電力電子技術（第3版）

目 錄

第0章 緒論 1
0.1 電力電子技術的概念與典型應用 1
0.1.1 電力電子技術的概念 1
0.1.2 電力電子技術的典型應用 1
0.2 電力電子技術的研究內容 4
0.2.1 電力電子器件 4
0.2.2 電能變換技術 4
0.3 電力電子技術的發展及趨勢 8
0.3.1 電力電子技術的發展概述 8
0.3.2 電力電子技術的發展趨勢 10
0.4 本書的內容簡介 12
思考題與習題 13
第1章 電力電子器件 14
1.1 電力電子器件概述 14
1.1.1 電力電子器件的基本概念 14
1.1.2 電力電子器件的開關模型
與基本特點 15
1.1.3 電力電子器件的作用 16
1.2 電力二極管 17
1.2.1 PN結的工作原理 17
1.2.2 電力二極管的工作特性 19
1.2.3 電力二極管的主要參數 21
1.2.4 電力二極管的主要類型 22
1.3 晶閘管及其派生器件 23
1.3.1 晶閘管的結構和工作原理 23
1.3.2 晶閘管的基本特性 26
1.3.3 晶閘管的主要特性參數 27
1.3.4 晶閘管的派生器件 31
1.3.5 門極可關斷晶閘管GTO 33
1.4 電力晶體管GTR 35
1.4.1 GTR的結構和基本特性 35
1.4.2 GTR的主要參數 37
1.4.3 GTR的二次擊穿現象
與安全工作區 38
1.5 電力場效應晶體管
Power MOSFET 38
1.5.1 結構和工作原理 39
1.5.2 基本特性 40
1.5.3 主要參數 41
1.6 絕緣柵雙極晶體管IGBT 43
1.6.1 IGBT的結構和工作原理 43
1.6.2 IGBT的基本特性和
主要參數 44
1.6.3 IGBT的擎住效應和
安全工作區 45
1.6.4 NPT型IGBT簡介 47
1.7 其他電力電子器件 47
1.7.1 集成門極換流晶閘管
IGCT 47
1.7.2 基於寬禁帶半導體材料的
電力電子器件 48
1.7.3 智能功率模塊與
功率集成電路 48
本章小結 49
思考題與習題 51
第2章 電力電子器件的使用 52
2.1 電力電子器件的驅動電路 52
2.1.1 晶閘管觸發電路 53
2.1.2 大功率晶體管的
基極驅動電路 54
2.1.3 電力MOSFET的
柵極驅動電路 56
2.1.5 IGBT的柵極驅動電路 57
2.2 電力電子器件的保護 58
2.2.1 過電壓的產生及
過電壓保護 58
2.2.2 過電流的產生及
過電流保護 60
2.2.3 電力電子器件的熱路及
過熱保護 62
2.2.4 緩沖電路 64
2.3 電力電子器件的串聯和
並聯使用 69
2.3.1 晶閘管的串聯和
並聯使用原則 69
2.3.2 電力MOSFET和IGBT的
串聯與並聯運行 70
2.3.3 其他器件的串聯與
並聯運行 71
本章小結 71
思考題與習題 72
第3章 直流-直流變換技術 73
3.1 DC-DC變換的基本控制方式 73
3.2 基本斬波電路 74
3.2.1 降壓斬波電路 74
3.2.2 升壓斬波電路 78
3.2.3 升降壓斬波電路 81
3.2.4 Cuk（丘克）斬波電路 82
3.2.5 Sepic和Zeta斬波電路 83
3.3 組合式斬波電路 85
3.3.1 電流可逆斬波電路 85
3.3.2 橋式可逆斬波電路 86
3.3.3 多相多重斬波電路 87
3.4 隔離型直流變換電路 88
3.4.1 正激電路 88
3.4.2 反激電路 90
3.4.3 半橋電路 92
3.4.4 全橋電路 94
3.4.5 推挽電路 95
本章小結 97
思考題與習題 97
第4章 直流-交流變換技術 99
4.1 逆變器的分類與換流方式 99
4.1.1 逆變器的分類 99
4.1.2 換流方式 100
4.2 單相方波逆變電路 100
4.2.1 電壓型單相方波
逆變電路 101
4.2.2 電流型單相方波
逆變電路 104
4.3 單相SPWM逆變技術 105
4.3.1 三角波調制法
及其控制模式 105
4.3.2 同步調制與異步調制 106
4.3.3 單極性與雙極性
SPWM模式 107
4.3.4 SPWM的自然取樣法和
規則取樣法 108
4.3.5 電流跟蹤SPWM
逆變控制技術 110
4.4 三相橋式方波逆變電路 112
4.4.1 電壓型三相逆變電路 112
4.4.2 電流型三相逆變電路 115
4.5 三相SPWM逆變技術 116
4.5.1 三相SPWM
逆變控制信號 116
4.5.2 三相SPWM逆變電路
輸出電壓波形分析 117
4.5.3 空間電壓矢量PWM
（SVPWM）控制技術 120
4.6 多重逆變電路和多電平
逆變電路 124
4.6.1 多重逆變電路 124
4.6.2 PWM逆變電路的多重化 127
4.6.3 多電平逆變電路 128
本章小結 129
思考題與習題 130
第5章 交流-直流變換技術 131
5.1 單相可控整流電路 131
5.1.1 單相全控橋式整流電路 131
5.1.2 單相全波可控整流電路 138
5.1.3 其他單相可控整流電路 141
5.2 三相可控整流電路 141
5.2.1 三相半波可控整流電路 141
5.2.2 三相橋式全控整流電路 146
5.3 變壓器漏感對整流電路的影響 153
5.3.1 換相的物理過程和
整流電壓波形 153
5.3.2 換相壓降和換相重疊角 154
5.4 可控整流電路的有源逆變
工作狀態 155
5.4.1 單相可控整流電路的
有源逆變分析 156
5.4.2 三相整流電路的
有源逆變工作狀態 158
5.4.3 逆變失敗與最小逆變角的
限制 161
5.5 可控整流電路中的
晶閘管觸發電路 162
5.5.1 KJ004集成芯片組成的
觸發電路 163
5.5.2 TC787集成芯片組成的
觸發電路 165
5.6 電容濾波的不可控整流電路 166
5.6.1 電容濾波的單相
不可控整流電路 166
5.6.2 電容濾波的三相
不可控整流電路 168
5.7 同步整流電路 169
5.8 電壓型PWM整流電路 170
5.8.1 Boost型單相APFC的
PWM整流電路 171
5.8.2 電壓型單相橋式PWM
整流電路 174
5.8.3 電壓型三相PWM
整流電路 177
本章小結 180
思考題與習題 182
第6章 交流-交流變換技術 185
6.1 交流調壓電路 185
6.1.1 單相交流調壓電路 185
6.1.2 三相交流相控調壓器 190
6.1.3 PWM斬控三相交流
調壓電路 193
6.2 交流電力控制電路 194
6.2.1 交流調功電路 194
6.2.2 交流電力電子開關 194
6.3 交-交變頻電路 195
6.3.1 單相交-交變頻電路 195
6.3.2 三相交-交變頻電路 200
6.4 矩陣式變換器 202
6.4.1 矩陣式變換器的
拓撲結構 202
6.4.2 矩陣式變換器的
控制原理 203
本章小結 206
思考題與習題 207
第7章 軟開關技術 208
7.1 軟開關的基本概念 208
7.1.1 開關過程器件損耗及
開關方式 208
7.1.2 零電壓開關與零電流開關 209
7.1.3 軟開關電路的分類 210
7.2 準諧振軟開關換流器 211
7.2.1 零電流準諧振變換器 212
7.2.2 零電壓準諧振變換器 215
7.2.3 諧振直流環逆變器 217
7.3 移相全橋零電壓開關
PWM變換器 218
7.4 全橋零電壓開關LLC
諧振變換器 220
7.4.1 全橋LLC諧振變換器的
結構 220
7.4.2 全橋LLC諧振變換器的
工作原理 221
7.5 零電壓轉換PWM變換器 222
7.6 軟開關技術新進展 224
本章小結 224
思考題與習題 224
第8章 電力電子技術應用 226
8.1 電源裝置 226
8.1.1 開關電源 226
8.1.2 不間斷電源 232
8.2 變頻器與三相SVPWM整流器 234
8.2.1 變頻器 234
8.2.2 三相SVPWM整流器 235
8.3 電力電子技術
在清潔能源中應用 239
8.3.1 太陽能系統 239
8.3.2 風能系統 241
8.3.3 燃料電池能源系統 244
8.3.4 清潔能源汽車動力系統 245
8.3.5 混合能源發電系統 247
8.4 電力電子技術
在電力系統中應用 248
8.4.1 高壓直流輸電 248
8.4.2 靜止無功發生器 249
8.4.3 電力系統的諧波抑制 250
8.5 其他應用 251
8.5.1 永磁同步電機控制系統 251
8.5.2 電子鎮流器 252
8.5.3 單級隔離型功率因數校正 253
8.5.4 環境保護 254
本章小結 255
思考題與習題 256
參考文獻 258