电力电子分析与IsSpice模拟

第1章 导论

1.1 电力电子技术

l.2 功率半导体元件

1.3 交流一直流转换器

1.4 直流一直流转换器

1.4.1 线性电源转换器

1.4.2 切换式电源转换器

l.5 计算机仿真程序与重要性

第2章 IsSpice系统与操作

2.1 IsSpice的系统介绍

2.2 SpiceNet电路图输入软件

2.3 SpiceNet的电路结构

2.4 PreSpice模型数据库

2.5 IsSpice4实时模拟与IntuScope波形分析

2.6 IsSpice的功能介绍

第3章 功率半导体元件

3.1 学习目标

3.2 理说明

3.2.1 率二极管

3.2.2 双极型晶体管（BJT）

3.2.3 金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）

3.2.4 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）

3.2.5 缓冲电路

3.3 模拟分析步骤

3.3.1 电源用二极管的特性曲线

3.3.2 快速二极管的特性曲线

3.3.3 肖特基二极管的特性曲线

3.3.4 双极型晶体管（BJT）的特性曲线

3.3.5 MOSFET的特性曲线

3.3.6 IGBT的特性曲线

3.3.7 缓冲电路的设计（未加入缓冲电路）

3.3.8 缓冲电路的设计（加入RCD缓冲电路）

3.4 问题与讨论

第4章 单相二极管整流器

4.1 学习目标

4.2 原理说明

4.2.1 单相半波二极管整流器

4.2.2 单相全波二极管中央抽头式整流器

4.2.3 单相全波二极管整流器

4.2.4 无源功率因数校正

4.3 模拟分析步骤

4.3.1 单相半波二极管整流器（纯电阻性负载）

4.3.2 单相半波二极管整流器（增加滤波电感）

4.3.3 单相半波二极管整流器（增加滤波电容）

4.3.4 单相半波二极管整流器（滤波电感与电容）

4.3.5 单相全波中央抽头式二极管整流器（纯电阻性负毒E）

4.3.6 单相全波中央抽头式二极管整流器（增加滤波电容）

4.3.7 单相全波二极管桥式整流器（纯电阻性负载）

4.3.8 单相全波二极管桥式整流器（增加滤波电容）

4.3.9 单相全波二极管桥式整流器（滤波电感与电容）

4.3.10 1/2部分输出电压平坦法电路

4.3.11 1/3部分输出电压平坦法电路

4.4 问题与讨论

第5章 三相二极管整流器

5.1 学习目标

5.2 原理说明

5.2.1 三相半波二极管整流器

5.2.2 三相全波二极管整流器

5.3 模拟分析步骤

5.3.1 三相半波二极管整流器（纯电阻性负载）

5.3.2 三相半波二极管整流器（增加滤波电容）

5.3.3 三相半波二极管整流器（滤波电感与电容）

5.3.4 三相全波二极管整流器（纯电阻性负载）

5.3.5 三相全波二极管整流器（增加滤波电容）

5.3.6 三相全波二极管整流器（滤波电感与电容）

5.4 问题与讨论

第6章 单相晶闸管整流器

6.1 学习目标

6.2 原理说明

6.2.1 单相半波晶闸管整流器

6.2.2 单相全波晶闸管半控式整流器

6.2.3 单相全波晶闸管全控式整流器

6.3 模拟分析步骤

6.3.1 单相半波晶闸管整流器（纯电阻性负载）

6.3.2 单相半波晶闸管整流器（电阻与电感负载）

6.3.3 单相全波晶闸管半控式整流器（纯电阻性负载）

6.3.4 单相全波晶闸管半控式整流器（电阻与电感负载）

6.3.5 单相全波晶闸管全控式整流器（纯电阻性负载）

6.3.6 单相全波晶闸管全控式整流器（电阻与电感负载）

6.4 问题与讨论

第7章 三相晶闸管整流器

7.1 学习目标

7.2 原理说明

7.2.1 三相半波晶闸管整流器

7.2.2 三相全波晶闸管半控式整流器

7.2.3 三相全波晶闸管全控式整流器

7.3 模拟分析步骤

7.3.1 三相半波晶闸管整流器（纯电阻性负载）

7.3.2 三相半波晶闸管整流器（电阻与电感负载）

7.3.3 三相全波晶闸管半控式整流器（纯电阻性负载）

7.3.4 三相全波晶闸管半控式整流器（电阻与电感负载）

7.3.5 三相全波晶闸管全控式整流器（纯电阻性负载）

7.3.6 三相全波晶闸管全控式整流器（电阻与电感负毒E）

7.4 问题与讨论

第8章 电压源逆变器

8.1 学习目标

8.2 原理说明

8.2.1 单相双电压极性PWM电压源逆变器

8.2.2 单相单电压极性PwM电压源逆变器

8.2.3 三相方波电压源逆变器

8.2.4 三相正弦式PwM电压源逆变器

8.3 模拟分析步骤

8.3.1 单相双电压极性PwM电压源逆变器

8.3.2 单相单电压极性PwM电压源逆变器

8.3.3 三相方波电压源逆变器

8.3.4 三相正弦式PwM电压源逆变器

8.4 问题与讨论

第9章 电感切换器嫩缺宰蛉懿瓣熬漱黼黼黼黼徽氍豳

9.1 学习目标

9.2 原理说明

9.2.1 使用纯电感的电感切换电路

9.2.2 电感切换电路使用电感与电阻

9.2.3 纯电感的电感切换电路外加二极管

9.2.4 电感切换电路的储能电感对电阻放电

9.2.5 电感切换电路的储能电感对电容充电

9.2.6 升降压型转换器

9.3 模拟分析步骤

9.3.1 电感切换电路使用纯电感

9.3.2 纯电感的电感切换电路使用电阻与电容作保护

9.3.3 使用电感与电阻的电感切换电路

9.3.4 电感与电阻组成的电感切换电路用电阻与电容作保护

9.3.5 电感切换电路使用纯电感外加二极管

9.3.6 电感切换电路的储能电感对电阻放电

9.3.7 电感切换电路的储能电感对电容充电

9.3.8 开环设计的升降压型转换器

9.4 问题与讨论

第10章 降压型转换器

10.1 学习目标

10.2 理说明

10.2.1 连续电流模式

10.2.2 边界电流模式

10.2.3 不连续电流模式

10.3 模拟分析步骤

10.3.1 开环设计的降压型转换器（5V/4A）

10.3.2 闭环电压模式的降压型转换器（5V/4A）

10.3.3 闭环电流模式的降压型转换器（5V/4A）

10.4 问题与讨论

第11章 升压型转换器

11.1 学习目标

11.2 原理说明

11.2.1 连续电流模式

11.2.2 界电流模式

11.2.3 不连续电流模式

11.3 模拟分析步骤

11.3.1 开环设计的升压型转换器

11.3.2 闭环电流模式的升压型转换器

11.4 问题与讨论

第12章 反激式转换器

12.1 学习目标

12.2 原理说明

12.2.1 连续电流模式

12.2.2 边界电流模式

12.2.3 不连续电流模式

12.3 模拟分析步骤

12.3.1 开环设计的反激式转换器（15VjlOA）

12.3.2 闭环电流模式的反激式转换器（15V/10A）

12.3.3 开环设计的反激式转换器（5V/20A）

12.3.4 闭环电流模式的反激式转换器（5V/20A）

12.4 问题与讨论

第13章 正激式转换器

13.1 学习目标

13.2 原理说明

13.2.1 连续电流模式

13.2.2 边界电流模式

13.2.3 不连续电流模式

13.3 模拟分析步骤

13.3.1 开环设计的正激式转换器（15V/10A）

13.3.2 闭环电流模式的正激式转换器（15V/10A）

13.3.3 开环设计的正激式转换器（5V/20A）

13.3.4 闭环电流模式的正激式转换器（5V/20A）

13.4 问题与讨论

第14章 桥式转换器

14.1 学习目标

14.2 原理说明

14.2.1 推挽式转换器

14.2.2 半桥式转换器

14.2.3 全桥式转换器

14.3 模拟分析步骤

14.3.1 开环设计的推挽式转换器

14.3.2 闭环设计的推挽式转换器

14.3.3 开环设计的半桥式转换器

14.3.4 闭环设计的半桥式转换器

14.3.5 开环设计的全桥式转换器

14.3.6 闭环设计的全桥式转换器

14.4 问题与讨论

第15章 模拟问题与收敛性

15.1 仿真选项的设定

15.2 各种分析模式的介绍

15.2.1 瞬时分析（Transient Analysis）

15.2.2 交流分析

15.2.3 直流电源扫描分析

15.2.4 傅里叶分析

15.3 仿真选项的功能

15.4 如何使用收敛精灵

15.5 收敛问题的解决

15.5.1 直流收敛问题的解决方案

15.5.2 直流扫描收敛问题的解决方案

15.5.3 瞬时收敛问题的解决方案

第16章 副电路模型化设计

16.1 建立与取得元件模型

16.1.1 半导体模型

16.1.2 副电路模型

16.2 副电路的符号建立

16.3 副电路的模型建立

16.3.1 Make Subdrawing

16.3.2 直接由元件浏览器选取来建立模型

16.3.3 直接建立模型

附录

A SpiceNet菜单与说明

B IsSpice4菜单与说明

C Scope菜单与说明

D 快捷键与元件符号

E 瞬时信号产生器

《电路设计与仿真：电力电子分析与IsSpice模拟》除了进行电力电子学方面的理论分析之外，应用实例都利用Intusoft公司开发的IsSpice，这是一套专为电力电子与电源转换器而设计的计算机辅助软件。《电路设计与仿真：电力电子分析与IsSpice模拟》的设计电路全部使用由原厂所提供的实际功率元件模型，有助于仿真电路的特性分析与实际电路的了解。在电源转换器电路方面则是利用一些商品化的PWM IC，如UC3842/3/4/5系列、UC3524/5/6/7系列、UC3825/3846等等，并且搭配光耦合器与稳压IC（如TL431）来测试闭环特性。整个系统的输出使用动态负载来仿真，如使用电子式负载测量瞬时响应。笔者希望通过IsSpice这套仿真软件，为对电力电子技术感兴趣的学生、教师与业界工程师提供一种入门工具。

《电路设计与仿真：电力电子分析与IsSpice模拟》可作为电子电子专业仿真教学的参考用书，也可供相关领域的技术人员及科研人员阅读。