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第1章 电力电子变换和控制技术导论1

1.1电力电子学科的形成1

1.2电力电子变换和控制的技术经济意义4

1.3开关型电力电子变换基本原理及控制方法5

1.4开关型电力电子变换器的基本特性16

1.5开关型电力电子变换器的应用领域17

小结20

复习题及思考题21

第2章半导体电力开关器件22

2.1电力二极管22

2.1.1半导体PN结22

2.1.2半导体二极管基本特性24

2.1.3电力二极管27

2.1.4电力二极管的主要应用29

2.2双极结型晶体管BJT30

2.2.1基极电流对集电极电流的控制作用30

2.2.2静态特性32

2.2.3电力晶体管使用参数和特性34

2.3晶闸管及其派生器件35

2.3.1逆阻型晶闸管SCR35

2.3.2逆导型晶闸管RCT41

2.3.3光控晶闸管LCT41

2.3.4双向晶闸管TRIAC41

2.4门极可关断晶闸管GTO42

2.5电力场效应晶体管P-MOSFET43

2.6绝缘门极双极型晶体管IGBT46

2.6.1工作原理46

2.6.2静态特性47

2.6.3擎住效应48

2.7 MOS控制晶闸管MCT和集成门极换流可关断晶闸管IGCT48

2.8半导体电力开关模块和功率集成电路PIC50

小结52

复习题及思考题54

第3章 直流/直流变换器56

3.1直流/直流降压变换器（Buck DC/DC变换器）56

3.1.1电路结构和降压原理56

3.1.2电感电流连续时工作特性58

3.1.3电感电流断流时工作特性61

3.2直流/直流升压变换器（Boost DC/DC变换器）65

3.2.1电路结构和升压原理65

3.2.2电感电流连续时工作特性67

3.2.3电感电流断流时工作特性68

3.3直流升压-降压变换器（Boost-Buck变换器或CuK变换器）71

3.3.1电路结构和电流连续时的工作特性71

3.3.2电流断流时工作特性74

3.3.3两电感有耦合的Cuk变换器74

3.4两象限、四象限直流/直流变换器77

3.4.1两象限直流/直流变换器77

3.4.2四象限直流/直流变换器78

3.5多相、多重直流/直流变换器80

3.6带隔离变压器的直流/直流变换器81

3.6.1隔离型Buck变换器——单端正激变换器（Forward Converter）82

3.6.2隔离型Buck-Boost变换器——单端反激变换器（Flyback Converter）83

3.6.3隔离型Cuk变换器88

3.7具有中间交流环节（DC-AC-DC）变压器隔离型直流变换电源89

3.7.1半桥型DC/AC-AC/DC直流电源89

3.7.2全桥型DC/AC-AC/DC直流电源91

3.7.3变压器中点抽头推挽型DC/AC -AC/DC直流电源91

小结92

复习题及思考题93

第4章 直流/交流变换器（逆变器）94

4.1逆变器的类型和性能指标94

4.1.1逆变器的类型94

4.1.2逆变器输出波形性能指标95

4.2电压型单相方波逆变电路工作原理96

4.2.1电压型单相半桥逆变电路96

4.2.2电压型单相全桥逆变电路98

4.2.3变压器中心抽头推挽式单相逆变电路100

4.3单相逆变器的单脉波脉冲宽度调制（PWM ）101

4.4正弦脉冲宽度调制（SPWM）技术104

4.4.1 SPWM基本原理104

4.4.2双极性正弦脉冲宽度调制106

4.4.3单极性倍频正弦脉冲宽度调制109

4.4.4规则采样SPWM111

4.4.5 SPWM的谐波特性112

4.4.6指定谐波消除PWM114

4.5三相逆变电路工作原理116

4.5.1电压型三相逆变工作原理116

4.5.2电流型三相逆变工作原理119

4.5.3三相逆变器的SPWM控制121

4.5.4谐波注入SPWM调制123

4.5.5三相逆变器电压空间矢量调制125

4.6大功率逆变电路128

4.6.1变压器耦合型多重化逆变器128

4.6.2多电平逆变器132

小结135

复习题及思考题136

第5章 交流/直流变换器（整流器）138

5.1整流的基本原理138

5.1.1不控整流电路138

5.1.2相控整流电路141

5.2负载性质对整流特性的影响146

5.2.1负载电感对整流特性的影响146

5.2.2反电势负载时相控整流特性154

5.2.3电容对不控整流电路特性的影响156

5.3交流电路电感对整流特性的影响159

5.4相控整流电路输出电压的谐波分析163

5.4.1 m脉波相控整流电压通用公式164

5.4.2 m脉波不控整流电压通用公式165

5.4.3单相和三相桥式相控整流输出电压谐波特性167

5.5带平衡电抗器的双三相桥12脉波整流电路168

5.6相控有源逆变电路172

5.6.1有源逆变原理172

5.6.2有源逆变安全工作条件174

5.6.3三相全桥相控整流和有源逆变的控制特性176

5.6.4晶闸管相控有源逆变的应用177

5.7相控整流及有源逆变晶闸管触发控制177

5.8三相高频PWM整流180

5.8.1能量可回馈的高频PWM整流电路180

5.8.2交流/直流双向PWM变换器工作原理181

5.8.3三相电压型高频PWM整流控制系统184

5.9整流器的类型和性能指标185

小结186

复习题及思考题187

第6章 交流/交流变换器189

6.1晶闸管交流电压控制器的类型189

6.2单相交流电压控制器190

6.2.1电阻负载190

6.2.2电阻、电感性负载194

6.2.3 PWM交流电压控制器196

6.3三相交流电压控制器197

6.3.1三相星形联结交流电压控制器197

6.3.2三相开口三角形交流电压控制器200

6.4有变压器抽头的电压控制器201

6.5晶闸管相控交流/交流直接变频器202

6.5.1基本工作原理203

6.5.2实用电路结构207

6.5.3交流/交流相控直接变频的优缺点207

6.6矩阵式交流/交流直接变频电路209

小结210

复习题及思考题211

第7章 辅助元器件和系统212

7.1触发、驱动器212

7.1.1晶闸管SCR的触发驱动器213

7.1.2 GTO的触发驱动器213

7.1.3 BJT的驱动器214

7.1.4 P-MOSFET、IGBT的驱动器215

7.2过电流保护和过电压保护216

7.2.1过电流保护216

7.2.2过电压保护217

7.2.3开关器件串联、并联应用时的均压、均流保护218

7.3开关器件的开通、关断过程与安全工作区219

7.3.1线路电感Lσ =0时开关器件的开通、关断过程220

7.3.2线路电感Lσ ≠0时开关器件的开通、关断过程222

7.3.3安全工作区224

7.4缓冲器224

7.4.1全控型开关管LCRD型复合缓冲器224

7.4.2电力二极管、晶闸管的RC缓冲电路230

7.4.3 P-MOSFET、IGBT的限幅钳位缓冲器230

7.5电感（电抗器）、方波变压器和脉冲变压器235

7.5.1电感（电抗器）235

7.5.2方波变压器和脉冲变压器237

7.6滤波器240

7.6.1滤波器基本功能和类型240

7.6.2 LC滤波器特性分析241

7.6.3谐振型滤波器245

7.7散热系统246

7.8控制系统和辅助电源248

小结249

复习题及思考题249

第8章 谐振开关型变换器251

8.1软开关变换器的分类251

8.1.1硬开关的概念251

8.1.2软开关的概念252

8.1.3软开关的分类253

8.2准谐振变换器（QRCs）254

8.2.1谐振开关254

8.2.2零电流开关准谐振变换器（ZCS QRCs）255

8.2.3零电压开关准谐振变换器（ZVS QRCs）258

8.3零电流开关（ZCS） PWM变换器和零电压开关（ZVS） PWM变换器262

8.3.1 ZCS PWM变换器263

8.3.2 ZVS PWM变换器265

8.4零电压转换PWM变换器267

8.5移相控制零电压开关全桥变换器270

8.5.1工作原理270

8.5.2主要特性272

8.6谐振直流环节逆变器274

小结277

复习题及思考题278

第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用279

9.1变速恒频交流发电系统279

9.1.1直驱型永磁同步电机风力发电系统279

9.1.2绕线型转子交流励磁双馈异步电机风力发电系统280

9.2太阳能光伏发电系统282

9.3晶闸管相控整流-有源逆变的直流输电系统283

9.4交流异步电动机变频变速传动系统285

9.5 AC/DC-DC/AC恒压、恒频（CVCF）不间断电源UPS287

9.5.1典型在线双变换式UPS287

9.5.2典型后备式UPS288

9.6带功率因数校正（APFC）的开关电源和充电电源289

9.6.1含升压（Boost）型功率因数校正器的高频整流289

9.6.2带反激式功率因数校正器的高频整流291

9.6.3电池充电电源292

9.7荧光灯-电子镇流器照明电源294

9.8感应加热电源、电焊和电磁灶电源296

9.8.1感应加热电源296

9.8.2高频电焊电源297

9.8.3电磁灶电源297

小结298

复习题及思考题298

第10章 电力电子开关型电力补偿、控制器299

10.1电力传输基本运行特性299

10.2晶闸管开关型并联补偿控制器302

10.2.1晶闸管投、切并联电容器TSC302

10.2.2晶闸管相控并联电抗器TCR303

10.3晶闸管开关型串联电容补偿器305

10.3.1晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC305

10.3.2可关断晶闸管GTO控制的串联电容补偿器GCSC306

10.4 PWM变流器型静止同步（并联）补偿器STATCOM308

10.5 PWM变流器型静止同步串联补偿器SSSC310

10.6谐波电流补偿器HCC（或并联型电力有源滤波器PAPF）312

10.7谐波电压补偿器HVC（或串联型电力有源滤波器SAPF）313

10.8统一潮流控制器UPFC314

10.9统一电能质量控制器UPQC316

小结318

复习题及思考题319

附录A傅里叶级数320

附录B常系数线性二阶微分方程的通解324

参考文献326