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0绪论1

0.1概述1

0.2电力电子器件3

0.3电力电子器件今后的发展方向4

0.4电能变换的基本类型5

0.5电力电子技术的发展6

0.6电力电子技术的应用9

0.7课程性质与学习方法15

1电力电子器件16

1.1电力电子器件的特点与分类16

1.1.1电力电子器件的特点16

1.1.2电力电子器件的分类16

1.2功率二极管17

1.2.1功率二极管的主要类型17

1.2.2 PN结型功率二极管基本结构、工作原理和基本特性18

1.2.3肖特基势垒二极管20

1.2.4功率二极管的主要参数21

1.3晶闸管及派生器件21

1.3.1晶闸管的结构和工作原理21

1.3.2晶闸管的工作特性及主要参数23

1.3.3晶闸管的触发29

1.3.4派生晶闸管器件30

1.4门极可关断晶闸管（GTO）31

1.4.1 GTO的结构和工作原理31

1.4.2 GTO的特性及主要参数33

1.4.3 GTO的驱动电路36

1.4.4 GTO的最大可关断阳极电流和电流关断增益37

1.5功率晶体管（GTR）38

1.5.1 GTR的结构和工作特性38

1.5.2 GTR的特性及主要参数38

1.5.3 GTR的驱动电路41

1.5.4 GTR的二次击穿现象和安全工作区41

1.6功率场效应晶体管（Power MOSFET）41

1.6.1 Power MOSFET的结构和工作原理42

1.6.2 Power MOSFET的特性及主要参数43

1.6.3 Power MOSFET的驱动电路44

1.6.4 Power MOSFET的防静电击穿保护45

1.7绝缘栅双极型晶体管（IGBT）45

1.7.1 IGBT的结构和工作原理45

1.7.2 IGBT的特性及主要参数46

1.7.3 IGBT的驱动电路48

1.7.4 IGBT的擎住效应和安全工作区49

1.8其他新型电力电子器件49

1.8.1静电感应晶体管（SIT）49

1.8.2静电感应晶闸管（SITH）51

1.8.3 MOS控制晶闸管（MCT）53

1.8.4集成门极换流晶闸管（IGCT）55

1.8.5注入增强型门极换流晶体管（IEGT）56

1.8.6功率集成电路和智能功率模块（PIC&IPM）57

本章小结61

习题与思考题61

2直流-直流变换电路62

2.1降压斩波电路62

2.1.1电流连续模式时的工作情况63

2.1.2电流断续模式时的工作情况64

2.2升压斩波电路66

2.2.1电流连续模式时的工作情况66

2.2.2电流断续模式时的工作情况67

2.3升降压复合斩波电路69

2.3.1电流连续模式时的工作情况69

2.3.2电流断续模式时的工作情况70

2.4库克电路72

2.4.1库克电路稳态工作过程分析72

2.4.2库克电路基本输入输出关系74

2.5 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路75

2.6复合型DC-DC斩波电路76

2.6.1二象限DC-DC斩波电路76

2.6.2四象限DC-DC斩波电路77

2.6.3多相多重DC-DC斩波电路78

2.7带隔离的直流-直流变换电路79

2.7.1正激电路79

2.7.2反激电路81

2.7.3半桥式隔离的降压电路81

2.7.4全桥式隔离的降压电路82

2.7.5推挽电路83

2.7.6全波整流电路和全桥整流电路84

本章小结85

习题与思考题85

3交流-直流变换电路（含有源逆变电路）87

3.1不可控整流电路87

3.1.1单相不可控整流电路87

3.1.2三相不可控整流电路91

3.2单相可控整流电路93

3.2.1单相半波可控整流电路93

3.2.2单相桥式全控整流电路98

3.2.3单相全波可控整流电路103

3.2.4单相桥式半控整流电路104

3.3三相半波可控整流电路108

3.3.1三相半波共阴极组可控整流电路带电阻性负载109

3.3.2三相半波共阴极组可控整流电路带阻感性负载112

3.3.3三相半波共阴极组可控整流电路带反电动势负载114

3.3.4三相半波共阳极组可控整流电路114

3.4三相桥式全控整流电路115

3.4.1三相桥式全控整流电路带电阻性负载116

3.4.2三相桥式全控整流电路带阻感性负载120

3.5三相桥式半控整流电路122

3.5.1三相桥式半控整流电路带电阻性负载122

3.5.2三相桥式半控整流电路带阻感性负载123

3.6变压器漏感对整流电路的影响123

3.6.1换流期间的电压电流波形124

3.6.2换相压降△Ud的计算125

3.6.3换相重叠角γ的计算125

3.7有源逆变电路128

3.7.1逆变的概念128

3.7.2三相半波有源逆变电路129

3.7.3实现有源逆变的条件130

3.7.4三相桥式有源逆变电路130

3.7.5有源逆变失败的原因与最小逆变角的限制131

3.8晶闸管的相控触发电路与同步问题133

3.8.1单结晶体管移相触发电路133

3.8.2同步信号为锯齿波的触发电路138

3.8.3集成触发电路142

3.8.4触发电路的定相143

3.9整流电路的谐波和功率因数147

3.9.1谐波和无功功率分析基础148

3.9.2带阻感性负载时可控整流电路交流侧谐波和功率因数分析150

3.10大功率可控整流电路152

3.10.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路152

3.10.2多重化整流电路156

本章小结160

习题与思考题161

4直流-交流变换电路164

4.1逆变电路的基本原理及换流方式165

4.1.1电网换流165

4.1.2负载谐振式换流166

4.1.3强迫换流166

4.2逆变电路的类型168

4.3电压型逆变电路170

4.3.1电压型单相逆变电路170

4.3.2电压型三相逆变电路172

4.4电流型逆变电路176

4.4.1电流型单相逆变电路176

4.4.2电流型三相逆变电路180

4.5多重逆变电路和多电平逆变电路182

4.5.1多重逆变电路182

4.5.2多电平逆变电路185

4.6正弦脉宽调制（SPWM）逆变电路187

4.6.1 SPWM基本原理187

4.6.2单极性调制与双极性调制189

4.6.3同步调制和异步调制192

4.6.4 SPWM波的生成193

4.6.5电流滞环控制SPWM197

本章小结198

习题与思考题200

5交流-交流变换电路201

5.1交流调压电路201

5.1.1单相交流调压电路203

5.1.2三相交流调压电路207

5.1.3其他交流电力控制电路211

5.2交-交变频电路214

5.2.1三相输入-单相输出交-交变频电路214

5.2.2三相输入-三相输出交-交变频电路221

5.3矩阵式交-交变频电路224

本章小结228

习题与思考题228

6谐振软开关技术229

6.1谐振软开关的基本概念229

6.1.1谐振开关的基本概念229

6.1.2谐振开关的分类231

6.2准谐振电路232

6.2.1零电压开关准谐振电路232

6.2.2零电流开关准谐振电路233

6.2.3谐振直流环235

6.3 PWM软开关电路236

6.3.1零开关PWM软开关电路236

6.3.2零转换PWM软开关电路240

本章小结245

习题与思考题245

7电力电子技术应用中的一些问题246

7.1电力电子器件的保护246

7.1.1过电压保护246

7.1.2过电流保护248

7.1.3电压上升率及电流上升率的限制248

7.2电力电子器件的串并联技术与系统容量扩展249

7.2.1晶闸管的串并联应用249

7.2.2 GTO的串并联应用251

7.2.3 Power MOSFET的串并联应用254

7.2.4 IGBT的串并联应用256

7.3电力电子器件的功耗、散热器及冷却258

7.3.1电力电子器件的功率损耗258

7.3.2散热器260

7.3.3冷却261

8电力电子电路的计算机仿真262

8.1建模与仿真262

8.2常用仿真软件及其特点263

8.2.1常用工具263

8.2.2通用电路仿真软件265

8.2.3基于理想开关模型的专用仿真软件266

8.3典型电力电子器件的仿真模型及仿真实例268

8.3.1 MATLAB Simulink/Power System工具箱简介268

8.3.2晶闸管的仿真模型及仿真实例276

8.3.3晶闸管三相桥式整流器的仿真279

参考文献283