現代電力電子技術[清華大學出版社]

本書重點介紹電力電子器件的基本結構、工作原理和工作特性，同時詳細介紹了電力電子技術中的四大類變換電路，分別是直流交流、直流直流、交流直流、交流交流變換電路，並輔以一系列計算機仿真實例。本書共7章，第1章緒論，第2章介紹各種不同類型的電力電子器件，隨後第3～6章依次介紹四大類基本電力電子變換電路，第7章通過計算機仿真實例介紹開關穩壓電源和SPWM逆變器的工作原理並進行波形分析。 本書重點突出，套用性強，適用於電氣工程及其自動化專業、自動化專業及其他相關專業的本科生，並可用作相關專業研究生的參考書，也可供從事電力電子變換和控制的相關工程技術人員使用。

前言

電力電子學電力電子變換和控制技術是高等工科院校電氣工程及其自動化、自動化以及機電一體化等專業學生必修的一門專業基礎課。
電力電子技術橫跨電力、電子和控制三個領域，是現代電子技術的基礎之一，是弱電對強電實現控制的橋樑和紐帶，也是從事相關工作的專業技術人員所必須掌握的知識之一。
本書共7章。第1章緒論，主要介紹電力電子技術的概念，電能變換及控制的方法，電力電子技術的發展及特點。第2章講述電力電子器件，介紹各類半導體電力電子器件的基本工作原理和工作特性。第3～6章分別介紹整流電路、直流斬波電路、逆變電路、交流調壓和變頻電路的基本工作原理和特性，包括單相三相可控整流電路、有源逆變電路、直流斬波電路、複合斬波電路、無源逆變電路、脈寬調製型（PWM）逆變電路、交流調壓電路、交交變頻電路等，每章後面都套用MATLAB仿真軟體對相關電路進行仿真，使廣大讀者能夠清晰並直觀地掌握電路特性。第7章電力電子技術的套用與實訓，詳細介紹開關穩壓電源和SPWM逆變器的MATLAB設計與仿真。套用MATLAB仿真套用軟體，讀者能夠建立模型並仿真，利用計算機觀察電路的仿真運行狀態，加深對理論分析結果的理解，同時增強對知識的吸收。
本書內容的選取原則是： 以電工、電子學和控制理論最基本的原理為起點，完整、系統地講述電力電子變換和控制技術的基本知識、新技術的發展和套用前景。
本書編寫注意文字流暢、概念清晰、敘述深入淺出，便於學生閱讀。除第1章及第7章外每章均有小結，有利於複習。
編寫分工為： 上海工程技術大學李媛媛副教授編寫第1、2、6、7章，王宇嘉副教授編寫第3、5章，張穎副教授編寫第4章。上海工程技術大學張莉萍教授為本書的主審。在本書編寫的過程中，得到了學院領導和相關教師的支持和幫助，編者對所有給予本書幫助的老師表示衷心的感謝，也向為本書編寫整理付出辛勤勞動的碩士研究生閆華山、劉學晶同學，向進行仿真程式調試的魏然、黃牡丹、喬木、王晶晶等同學表示感謝。
由於時間倉促，編者水平有限，殷切希望各校教師、學生、專業技術人員以及廣大讀者對本書的內容、結構及疏漏、錯誤之處給予批評、指正。

編者2014年3月

目錄

第1章緒論1
1.1電力電子技術概述1
1.2電能變換及控制的方法1
1.3電力電子技術的發展史2
1.4電力電子技術的特點3
1.5電力電子技術的套用4
第2章電力電子器件7
2.1電力電子器件概述7
2.2電力二極體8
2.2.1電力二極體的基本結構與工作原理8
2.2.2電力二極體的基本特性10
2.2.3電力二極體的主要參數11
2.2.4電力二極體的主要類型12
2.3電力電晶體12
2.3.1電力電晶體的基本結構與工作原理13
2.3.2電力電晶體的工作特性13
2.3.3電力電晶體的主要參數16
2.4晶閘管17
2.4.1晶閘管的基本結構與工作原理17
2.4.2晶閘管的工作特性18
2.4.3晶閘管的主要參數21
2.4.4晶閘管的主要類型23
2.5電力MOS場效應電晶體26
2.5.1電力MOSFET的基本結構與工作原理26
2.5.2電力MOSFET的工作特性27
2.5.3電力MOSFET的主要參數29
2.6絕緣柵雙極型電晶體29
2.6.1IGBT的基本結構與工作原理29
2.6.2IGBT的工作特性30
2.6.3IGBT的擎住效應31
2.7其他新型電力電子器件33
2.8電力電子器件驅動與保護電路34
2.8.1晶閘管SCR的觸發驅動器34
2.8.2GTO的觸發驅動器35
2.8.3電晶體的驅動器36
2.8.4MOSFET和IGBT的驅動器37
2.8.5電力電子器件的緩衝電路38
2.8.6過電流保護和過電壓保護40
2.9初識MATLAB仿真模組中的電力電子器件42
本章小結43
第3章整流電路44
3.1概述44
3.2單相可控整流電路44
3.2.1單相半波可控整流電路44
3.2.2單相橋式全控整流電路48
3.2.3單相橋式半控整流電路51
3.3三相可控整流電路54
3.3.1三相半波可控整流電路54
3.3.2三相全波可控整流電路65
3.4有源逆變電路72
3.4.1整流與逆變的關係72
3.4.2電源間能量的變換關係72
3.4.3有源逆變電路的工作原理73
3.4.4三相半波共陰極逆變電路75
3.5整流電路的MATLAB仿真實例77
3.5.1感容濾波的單相橋式不可控整流電路77
3.5.2電感性負載單相橋式全控整流電路79
3.5.3三相全橋不可控整流電路82
3.5.4三相全橋全控整流電路86
本章小結88
第4章直流斬波電路90
4.1概述90
4.2直流斬波電路的工作原理91
4.2.1斬波電路的基本原理91
4.2.2基本直流斬波電路92
4.3複合斬波電路104
4.3.1電流可逆斬波電路104
4.3.2橋式可逆斬波電路105
4.3.3直流直流變換電路的比較110
4.4斬波電路的MATLAB仿真實例110
4.4.1Buck降壓電路110
4.4.2Boost升壓電路111
4.4.3BuckBoost升降壓電路114
本章小結115
第5章逆變電路116
5.1逆變電路概述116
5.1.1晶閘管逆變電路的換流問題116
5.1.2逆變電路的類型119
5.2無源逆變電路124
5.2.1無源逆變電路的工作原理124
5.2.2電流型逆變電路125
5.2.3電壓型逆變電路129
5.3強迫換流式逆變電路133
5.3.1串聯二極體式電流源型逆變器結構134
5.3.2工作過程(換流機理)134
5.4脈寬調製型(PWM)逆變電路136
5.4.1基本原理137
5.4.2正弦脈寬調製方法140
5.4.3電流滯環控制PWM143
5.5逆變電路的MATLAB仿真實例144
5.5.1單相方波逆變電路144
5.5.2雙極性SPWM單相逆變器145
5.5.3倍頻SPWM逆變器147
5.5.4三相SPWM逆變器148
本章小結150
第6章交流調壓和變頻電路151
6.1交流調壓電路151
6.1.1單相交流調壓電路151
6.1.2三相交流調壓電路156
6.2交交變頻電路160
6.2.1單相交交變頻電路160
6.2.2三相交交變頻電路162
6.3MATLAB仿真實例167
本章小結170
第7章電力電子技術的套用與實訓172
7.1開關穩壓電源的MATLAB設計與仿真172
7.1.1開關電源簡介172
7.1.2開關電源的特點172
7.1.3整流穩壓開關電源MATLAB仿真173
7.2SPWM逆變器的MATLAB設計與仿真177
7.2.1SPWM逆變器的基本原理177
7.2.2SPWM調製的相關技術177
7.2.3SPWM逆變器MATLAB仿真178
參考文獻181