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第一篇 电力电子技术和电动机驱动装置3

第1章 电力电子器件3

1.1 二极管7

1.2 晶闸管11

1.3 功率晶体管13

1.4 其他新型电力电子器件16

1.5 di/dt和dv/dt缓冲电路17

1.6 开关功率损耗19

1.7 器件的应用及选择21

1.8 器件的冷却和重新定额23

习题24

问答题25

延伸阅读25

第2章 DC-DC变换器26

2.1 降压变换器26

2.2 升压变换器32

2.3 升降压变换器33

2.4 反激式变换器（降压或升压）34

2.5 变压器耦合型正向变换器35

2.6 推挽式变换器36

2.7 电感耦合型降压变换器37

2.8 占空比控制电路37

2.9 负载功率变换器38

2.10 电源40

习题41

问答题42

延伸阅读42

第3章 AC-DC-AC变换器43

3.1 AC-DC整流器43

3.1.1 单相全波整流器43

3.1.2 直流纹波和纹波系数47

3.1.3 交流谐波和有效值47

3.1.4 谐波畸变率48

3.1.5 三相六脉冲整流器50

3.2 AC-AC电压变换器53

3.2.1 单相电压变换器53

3.2.2 三相电压变换器55

3.3 DC-AC逆变器56

3.3.1 单相电压源型逆变器56

3.3.2 单相PWM逆变器57

3.3.3 三相六脉冲电压源型逆变器62

3.3.4 三相六脉冲电流源型逆变器63

3.4 变频器65

3.4.1 交-直-交变频器66

3.4.2 单相交-交变频器67

3.4.3 三相交-交变频器68

3.5 晶闸管换流电路69

3.5.1 电网换流69

3.5.2 电容强迫换流70

3.5.3 谐振换流70

3.5.4 负载换流71

3.5.5 零电流和零电压开关技术71

3.6 电力电子电路的其他应用71

3.6.1 不间断电源71

3.6.2 静态无功（KVAR）控制72

3.6.3 静态开关和继电器73

3.7 变换器设计常用术语73

3.8 变换器设计中需要注意的问题74

习题76

问答题78

延伸阅读78

第4章 变频器79

4.1 泵的工作特性80

4.2 采用变频器的泵节能特性81

4.3 船用变频器85

4.4 中型电动机用变频器85

4.5 恒压频比调速88

4.6 换流及其控制方法93

4.7 开环控制系统94

4.8 矢量控制变频器95

4.9 十二脉冲变频器推进系统96

4.10 变频器专用电缆98

4.11 直流电动机变压调速器100

4.12 地铁列车中的调速装置102

4.13 大功率电动机变频起动器102

4.14 各种变换器拓扑结构比较103

4.15 变频器设计中的注意事项104

习题106

问答题106

延伸阅读107

第5章 电能质量108

5.1 有关电能质量术语108

5.2 电气母线模型110

5.3 谐波112

5.3.1 谐波功率113

5.3.2 谐波总畸变率和功率因数115

5.3.3 K定级变压器118

5.3.4 电动机转矩脉动119

5.3.5 船舶上谐波敏感型负载122

5.4 电能质量研究123

5.5 谐波抑制方法125

5.5.1 谐波滤波器125

5.5.2 无谐波纯净电源129

5.5.3 D联结变压器129

5.5.4 电缆屏蔽和铰合131

5.5.5 隔离变压器132

5.6 IEEE 519标准132

5.7 国际标准133

习题134

问答题136

延伸阅读136

第6章 电力变换器的冷却137

6.1 传导换热137

6.2 多重导热路径138

6.3 对流和辐射141

6.4 热瞬态方程142

6.5 水冷却143

6.5.1 冷却管的设计144

6.5.2 水压降145

6.5.3 冷却水品质149

习题150

问答题150

延伸阅读151

第二篇 电力推进技术153

第7章 电力推进系统153

7.1 电力推进的现状154

7.1.1 商业货船154

7.1.2 邮轮154

7.1.3 美国海军舰船154

7.1.4 其他国家的海军舰船156

7.2 综合电力推进159

7.3 Z形方位驱动160

7.4 方位吊舱式驱动160

7.5 电力推进的优越性164

7.6 电力推进结构167

7.6.1 交流电与直流电的对比169

7.6.2 电压等级的选择169

7.6.3 推进电动机170

7.7 电动机驱动与转速控制170

7.8 用于变频调速装置VFD的电力电子变换器171

7.8.1 用于豪华邮轮的同步变换器171

7.8.2 配置同步电动机的负载换相式逆变器LCI171

7.8.3 用于破冰船的周波变换器172

7.8.4 用于小型船舶的直流推进方式174

7.9 推进功率需求176

7.9.1 摩擦阻力176

7.9.2 空气动力阻力176

7.9.3 兴波阻力（剩余阻力）177

7.9.4 总牵引阻力177

问答题179

延伸阅读179

第8章 推进电动机181

8.1 同步电动机182

8.2 异步电动机182

8.3 永磁电动机184

8.4 超导同步电动机186

8.5 超导单极电动机190

8.6 其他电动机类型191

8.7 其他组件193

8.8 有关推进电动机的注释193

问答题194

延伸阅读194

第9章 海军舰船中的超导体196

9.1 超导电性196

9.2 消磁线圈197

9.3 同步电机200

9.4 超导储能201

9.5 工业应用204

9.6 研究应用205

9.6.1 粒子加速器和对撞机205

9.6.2 计算机206

9.6.3 许多其他应用206

9.7 超导体的临界B、J和T206

9.8 线圈设计与冷却208

问答题210

延伸阅读211

第10章 燃料电池电源212

10.1 电化学213

10.2 电气性能215

10.3 燃料电池的常见类型218

10.3.1 碱性燃料电池218

10.3.2 质子交换膜219

10.3.3 高温燃料电池220

10.4 当前及未来的使用221

10.4.1 氢动力汽车221

10.4.2 海军使用及军用221

10.4.3 商船中的燃料电池222

10.4.4 再生燃料电池223

10.4.5 用于再生能源电场的再生燃料电池RFC223

10.4.6 用于太空移民的再生燃料电池RFC223

10.5 目前的发展问题225

问答题226

延伸阅读226

第11章 混合推进228

11.1 环保法规228

11.2 混合动力拖船229

11.3 混合动力渡轮231

11.4 混合动力汽车233

11.5 船舶上的磁流体动力学推进方式234

问答题237

延伸阅读238

第三篇 新兴的海洋能源技术241

第12章 海洋波浪发电241

12.1 波浪能的估算242

12.2 发电方案244

12.2.1 涡轮发电机244

12.2.2 浮标发电机245

12.2.3 压电发电机247

问答题250

延伸阅读251

第13章 海流能电力252

13.1 速度与功率的关系254

13.1.1 涡轮机功率254

13.1.2 轮毂高度与发电潜力257

13.1.3 转子扫掠面积257

13.1.4 最大功率的获取258

13.2 目前发展状况259

问答题261

延伸阅读261

第14章 海上风力发电263

14.1 风力发电理论267

14.2 海上风力发电的优势268

14.3 将电力传输至岸上269

14.4 交流电缆和直流电缆270

14.5 海洋基础272

14.5.1 单桩基础273

14.5.2 重力式基础273

14.5.3 三脚架式基础273

14.5.4 其他类型的基础274

14.5.5 其他基础的一些注意事项275

14.6 远岸基础276

14.7 安装与维护277

14.8 结构应力279

14.9 材料与腐蚀279

14.10 海上风力发电的发展趋势281

14.11 环境法规283

14.12 国际安全法规283

问答题284

延伸阅读284

第四篇 系统集成287

第15章 大容量能量存储287

15.1 电化学电池287

15.2 超级电容器288

15.3 旋转飞轮289

15.4 超导线圈294

15.5 压缩空气295

问答题296

延伸阅读297

第16章 系统可靠性基础298

16.1 失效机理298

16.2 电力电子器件的老化298

16.3 失效率299

16.4 随机失效300

16.5 可靠性基本定理301

16.6 串联并联系统的可靠性301

16.7 冗余设计304

16.7.1 n个元件工作，其中n-1个元件必须工作冗余系统305

16.7.2 n个元件工作，其中m个元件必须工作的冗余系统305

16.7.3 m个元件工作和d个元件待机的冗余系统305

16.8 失效率统计305

16.9 MIL-HDBK-217手册306

16.10 可靠性估计的元件计算法307

16.11 可靠性的降额307

16.12 失效率的快速估算308

16.13 失效模式、效应和致命度分析308

问答题309

延伸阅读309