全工作区132

5.2.3缓冲电路和续流二极管的影响135

5.2.4开关特性138

5.2.5驱动电路141

5.3电力场效应晶体管（P-MOSFET）145

5.3.1结构和工作原理146

5.3.2静态特性和参数146

5.3.3动态特性和参数148

5.3.4功率MOSFET的特点149

5.3.5功率MOSFET的驱动电路151

5.4绝缘栅双极晶体管（IGBT）152

5.4.1结构特点152

5.4.2有关特性153

5.4.3驱动电路154

5.5其他全控型电力电子器件155

5.5.1静电感应晶体管（SIT）155

5.5.2静电感应晶闸管（SITH）156

5.5.3金属氧化物可控晶闸管（MCT）157

5.5.4集成门极换流晶闸管（IGCT）158

5.5.5注入增强栅晶体管（IEGT）160

5.6模块和智能功率模块（IPM）160

5.6.1 GTR模块160

5.6.2其他功率模块161

5.6.3智能功率模块（IPM）162

5.7电力电子器件发展概貌163

5.7.1现代电力半导体器件的水平163

5.7.2各种装置的容量及频率范围164

5.8电力半导体器件和装置的保护164

5.8.1常规的过压、过流保护165

5.8.2用电子线路实施保护169

习题和思考题172

6直流变换器（DC/DC变换）174

6.1斩波原理和控制方式174

6.1.1斩波原理174

6.1.2控制方式175

6.2直流变换器的基本电路176

6.2.1降压式（Buck）变换器176

6.2.2升压式（Boost）变换器177

6.2.3升/降压式（Buck-Boost）变换器178

6.2.4其他形式的基本变换电路179

6.3负载为直流电动机时的斩波器结构179

6.3.1单象限斩波器179

6.3.2两象限斩波器180

6.3.3四象限斩波器181

6.4输入与输出隔离的直流变换器183

6.4.1单端反激式183

6.4.2单端正激式185

6.4.3推挽式186

6.4.4半桥式186

6.4.5全桥式187

6.4.6同步整流187

6.5直流PWM的控制188

习题和思考题191

7无源逆变和直交变频（DC/AC变换）192

7.1概述192

7.1.1逆变与变频的含义192

7.1.2逆变和变频的两种类型192

7.2负载换流逆变器194

7.2.1晶闸管的换流194

7.2.2 RLC串联谐振逆变器196

7.3逆变器的谐波和调压200

7.3.1输出波形中的谐波含量200

7.3.2输出电压的调节200

7.3.3逆变器的多重化201

7.4脉宽调制（PWM）逆变器204

7.4.1正弦脉宽调制（SPWM）原理204

7.4.2 PWM逆变器及其优点207

7.5 PWM控制技术209

7.5.1调制法209

7.5.2指定谐波消除法（SHEPWM）215

7.5.3跟踪型PWM（SHBPWM）216

7.5.4电压空间矢量PWM（SVPWM）218

7.6中高压变频器220

7.6.1逆变器结构221

7.6.2整流装置224

习题和思考题226

8软开关技术228

8.1硬开关与软开关228

8.1.1开关高频化的好处228

8.1.2硬开关存在的问题228

8.1.3问题的解决途径229

8.2软开关的种类229

8.3软开关技术的实现230

8.3.1谐振型变换器（RSC）230

8.3.2软开关PWM变换器232

8.3.3零转换PWM变换器232

8.4软开关电路举例233

8.4.1 BUCK ZCS-PWM变换器233

8.4.2 BOOST ZVT-PWM变换器234

8.4.3谐振直流环（RDCL）逆变器236

习题和思考题237

9电力电子技术的应用238

9.1电动机调速238

9.1.1直流电动机调速238

9.1.2直流可逆电路238

9.1.3交流电动机串级调速240

9.1.4交流电动机变频调速241

9.2电力控制补偿器243

9.3无触点开关244

9.4电加热246

9.5电压调节248

9.6不间断电源（UPS）249

9.7电化学250

9.8高压直流输电251

9.9蓄电池充电机252

9.10开关电源253

9.11电子镇流器254

9.12其他应用领域255

习题和思考题256

参考文献258