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绪论1

第1章 电力电子器件4

1.1 功率二极管5

1.1.1 功率二极管的结构和工作原理5

1.1.2 功率二极管的特性和主要参数5

1.2 晶闸管7

1.2.1 晶闸管的结构和工作原理7

1.2.2 晶闸管的特性和主要参数9

1.2.3 晶闸管的门极驱动电路和缓冲电路12

1.2.4 晶闸管的派生器件13

1.3 可关断晶闸管15

1.3.1 可关断晶闸管的结构和工作原理16

1.3.2 可关断晶闸管的特性和主要参数17

1.3.3 可关断晶闸管的安全工作区19

1.3.4 可关断晶闸管的门极驱动电路和缓冲电路19

1.4 双极型功率晶体管22

1.4.1 双极型功率晶体管的结构和工作原理22

1.4.2 双极型功率晶体管的特性和主要参数23

1.4.3 双极型功率晶体管的安全工作区25

1.4.4 双极型功率晶体管的驱动电路和缓冲电路28

1.5.1 功率场效应晶体管的结构和工作原理35

1.5 功率场效应晶体管35

1.5.2 功率场效应晶体管的特性和主要参数36

1.5.3 功率场效应晶体管的门极驱动电路和缓冲电路39

1.6 绝缘栅双极型晶体管42

1.6.1 绝缘栅双极型晶体管的结构和工作原理42

1.6.2 绝缘栅双极型晶体管的特性和主要参数43

1.6.3 绝缘栅双极型晶体管的驱动电路45

1.7 其他新型电力电子器件47

1.7.1 静电感应晶体管47

1.7.2 静电感应晶闸管49

1.7.3 MOS栅控晶闸管50

1.7.4 集成门极换向晶闸管51

1.7.5 功率集成电路52

1.8 电力电子器件的串联与并联技术53

1.8.1 晶闸管的串并联53

1.8.2 可关断晶闸管的串并联55

1.8.3 双极型功率晶体管的串并联56

1.8.4 功率场效应晶体管的串并联57

1.8.5 绝缘栅双极型晶体管的串并联58

小结58

习题59

第2章 可控整流器与有源逆变器60

2.2 单相半波可控整流器61

2.2.1 电阻性负载61

2.1 引言61

2.2.2 电感性负载64

2.2.3 电感性负载加续流二极管65

2.3 单相桥式全控整流器67

2.3.1 电阻性负载67

2.3.2 电感性负载68

2.4 三相半波可控整流电路73

2.4.1 电阻性负载73

2.4.2 电感性负载75

2.4.3 三相半波共阳极接法的可控整流电路76

2.5 三相全控桥式整流电路77

2.5.1 电阻性负载78

2.5.2 电感性负载80

2.5.3 其他形式的大功率可控整流电路82

2.6 变压器漏抗对整流电路的影响83

2.7 有源逆变电路85

2.7.1 逆变的概念85

2.7.2 三相桥式有源逆变电路86

2.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制87

2.8 晶闸管触发电路89

2.8.1 晶闸管对触发电路的要求89

2.8.2 同步信号为锯齿波的触发电路89

2.8.3 集成触发电路93

2.8.4 触发电路的定相94

2.9 晶闸管－直流电动机系统的机械特性96

2.9.1 工作于整流状态时96

2.9.2 工作于有源逆变状态时98

2.10 整流电路的谐波99

2.10.1 谐波分析基础99

2.10.2 带电感性负载时可控整流电路交流侧谐波分析100

2.10.3 整流输出电压和电流的谐波分析101

小结103

习题103

第3章 交流－交流变换器105

3.1.1 相位控制的单相交流调压电路106

3.1 交流调压电路106

3.1.2 相位控制的三相交流调压电路109

3.1.3 晶闸管交流调功器和交流开关115

3.1.4 交流斩波调压电路116

3.1.5 矩阵变换器119

3.2 交－交变频电路122

3.2.1 单相交－交变频电路122

3.2.2 三相交－交变频电路125

3.3 晶闸管交－交变换器的应用126

3.3.1 晶闸管交流调压应用电路126

3.3.2 晶闸管交流调功器应用电路128

3.3.3 晶闸管交流开关应用电路129

小结131

习题132

第4章 直流－直流变换器135

4.1 引言136

4.2 直流－直流变换器的控制136

4.3 降压变换器138

4.3.1 电流连续模式时的工作情况138

4.3.2 电流连续和断续模式的边界140

4.3.3 电流断续模式时的工作情况141

4.3.4 输出电压纹波143

4.4 升压变换器144

4.4.1 电流连续模式时的工作情况145

4.4.2 电流连续与断续模式的边界146

4.4.3 电流断续模式时的工作情况147

4.4.4 寄生元件的影响148

4.4.5 输出电压纹波149

4.5 降压－升压复合型变换器150

4.5.1 电流连续模式时的工作情况150

4.5.2 电流连续和电流断续模式的边界151

4.5.3 电流断续模式时的工作情况152

4.5.5 输出电压纹波154

4.5.4 寄生元件的影响154

4.6 全桥式直流－直流变换器155

4.6.1 双极性PWM控制方式156

4.6.2 单极性PWM控制方式158

4.7 直流－直流变换器的比较161

4.8 直流开关电源的应用162

4.8.1 带有电气隔离的直流－直流变换器162

4.8.2 开关模式直流电源的控制165

4.8.3 直流电源的保护165

4.8.4 直流电源设计中的一些问题167

小结168

习题169

第5章 交流－直流－交流变换器170

5.1 引言171

5.2 电压型与电流型变换器171

5.2.1 电压型变换器171

5.2.2 电流型变换器176

5.3 电压型变换器与电流型变换器的比较177

5.4 脉宽调制逆变器178

5.4.1 正弦脉宽调制（SPWM）原理及其优点179

5.4.2 同步调制和异步调制181

5.4.3 SPWM波形的生成184

5.4.4 微机控制和专用集成电路188

习题189

小结189

第6章 电力电子技术应用中的一些问题190

6.1 变换器的保护191

6.1.1 过压保护191

6.1.2 过流保护194

6.1.3 电压上升率及电流上升率的限制196

6.2 器件的热传导和散热器的选择197

6.2.1 电力电子器件的温度197

6.2.2 热传导197

6.2.3 电力电子器件的功率损耗201

6.2.4 散热器203

6.3 谐振开关技术204

6.3.1 开关模式变换与谐振开关模式的比较204

6.3.2 谐振变换器的分类205

6.3.3 零电流准谐振开关电路206

6.3.4 零电压准谐振开关电路208

6.3.5 ZCS与ZVS拓扑结构的比较209

6.3.6 谐振开关技术的发展210

小结211

习题211

第7章 电力电子的MATLAB仿真212

7.1.1 Simulink工具箱简介213

7.1 MATLAB Simulink/Power System工具箱及应用简介213

7.1.2 电力系统（PowerSystem）工具箱简介216

7.1.3 Simulink和PowerSystem的模型窗口220

7.1.4 Simulink和PowerSystem模块的基本操作223

7.1.5 Simulink/PowerSystem系统模型的操作226

7.1.6 Simulink/PowerSystem子系统的建立228

7.1.7 Simulink/PowerSystem系统的仿真228

7.2 典型电力电子器件的仿真模型及仿真实例232

7.2.1 晶闸管的仿真模型及仿真实例232

7.2.2 可关断晶闸管的仿真模型及仿真实例235

7.2.3 绝缘栅双极型晶体管元件的仿真模型及应用实例238

7.2.4 场效应晶体管的仿真模型及应用实例241

7.3 电力电子变换器中典型环节的仿真模型245

7.3.1 同步6脉冲触发器的仿真模型245

7.3.2 PWM发生器的仿真模型246

7.3.3 通用变换器桥的仿真模型249

7.4 典型电力电子变换器的应用仿真250

7.4.1 晶闸管三相桥式整流器及应用仿真250

7.4.2 晶闸管交流调压器及应用仿真253

7.4.3 晶闸管交－交变频器及应用仿真254

7.4.4 晶闸管有源逆变器的仿真260

7.4.5 绝缘栅双极型晶体管构成的直流变换器的应用仿真265

小结269

参考文献270