现代电力电子器件原理与应用技术

前言

第1章绪论

1.1什么是电力电子技术

1.2电力电子器件简介

1.3电力电子技术的发展与展望

第2章功率二极管

2.1半导体基础

2.1.1概述

2.1.2能带

2.1.3N型半导体与P型半导体

2.1.4半导体中的电流

2.1.5PN结

2.1.6PN结的反向击穿

2.1.7PN结的电容效应

2.2功率二极管

2.2.1功率二极管的性能参数

2.2.2功率二极管的稳态伏安特性

2.2.3PIN功率二极管的开关特性

2.2.4快速恢复二极管的开通关断特性

2.2.5改善二极管反向恢复特性的方法

2.2.6功率二极管的分类

2.3功率碳化硅肖特基二极管在高频Boost功率因数校正电路中的应用

2.4功率二极管的散热措施

2.4.1功率二极管的热平衡

2.4.2功率二极管的散热

2.4.3散热器的选择与设计

2.4.4散热器的冷却方式

第3章功率场效应晶体管（PowerMOSFET）

3.1结构与工作原理

3.1.1基本结构与工作原理

3.1.2多元集成结构的影响

3.2MOSFET的工作特性

3.2.1静态特性

3.2.2动态特性

3.2.3安全工作区

3.2.4温度稳定性

3.3栅极的驱动与保护

3.3.1栅极驱动特性

3.3.2栅极驱动电路

3.3.3并联应用

3.3.4使用中的保护措施

3.4功率MOSFET新进展

3.4.1CoolMOS

3.4.2低压低通态电阻MOSFET

3.5功率MOSFET应用实例

3.5.1集成PWM控制芯片

3.5.2PWM控制DCDC变换器基础

3.5.3LLC谐振变换器

3.5.4单相功率因数校正

3.5.5板载电源

3.5.6同步整流

第4章绝缘栅双极型晶体管(IGBT)

4.1IGBT的结构原理

4.1.1双极型晶体管

4.1.2IGBT基本结构

4.1.3IGBT与功率MOSFET的比较

4.2IGBT的工作原理

4.2.1IGBT的阻断原理

4.2.2IGBT的导通原理

4.2.3IGBT的擎住效应

4.3IGBT的特性

4.3.1IGBT的静态特性

4.3.2IGBT的转移特性

4.3.3IGBT的开关特性

4.3.4IGBT的开关过程

4.3.5IGBT的结电容特性

4.3.6IGBT的损耗特性

4.3.7IGBT的安全工作区

4.4IGBT的驱动和保护

4.4.1IGBT的驱动条件和主要特性

4.4.2几种常用IGBT分立驱动电路

4.4.3IGBT集成驱动芯片

4.4.4IGBT的保护电路和缓冲电路

4.5几种新型IGBT介绍

4.5.1IGBT制造技术的发展历史

4.5.2穿通(PT)型IGBT

4.5.3非穿通(NPT)型IGBT特性

4.5.4逆阻型IGBT

4.5.5沟槽终止(TS)型与场终止(FS)型IGBT

4.6IGBT的使用

4.6.1IGBT的选择

4.6.2IGBT的使用

4.7逆变器的基本知识

4.7.1单相半桥逆变器

4.7.2单相全桥逆变器

4.7.3三相逆变器

4.7.4空间矢量调制(SVM)

4.7.5逆变器的控制

4.8IGBT的应用实例

4.8.1数字式UPS

4.8.2变频调速系统

4.8.3高频感应工业加热电源

第5章晶闸管

5.1普通晶闸管

5.1.1结构与工作原理

5.1.2伏安特性

5.1.3主要参数

5.2特殊晶闸管

5.2.1高频晶闸管

5.2.2双向晶闸管

5.2.3逆导晶闸管

5.2.4光控晶闸管

5.3晶闸管的触发电路

5.3.1对触发电路的要求

5.3.2触发电路的种类

5.3.3集成触发电路

5.4晶闸管的保护与容量扩展

5.4.1过电压保护

5.4.2过电流保护

5.4.3晶闸管的串并联

5.5晶闸管应用实例

5.5.1单相桥式全控相控整流电路

5.5.2三相桥式全控相控整流电路

5.5.3整流电压的谐波分析

第6章可关断晶闸管(GTO晶闸管与IGCT)

6.1门极关断(GTO)晶闸管的结构与工作原理

6.1.1导通原理

6.1.2关断原理

6.1.3GT0关断时门极静态伏安特性

6.1.4GT0的失效原理

6.1.5GT0的主要参数

6.1.6GT0的门极驱动电路

6.1.7GTO的串并联

6.2集成门极换向晶闸管(IGCT)的结构与工作原理

6.2.1IGCT的结构和特点

6.2.2IGCT的开通和关断机理

6.3IGcT特性参数

6.3.1IGCT阻断参数

6.3.2IGCT通态参数

6.3.3IGCT开通参数

6.3.4IGCT关断参数

6.3.5IGCT的安全工作区

6.3.6IGCT的主要技术指标

6.4IGCT的门极驱动技术

6.4.1IGCT门极驱动单元的供电

6.4.2IGCT门极驱动单元的光接口

6.5IGCT在多电平变换器中的应用

6.5.1多电平变换器的主电路拓扑

6.5.2基于IGCT的三电平中性点钳位(NPC)式变换器

6.5.3基于IGCT的三电平NPC式变换器的空间矢量PWM控制

6.6基于IGCT的多电平变换器的缓冲电路

6.6.1三电平NPC式逆变器的缓冲电路

6.6.2IGCT的三电平NPC式逆变器缓冲电路的设计

参考文献

　　本书力图以通俗易懂的方式，从电力电子器件原理出发，将电力电子器件的新结构和原理介绍给大家，并结合电力电子器件的特点，介绍器件的应用技术，包括器件的选型、驱动、保护、电力电子变换电路。本书可作为电力电子与电气传动专业及相关专业的工程技术人员和研究生的参考书，也可作为从事开关电源、变频器、逆变器、UPS等电力电子装置开发、设计工程技术人员的参考书。　　本书力图以通俗易懂的方式，介绍电力电子器件的原理与应用技术，重点介绍了PN结原理，二极管、功率场效应晶体管（MOS.FET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、晶闸管、集成门极换向晶闸管（IGCT）的原理、特性、保护、驱动等。根据现代电力电子器件发展的特点，本书还介绍了NPT、PT、Trench结构，逆阻型IGBT等器件概念和SiC二极管、CoolMOS、同步整流器等新技术，另外结合器件的特点，介绍了相应的典型功率变换电路。　　本书可作为电力电子与电气传动专业及相关专业的工程技术人员和研究生的参考书，也可作为从事开关电源、变频器、逆变器、UPS等电力电子装置开发、设计工程技术人员的参考书。