电力电子技术及应用

第1章电力电子器件1

1.1电力二极管1

1.1.1结构和伏安特性1

1.1.2主要参数2

1.1.3型号及选择原则3

1.1.4二极管的判别4

1.2晶闸管4

1.2.1晶闸管的结构5

1.2.2晶闸管的导通关断条件6

1.2.3晶闸管的工作原理7

1.2.4晶闸管的阳极伏安特性7

1.2.5晶闸管阳极主要参数8

1.2.6晶闸管的门极伏安特性及主要参数12

1.2.7晶闸管的简易测试12

1.3其他类型晶闸管13

1.3.1双向晶闸管13

1.3.2可关断晶闸管17

1.3.3快速晶闸管22

1.3.4逆导晶闸管22

1.3.5光控晶闸管22

1.4电力晶体管（GTR）23

1.4.1电力晶体管的结构与工作原理23

1.4.2电力晶体管的特性与参数26

1.4.3电力晶体管的基极驱动与缓冲电路32

1.5电力场效应晶体管(电力MOSFET)38

1.5.1电力场效应晶体管的结构与特性38

1.5.2电力场效应晶体管的主要参数及安全工作区41

1.5.3电力场效应晶体管的栅极驱动与保护43

1.6绝缘栅双极晶体管（IGBT）47

1.6.1IGBT工作原理与特性参数47

1.6.2IGBT的擎住电流与安全工作区53

1.6.3IGBT的驱动电路55

1.6.4IGBT的保护58

1.7其他新型电力电子器件60

1.7.1MOS控制晶闸管（MCT）60

1.7.2静电感应晶体管（SIT）63

1.7.3静电感应晶闸管(SITH)65

1.7.4智能功率模块IPM67

1.8电力电子器件应用实例分析69

1.8.1晶闸管智能控制模块69

1.8.2模块内部电连接形式70

1.8.3模块通用参数71

1.8.4模块选型注意事项71

1.8.5模块的保护73

1.8.6各种控制信号输入方法75

小结75

思考题与习题80

实训1电力电子器件特性实训83

实训2电力电子器件的驱动与保护电路实训84

第2章可控整流电路87

2.1单相半波可控整流电路87

2.2单相桥式全控整流电路93

2.3单相桥式半控整流电路99

2.4三相半波可控整流电路103

2.5三相桥式全控整流电路109

2.6三相桥式半控整流电路113

2.7带平衡电抗器的双反星形可控整流电路115

2.8整流电路的换相压降与外特性119

2.9可控整流电路应用实例分析121

2.9.1晶闸管智能控制模块应用121

2.9.2多重化整流电路122

小结124

思考题与习题125

实训3单相半波可控整流电路实训127

实训4单相桥式半控整流电路实训129

实训5三相半波可控整流电路实训132

第3章晶闸管的触发电路134

3.1对触发电路的要求及简单触发电路134

3.1.1晶闸管对触发电路的要求134

3.1.2简易触发电路135

3.2单结晶体管触发电路137

3.2.1单结晶体管137

3.2.2单结晶体管的伏安特性137

3.2.3单结晶体管自激振荡电路139

3.2.4具有同步环节的单结晶体管触发电路140

3.3同步电压为锯齿波的触发电路142

3.3.1同步环节142

3.3.2锯齿波形成及脉冲移相环节143

3.3.3脉冲形成、放大和输出环节144

3.3.4双脉冲形成环节145

3.3.5强触发及脉冲封锁环节146

3.4集成触发电路147

3.5触发脉冲与主电路电压的同步150

3.5.1同步的意义150

3.5.2实现同步的方法150

3.5.3定相举例152

3.6晶闸管的触发电路应用实例分析153

3.6.1ZLK-1型晶闸管调速控制器153

3.6.2集成电路MC787和MC788155

3.6.3数字触发电路158

小结160

思考题与习题161

实训6单结晶体管触发电路实训162

实训7锯齿波同步移相触发电路实训163

第4章交流开关及交流调压电路166

4.1交流开关及应用166

4.1.1晶闸管交流开关及应用166

4.1.2由过零触发开关电路组成的单相交流调功器168

4.1.3固态开关170

4.1.4全控器件组成的交流开关171

4.2单相交流调压172

4.2.1电阻负载172

4.2.2电感性负载173

4.2.3晶闸管交流稳压电路175

4.3相位控制器176

4.4三相交流调压177

4.4.1星形连接带中性线的三相交流调压电路177

4.4.2晶闸管与负载连接成内三角形的三相交流调压电路179

4.4.3用三对反并联晶闸管连接成三相三线交流调压电路179

4.4.4三个晶闸管连接与星形负载中性点的三相交流调压电路181

4.5三相交流调压应用实例182

4.5.1交流电动机软启动182

4.5.2电解、电镀电源186

4.5.3小功率电力电子器件开关187

4.5.4调温、调光功率模块188

小结189

思考题与习题190

实训8单相交流调压电路实训(1)191

实训9单相交流调压电路实训(2)194

第5章逆变电路196

5.1有源逆变的工作原理196

5.1.1功率的传递196

5.1.2有源逆变的工作原理197

5.1.3逆变失败与逆变角限制198

5.2有源逆变应用电路199

5.2.1三相半波有源逆变电路200

5.2.2三相全控桥式有源逆变电路201

5.2.3绕线转子感应电动机的串级调速205

5.3无源逆变基本电路207

5.3.1逆变器的工作原理207

5.3.2基本逆变器电路208

5.4电压型和电流型逆变器209

5.4.1电压型逆变器210

5.4.2电流型逆变器211

5.5负载换流式逆变电路212

5.5.1并联谐振式逆变电路212

5.5.2串联谐振式逆变电路214

5.6脉宽调制（PWM）型逆变电路215

5.6.1PWM控制的基本原理215

5.6.2PWM逆变电路的控制方式217

5.6.3三相桥式PWM逆变电路218

5.6.4SPWM控制的交?直?交变频器219

5.7逆变电路应用实例分析220

5.7.1绕线转子异步电动机晶闸管串级调速220

5.7.2串级调速系统实例221

5.7.3高压直流输电225

5.7.4变频调速恒压供水系统226

小结228

思考题与习题229

实训10单相桥式全控整流及有源逆变电路实训230

实训11三相桥式全控整流及有源逆变电路实训232

实训12三相SPWM变频电路实训236

第6章直流斩波技术237

6.1降压式斩波电路237

6.1.1基本斩波器的工作原理237

6.1.2电流连续的导通工作模式239

6.1.3电流不连续的导通工作模式241

6.1.4输出电压纹波242

6.2升压式斩波电路243

6.2.1电流连续导通的工作模式243

6.2.2电流不连续导通的工作模式245

6.2.3输出电压纹波246

6.3升降压式斩波电路247

6.3.1电流连续导通的工作模式247

6.3.2电流不连续导通的工作模式249

6.3.3输出电压的纹波249

6.3.4库克直流斩波电路250

6.4直流斩波电路应用实例分析251

6.4.1TGC-I型无轨电车晶闸管斩波调速装置251

6.4.2全控型器件组成的斩波电路253

6.4.3感应加热电源254

6.4.4开关稳压电源255

小结259

思考题与习题260

实训13直流斩波电路原理实训262

参考文献265

　　本书共分六章，主要介绍电力电子器件参数符号及使用、晶闸管组成的可控整流电路及应用，常用的晶闸管触发电路原理及调试、晶闸管逆变电路的原理及应用、交流开关与交流调压电路应用分析，变频电路、电源变换技术等内容。每章后附有启发思路的思考题和习题，书后还附有实训指导，以期符合教学要求，达到“学”、“用”结合的效果。　　全书共分六章，主要介绍电力电子器件参数符号及使用、晶闸管组成的可控整流电路及应用，常用的晶闸管触发电路原理及调试、晶闸管逆变电路的原理及应用、交流开关与交流调压电路应用分析，变频电路、电源变换技术等内容。　　本书以电力电子器件为核心，介绍了晶闸管，GTR、GTO、功率MOSFET，IGBT、MCT、IPM等器件的工作原理、参数、驱动与保护。从应用的角度，结合先进的控制技术，强调电力电子器件在可控整流技术。交流开关与调压技术、逆变技术和电源变换技术方面的典型应用。全书避开繁琐的公式推导，强化概念，突出应用，对典型应用电路作应用分析，通过本书的学习可以提高读者分析问题和解决问题的能力，提高技能操作水平。　　本书可作为电气控制，机电一体化及应用电子技术等专业的高职高专教材，也可作为电工及从事电气操作相关人员的学习用书。