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目 录1

第1章 引论1

1.1 电力变换的基本原理1

1.2发展概况及意义6

1.3 电力电子变换装置应用领域8

1.4功率变换的基本类型11

第2章功率半导体器件及驱动技术15

2.0功率半导体器件的发展15

2.1 功率二极管16

2.2半控型功率器件18

2.2.1 普通晶闸管18

2.2.2 其他半控型晶闸管22

2.2.3 双向晶闸管23

2.2.4 晶闸管触发电路24

2.3双极型功率器件26

2.3.1 功率晶体管27

2.3.2 门极可关断晶闸管39

2.3.3 静电感应晶闸管47

2.4.1 功率MOSFET50

2.4单极型功率器件50

2.4.2 静电感应晶体管60

2.5复合型器件61

2.5.1 绝缘栅晶体管62

2.5.2 MOS控制晶闸管（MCT）71

2.6 功率集成电路（PIC）73

2.7新型半导体材料73

第3章AC/DC变换原理与应用75

3.0 引言75

3.1.1 单相全桥相控整流电路基本分析76

3.1相控整流电路76

3.1.2 功率、谐波及电网畸变83

3.1.3 各类相控整流拓扑88

3.2 相控整流电路工程设计举例97

3.2.1 电镀电源及其指标97

3.2.2 整流电路拓扑选择97

3.2.3 变压器漏抗的影响102

3.2.4 相控整流电路外特性105

3.2.5 带平衡电抗器的六相半波相控整流器106

3.2.6 整流变压器参数计算110

3.2.7 整流器件选择与安全使用113

3.2.8 电抗器电感值计算115

3.2.9相位控制117

3.2.10 电流（电压）闭环控制124

3.2.11 电镀电源电路原理图126

3.3单相高功率因数整流器128

3.3.1 单相高功率因数升压整流器基本电路132

3.3.2 滞后电流控制143

3.3.3 单相高功率因数降压整流器146

3.4三相高功率因数整流器150

3.4.1 三相桥式二极管整流电路151

3.4.2 单开关三相升压整流器155

3.4.3 三相电压型PWM整流器161

3.4.4 三相电流型PWM整流器168

第4章 DC/AC变换原理与应用172

4.0 引言172

4.1 有源逆变173

4.1.1 产生逆变的条件173

4.1.2 三相桥式逆变电路175

4.1.3 三相桥式逆变电路波形分析177

4.2 绕线转子异步电动机串级调速原理183

4.2.1 串级调速原理183

4.2.2 采用有源逆变的串级调速184

4.3 单相DC/AC变换189

4.3.1 单相方波逆变器原理189

4.3.2单相SPWM逆变器原理193

4.3.3 单相逆变器输出谐波分析198

4.4三相电压型逆变器199

4.4.1 三相电压型方波逆变器200

4.4.2 三相电压型SPWM逆变器基本原理206

4.5 SPWM波形调制理论208

4.5.1 术语和定义209

4.5.2 电压正弦SPWM基本调制方法213

4.6 SPWM逆变器电压、电流特征226

4.6.1 电压特征226

4.6.2 电流特征228

4.7逆变器输入级设计分析233

4.7.1 软启动电路234

4.7.2 中间滤波器设计236

4.7.3整流元件239

4.8 电压型SPWM逆变器的开关特性及改善方法241

4.8.1 开关模式241

4.8.2 GTR的开通响应243

4.8.3 GTR的关断响应246

4.8.4吸收网络250

4.8.5 联锁延时对逆变器输出波形的影响252

4.8.6 逆变器缓冲（吸收）电路255

4.9 SPWM波形生成262

4.9.1 采用微处理器生成SPWM波形的基本原理262

4.9.2 SPWM波形生成专用微处理器264

4.10 UPS及VSCF系统269

4.10.1 不间断电源（UPS）269

4.10.2 变速恒频发电系统（VSCF）273

5.0 引言275

第5章DC/AC变换在感应电机控制中的应用275

5.1 感应电动机的标量控制276

5.1.1 理论依据276

5.1.2 可用于开环运行的电压型SPWM变频调速器281

5.1.3 回馈制动装置287

5.1.4 通用变频器（VVVF）控制系统292

5.1.5 具有转差率调节的u1/f1恒定的速度闭环控制296

5.2坐标变换及感应电动机动态模型300

5.2.1 静止坐标系感应电动机数学模型300

5.2.2 坐标变换307

5.2.3 感应电动机在d,q系统的数学模型313

5.3感应电机矢量控制变频调速系统325

5.2.4基于动态模型的标量控制325

5.3.1 矢量控制的直接法327

5.3.2 矢量控制的间接法（转差频率控制）331

5.3.3 矢量控制的工程实现332

5.3.4 空间矢量SPWM波形生成原理（磁链轨迹控制）342

5.4直接转矩控制349

5.4.1 直接转矩控制的基本原理349

5.4.2研究课题351

5.5.1 模型参考自适应控制352

5.5其他控制理论在电机控制中的应用352

5.5.2滑模（变结构）控制360

5.5.3 智能控制在电机控制中的应用364

5.6 电流型逆变器及同步电机控制367

5.6.1 基本电路及运行特征368

5.6.2 强迫换流371

5.6.3 采用电流型逆变器的同步（无换向器）电机控制377

第6章AC/AC变换384

6.1交流调压器384

6.1.1 单相交流调压电路384

6.1.2 三相交流调压电路389

6.2.1 基本工作原理396

6.2相控交—交变换器396

6.2.2 三相半波及三相桥式电路398

6.2.3 控制波形生成403

6.2.4 相控式交 交变换器谐波及功率因数413

6.3矩阵式（PWM）交—交变换器414

6.3.1 矩阵式交—交变换器基本电路414

6.3.2 矩阵式正弦波调压器416

6.3.3 矩阵式变频器控制方式424

7.0 引言431

第7章谐振直流环节逆变器431

7.1 基本拓扑和工作原理433

7.2 RDCLI主回路谐振参数计算441

7.3有源钳位谐振直流环节逆变器445

7.4谐振直流环节逆变器控制450

7.5 谐振直流环节逆变器交流传动系统461

7.6谐振直流环节拓扑比较465

7.7 多谐振开关概念及其在三相大功率逆变器中467

的推广467

8.1 无变压器DC/DC变换器478

第8章 DC/DC变换及应用478

8.1.1 降压型（串联）开关稳压器479

8.1.2 升压型（并联）开关稳压器481

8.1.3 升、降压（电感储能）型开关稳压器484

8.1.4 库克（CUK）变换器485

8.1.5 桥式PWM DC/DC变换器488

8.2 悬浮输出DC/DC变换器491

8.2.1 单端反激变换器492

8.2.2单端正激变换器494

8.2.3 扩展占空比q改变单端正激变换器性能496

8.2.4单端双正激变换器503

8.2.5推挽式变换器504

8.2.6桥式变换器505

8.3 DC/DC变换器控制515

8.3.1 电压型PWM调制器515

8.3.2 电流型PWM调制器519

8.4 DC/DC变换弧焊电源524

8.4.1 焊接电弧要求及弧焊电源外特性526

8.4.2主电路设计528

8.4.3 弧焊电源控制系统设计536

参考文献548