電力電子技術

《電力電子技術》教材是根據教育部高職高專課程建設要求來組織和編寫的，以項目教學為目的，以任務驅動為手段，凸顯工學結合特色。教材編寫的基本目標是實現理實一體化，在內容安排上初步定為六個項目，分別是：調光枱燈的設計、內圓磨牀直流調速系統設計、電風扇無級調速控制器設計、開關電源設計、中頻感應加熱電源設計、簡易變頻器設計（有些內容會根據實際適當調整）。每個項目還會細分若干個子項目。

邵黎明，常州輕工職業技術學院電氣學院骨幹教師，從事電子電氣相關專業教學工作多年，實踐經驗豐富，曾主持和參與過多項*和省部級教科研課題，科研能力突出。張濤，常州輕工職業技術學院繼續教育學院院長，從事電子電氣相關專業教學工作多年，實踐經驗豐富，曾主持和參與過多項*和省部級教科研課題，科研能力突出，其在電子工業出版社出版的電力電子技術教材一經出版，即迅速獲得廣泛認可，證明了其不俗的學術水平和科研造詣。

緒論 1

第1章 晶閘管 3

1.1 晶閘管的結構和工作原理 3

1.1.1 晶閘管的結構 3

1.1.2 晶閘管的工作原理 5

1.2 晶閘管的特性 7

1.2.1 陽極伏安特性 7

1.2.2 晶閘管的門極伏安特性 7

1.3 晶閘管的主要參數 8

1.3.1 電壓參數 8

1.3.2 電流參數 9

1.3.3 動態參數 12

1.3.4 晶閘管的型號 12

1.4 晶閘管的測試與使用 13

1.4.1 測試晶閘管的簡易方法 13

1.4.2 晶閘管的正確使用 14

1.5 雙向晶閘管 15

1.5.1 基本結構和伏安特性 15

1.5.2 主要參數 16

1.6 光控晶閘管 17

1.7 晶閘管的驅動電路 17

1.8 晶閘管的過電壓保護 18

1.8.1 晶閘管的關斷過電壓及其保護 18

1.8.2 晶閘管交流側過電壓及其保護 19

1.8.3 晶閘管直流側過電壓及其保護 21

1.9 晶閘管的過電流保護與電壓、電流上升率的限制 22

1.9.1 晶閘管的過電流保護 22

*1.9.2 電壓與電流上升率的限制 23

*1.10 晶閘管的串聯和並聯 23

1.10.1 晶閘管的串聯 24

1.10.2 晶閘管的並聯 25

本章小結 26

習題1 27

第2章 可控整流電路 29

2.1 單相半波可控整流電路 29

2.1.1 電阻性負載 29

2.1.2 電感性負載及續流二極管 33

2.1.3 反電動勢負載 37

2.2 單相全波和單相全控橋式可控整流電路 39

2.2.1 單相全波可控整流電路 39

2.2.2 單相全控橋式整流電路 42

2.3 單相半控橋式整流電路 43

2.3.1 電阻性負載 44

2.3.2 電感性負載 44

2.3.3 反電動勢負載 47

2.4 三相半波可控/不可控整流電路 49

2.4.1 三相半波不可控整流電路 49

2.4.2 三相半波可控整流電路 49

2.4.3 共陽極三相半波可控整流電路 56

2.4.4 共用變壓器的共陰極、共陽極三相半波可控整流電路 56

2.5 三相全控橋可控整流電路 57

2.5.1 工作原理 57

2.5.2 對觸發脈衝的要求 58

2.5.3 對大電感負載的分析 59

2.6 三相橋式半控整流電路 60

2.6.1 電阻性負載 61

2.6.2 電感性負載 63

*2.7 大功率可控整流電路 64

2.7.1 帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路 64

2.7.2 多重化整流電路 66

2.8 可控整流電路的應用實例 67

本章小結 69

習題2 69

第3章 有源逆變電路 72

3.1 有源逆變的工作原理 72

3.1.1 電網與直流電動機間的能量轉換 72

3.1.2 有源逆變的工作原理 73

3.2 三相有源逆變電路 75

3.2.1 三相半波有源逆變電路 75

3.2.2 三相橋式有源逆變電路 77

3.3 逆變失敗及小逆變角的確定 78

3.3.1 逆變失敗的原因 78

3.3.2 小逆變角的確定及限制 80

*3.4 有源逆變電路的應用 81

3.4.1 用接觸器控制直流電動機正、反轉的電路 81

3.4.2 採用兩組晶閘管反向並聯的可逆電路 82

3.4.3 繞線轉子異步電動機的串級調速 86

本章小結 89

習題3 90

第4章 晶閘管的觸發電路 92

4.1 對觸發電路的要求 92

4.2 單結晶體管觸發電路 93

4.2.1 單結晶體管 93

4.2.2 單結晶體管馳張振盪電路 95

4.2.3 單結晶體管的同步和移相觸發器 96

4.3 同步電壓為鋸齒波的晶閘管觸發電路 97

4.3.1 觸發脈衝的形成與放大 98

4.3.2 鋸齒波的形成及脈衝移相 98

4.3.3 鋸齒波同步電壓的形成 99

4.3.4 雙窄脈衝形成環節 99

4.3.5 強觸發電路 100

4.4 集成化晶閘管移相觸發電路 101

4.4.1 KC04移相觸發電路 101

4.4.2 KC42脈衝列調製形成器 101

4.4.3 KC41六路雙脈衝形成器 103

4.4.4 由集成元器件組成三相觸發電路 104

4.5 觸發脈衝與主電路電壓的同步與防止誤觸發的措施 105

4.5.1 觸發電路同步電源電壓的選擇 105

4.5.2 防止誤觸發的措施 106

本章小結 106

習題4 107

第5章 全控型元器件 108

5.1 功率晶體管（GTR） 108

5.1.1 功率晶體管的結構與工作原理 109

5.1.2 功率晶體管的主要參數 111

5.1.3 功率晶體管的驅動電路 113

5.2 可關斷晶閘管（GTO） 114

5.2.1 可關斷晶閘管的結構及工作原理 114

5.2.2 可關斷晶閘管的驅動電路 114

5.3 功率場效應晶體管（功率MOSFET） 115

5.3.1 功率場效應晶體管的結構與工作原理 115

5.3.2 功率MOSFET特性 116

5.3.3 功率MOSFET的主要參數 117

5.3.4 功率MOSFET的驅動電路 118

5.4 絕緣柵雙極晶體管（IGBT） 119

5.4.1 絕緣柵雙極晶體管的結構與工作原理 119

5.4.2 絕緣柵雙極晶體管的特性 120

5.4.3 IGBT的驅動電路 123

5.5 全控型元器件的保護與串、並聯使用 123

5.5.1 全控型元器件的保護 123

5.5.2 全控型元器件的串聯和並聯 125

*5.6 其他新型電力電子元器件 126

本章小結 129

習題5 129

第6章 無源逆變電路 131

6.1 變頻的基本概念 131

6.1.1 變頻的作用 131

6.1.2 變頻器的分類 131

6.1.3 變頻器中逆變電路的基本工作原理與換流方式 132

6.1.4 變頻器的安裝、調試與故障檢修 133

6.2 負載諧振式逆變器 136

6.2.1 並聯諧振逆變器 136

6.2.2 串聯諧振逆變器 138

6.3 三相逆變器 139

6.3.1 電壓型三相逆變器 140

6.3.2 電流型三相逆變器 142

6.4 脈寬調製（PWM）型逆變電路 145

6.4.1 脈寬調製（PWM）型逆變電路的基本原理 146

6.4.2 脈寬調製（PWM）型逆變電路的調製、控制方式 149

*6.5 無源逆變電路的應用 151

6.5.1 變頻調速裝置 151

6.5.2 變速恆頻發電技術 153

本章小結 156

習題6 156

第7章 交流變換電路 158

7.1 晶閘管交流開關 158

7.1.1 簡單交流開關的基本形式 158

7.1.2 晶閘管交流開關應用舉例 159

7.2 由過零觸發開關電路組成的單相交流調功器 163

7.3 交流調壓電路 165

7.3.1 單相交流調壓電路 165

7.3.2 晶閘管交流穩壓電路 169

7.3.3 三相交流調壓電路 170

*7.4 交—交變頻電路 172

7.4.1 單相輸出交—交變頻電路 172

7.4.2 三相輸出交—交變頻電路 173

7.4.3 交—交變頻電路的特點 174

本章小結 175

習題7 175

第8章 直流變換電路 177

8.1 降壓式斬波電路 177

8.1.1 基本斬波器的工作原理 177

8.1.2 電流連續工作方式 178

8.1.3 電流不連續工作方式 179

8.2 升壓式斬波電路 181

8.2.1 電流連續工作方式 181

8.2.2 電流不連續工作方式 182

8.3 升降壓式斬波電路 183

8.3.1 電流連續工作方式 184

8.3.2 電流斷續工作方式 185

8.3.3 輸出電壓的紋波 186

8.4 帶隔離變壓器的直流變換器 186

8.4.1 反激式變換器 187

8.4.2 正激式變換器 187

8.4.3 半橋式變換器 188

8.4.4 全橋式變換器 189

*8.5 直流變換器的脈寬調製（PWM）控制技術及應用 190

8.5.1 直流PWM控制的基本原理及控制電路 190

8.5.2 直流PWM控制技術的應用 192

本章小結 194

習題8 195

第9章 軟開關技術 198

9.1 軟開關的基本概念 198

9.1.1 開關過程器件損耗及硬、軟開關方式 198

9.1.2 零電壓開關與零電流開關 199

9.1.3 軟開關電路類型 199

9.2 典型的軟開關電路 201

9.2.1 零電壓開關準諧振電路（ZVSQRC） 201

9.2.2 零電流開關準諧振電路（ZCSQRC） 202

9.2.3 諧振直流環節 203

9.2.4 全橋零電壓開關PWM電路 204

9.2.5 零電壓轉換PWM電路 206

本章小結 207

習題9 208

第10章 電力電子技術實訓 209

10.1 單結晶體管觸發電路及單相半波整流電路的研究 209

10.2 晶閘管調光電路安裝、調試及故障分析、處理 211

10.3 三相橋式全控整流電路及有源逆變電路實訓 213

10.4 直流調速控制電路的觸發迴路安裝、調試及故障分析、處理 216

10.5 鋸齒波同步移相觸發電路實訓 217

10.6 認識全控型元器件 219

*10.7 變頻器操作訓練 221

10.8 三相交流調壓電路的連接與測試 225

10.9 電風扇無級調速器安裝、調試及故障分析、處理 227

10.10 升、降壓與複合斬波電路實訓 229

習題答案 234

參考文獻 250