本書內(nèi)容包括:電力電子器件,交流-直流變換電路及其仿真,直流-交流變換電路及其仿真等。
言近年來,電力電子設(shè)備的數(shù)量和品種急劇增長,生產(chǎn)第一線迫切需要大量的具有一定理論基礎(chǔ)和較高實(shí)踐技能的工程技術(shù)人員對其進(jìn)行操作和維護(hù)。為適應(yīng)社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對電力電子技術(shù)應(yīng)用性技能型人才培養(yǎng)的需求,我們編寫了本書。 “電力電子技術(shù)”是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,有大量的波形需要分析、計算。作者結(jié)合科研工作,運(yùn)用面向電氣原理結(jié)構(gòu)圖的圖形化仿真技術(shù),對書中所討論的大部分變換電路進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了實(shí)物實(shí)驗(yàn),獲得了相應(yīng)的仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)物實(shí)驗(yàn)波形。通過對理論分析波形、仿真實(shí)驗(yàn)波形和實(shí)物實(shí)驗(yàn)波形的分析對比,大大增加了讀者的感性認(rèn)識。本書內(nèi)容全面,涵蓋了課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計各個教學(xué)環(huán)節(jié),特別是強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力的培養(yǎng)。書中的MATLAB圖形化仿真技術(shù)對學(xué)生更好地掌握電力電子技術(shù)和提高應(yīng)用能力具有重要作用,可以彌補(bǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備短缺的不足,對提高教學(xué)效果起到了事半功倍的作用。 本書除“緒論”外,第1章介紹了功率二極管、晶閘管、門極關(guān)斷(GTO)晶閘管、大功率晶體管(GTR)、功率場效應(yīng)晶體管(PMOSFET)、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)等典型電力電子器件的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性和主要參數(shù);討論了如器件的驅(qū)動、保護(hù)和緩沖等應(yīng)用問題。第2章介紹了交流-直流變換技術(shù),具體分析了典型單相和三相整流電路的組成、工作原理、波形分析和基本計算。第3章介紹了直流-交流變換技術(shù),從不同的換流方式出發(fā),分析了有源逆變和無源逆變(變頻)電路,討論了PWM調(diào)制技術(shù)。第4章介紹了交流-交流變換技術(shù),分析了以晶閘管器件為基礎(chǔ)的交流開關(guān)、交流調(diào)功和交流調(diào)壓電路,交-交變頻也歸在此章。第5章介紹了以全控型器件為基礎(chǔ)的直流-直流變換技術(shù)。第6章介紹了用于消除開關(guān)損耗的軟開關(guān)技術(shù)。在第2~6章每章的后面安排了典型變換電路的仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,用以驗(yàn)證理論分析的有效性。附錄安排了課程設(shè)計大綱及任務(wù)書內(nèi)容。 和本書第2版相比較,在變流電路方面增加了多相整流、PWM整流器、SVPWM、多重化逆變、變換電路的諧波分析等內(nèi)容;精簡了部分傳統(tǒng)內(nèi)容,整流和逆變部分增加了較多的例題;運(yùn)用新版MATLAB仿真軟件進(jìn)行了變流電路仿真,增加了大量原創(chuàng)性的仿真實(shí)例?v觀全書,仿真實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計內(nèi)容達(dá)到全書內(nèi)容的一半以上。 全書按48~56理論教學(xué)課時編寫;仿真實(shí)驗(yàn)可在課后或校內(nèi)專業(yè)實(shí)習(xí)中完成;實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)可結(jié)合課程教學(xué)安排,復(fù)雜和大型實(shí)驗(yàn)則安排在實(shí)習(xí)中進(jìn)行;課程設(shè)計時間以15~2周為宜。 全書由周淵深教授統(tǒng)稿,并編寫了緒論和第1、3、5、6章的理論部分;吳迪博士編寫了第2、4章的理論部分;宋永英高級實(shí)驗(yàn)師編寫了附錄,并提供了全書的實(shí)驗(yàn)波形。全書的仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由周淵深、宋永英、吳迪共同編寫。朱希榮老師參加了校稿工作,周玉琴同志繪制了全書插圖。在本書的編寫過程中參閱和利用了部分兄弟院校的教材內(nèi)容,在此向這些資料的作者一并致謝。 由于作者水平有限,書中難免存在不妥之處,請讀者原諒,并提出寶貴意見。特別是仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)P椭皇亲髡咭罁?jù)自己的理解進(jìn)行搭建的,不是唯一更不是最優(yōu)的,期待讀者提出更好的方案與作者交流。 為了配合本書的教學(xué),本書為讀者提供了電子教案,與教材配套的仿真模型和習(xí)題答案可向編者索取,編者電子信箱zys62@126揠漀洀。
錄前言0緒論01電力電子技術(shù)與信息電子技術(shù)02電力電子技術(shù)的研究內(nèi)容03電力電子器件04電力電子變流技術(shù)05電力電子技術(shù)的發(fā)展06電力電子變流技術(shù)的應(yīng)用07本課程的任務(wù)與要求第1章電力電子器件11功率二極管111功率二極管及其工作原理112功率二極管的伏安特性113功率二極管的主要參數(shù)114功率二極管的型號和選擇原則115功率二極管的主要類型12晶閘管121晶閘管的結(jié)構(gòu)、電氣符號和外形122晶閘管的工作原理123晶閘管的特性124晶閘管的主要參數(shù)125普通晶閘管的型號和選擇原則126晶閘管的其他派生器件13門極關(guān)斷(GTO)晶閘管131GTO的結(jié)構(gòu)和工作原理132GTO的特性和主要參數(shù)14大功率晶體管(GTR)141GTR的結(jié)構(gòu)和工作原理142GTR的特性和主要參數(shù)15功率場效應(yīng)晶體管(PMOSFET)151PMOSFET的結(jié)構(gòu)和工作原理152PMOSFET的特性和主要參數(shù)16絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)161IGBT的結(jié)構(gòu)和工作原理162IGBT的特性和主要參數(shù)163IGBT的擎住效應(yīng)17其他新型電力電子器件171MOS控制晶閘管(MCT)172集成門極換流晶閘管(IGCT)173功率模塊與功率集成電路174靜電感應(yīng)晶體管(SIT)175靜電感應(yīng)晶閘管(SITH)18電力電子器件的驅(qū)動181晶閘管的門極驅(qū)動(觸發(fā))182電流型全控電力電子器件的門極驅(qū)動183電壓型全控電力電子器件的門極驅(qū)動19電力電子器件的保護(hù)110典型電力電子器件的MATLAB仿真模型1101二極管的仿真模型1102晶閘管的仿真模型1103GTO的仿真模型1104IGBT的仿真模型1105MOSFET的仿真模型1106理想開關(guān)的仿真模型習(xí)題第2章交流-直流變換電路及其仿真21帶濾波電路的不可控整流電路211帶濾波電路的單相橋式不可控整流電路212帶濾波電路的三相橋式不可控整流電路22晶閘管單相可控整流電路221單相半波可控整流電路(電阻性負(fù)載)222單相半波可控整流電路(阻-感性負(fù)載)223單相半波可控整流電路(阻-感性負(fù)載加續(xù)流二極管)224單相橋式全控整流電路(電阻性負(fù)載)225單相橋式全控整流電路(阻-感性負(fù)載)226單相橋式全控整流電路(反電動勢負(fù)載)227單相橋式半控整流電路(阻-感性負(fù)載、不帶續(xù)流二極管)228單相橋式半控整流電路(帶續(xù)流二極管)23三相半波可控整流電路231三相半波可控整流電路(電阻性負(fù)載)232三相半波可控整流電路(阻-感性負(fù)載)233三相半波共陽極可控整流電路24三相橋式全控整流電路241三相橋式全控整流電路(電阻性負(fù)載)242三相橋式全控整流電路(阻-感性負(fù)載)25三相橋式半控整流電路251三相橋式半控整流電路(電阻性負(fù)載)252三相橋式半控整流電路(阻-感性負(fù)載)26整流電路的諧波和功率因數(shù)261諧波262功率因數(shù)263交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析264直流側(cè)輸出電壓和電流的諧波分析27相控整流電路的組合271帶平衡電抗器的雙反星形大功率相控整流電路272帶平衡電抗器的12脈波大功率相控整流電路273兩個三相橋式整流電路串聯(lián)連接的12脈波整流電路28變壓器漏抗對整流電路的影響29晶閘管相控電路的驅(qū)動控制291單結(jié)晶體管觸發(fā)電路292同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路293集成觸發(fā)電路294觸發(fā)電路的定相210PWM整流器2101電壓型PWM整流器原理分析2102電流型PWM整流器原理分析211交流-直流變換電路的仿真2111電力電子變流器中典型環(huán)節(jié)的仿真模型2112晶閘管單相半波和雙半波可控整流電路的仿真2113晶閘管單相橋式可控整流電路的仿真2114晶閘管三相可控整流電路的仿真2115相控組合整流電路的仿真2116多相整流電路的諧波分析仿真2117考慮變壓器漏感時三相半波整流電路的仿真2118二極管不可控整流電路的仿真2119單相PWM整流器的仿真習(xí)題第3章直流-交流變換電路及其仿真31逆變的概念311逆變電路的基本類型312逆變電路中的換流方式32電網(wǎng)電壓換流式有源逆變電路321單相雙半波有源逆變電路322逆變失敗與最小逆變角的限制323有源逆變的應(yīng)用——兩組晶閘管反并聯(lián)時電動機(jī)的可逆運(yùn)行33器件換流式無源逆變電路331電壓型和電流型無源逆變電路332器件換流式電壓型無源逆變電路333器件換流式電流型無源逆變電路34強(qiáng)迫換流式無源逆變電路341180°導(dǎo)電型的晶閘管交-直-交電壓型變頻器342120°導(dǎo)電型的晶閘管交-直-交電流型變頻器35負(fù)載換流式無源逆變電路351并聯(lián)諧振式電流型逆變電路352串聯(lián)諧振式電壓型逆變電路36多重逆變電路和多電平逆變電路361多重逆變電路362多電平逆變電路37脈寬調(diào)制(PWM)逆變器技術(shù)371電壓正弦脈寬調(diào)制的工作原理372電流正弦脈寬調(diào)制的工作原理373電壓空間向量SVPWM的工作原理38直流-交流變換電路的仿真381晶閘管有源逆變電路的仿真382方波無源逆變電路的仿真383負(fù)載換流式無源逆變電路的仿真384多重逆變電路的仿真385電壓SPWM逆變電路的仿真386電流跟蹤型PWM逆變電路的仿真387空間矢量SVPWM逆變電路的仿真388三電平SPWM逆變器的仿真習(xí)題第4章交流-交流變換電路及其仿真41概述42交流調(diào)壓電路421相控式交流調(diào)壓電路422斬波式交流調(diào)壓電路43晶閘管交流調(diào)功器和交流開關(guān)431晶閘管交流調(diào)功器432晶閘管交流開關(guān)433交流電力控制技術(shù)的應(yīng)用44交-交變頻器441晶閘管單相交-交變頻電路442晶閘管三相交-交變頻電路45交流-交流變換電路的仿真451晶閘管單相交流調(diào)壓電路的仿真452晶閘管三相交流調(diào)壓電路的仿真453晶閘管交-交變頻電路的仿真習(xí)題第5章直流-直流變換電路及其仿真51直流斬波器52單管非隔離直流斬波器521降壓式直流斬波電路(Buck變換器)522升壓式直流斬波電路(Boost變換器)523升-降壓式直流斬波電路(BuckBoost變換器)524Cuk直流斬波電路525Sepic直流斬波電路526Zeta直流斬波電路527電流可逆二象限直流斬波電路528電壓可逆二象限直流斬波電路529H橋式直流斬波電路53變壓器隔離的直流-直流變換器531單端正激變換器532單端反激變換器533半橋式隔離的降壓變換器534全橋式隔離的降壓變換器54直流-直流變換電路的仿真541單管非隔離變換電路的仿真542H橋式直流變換器的仿真543帶變壓器隔離的直流-直流變換器的仿真習(xí)題第6章軟開關(guān)電路及其仿真61軟開關(guān)的基本概念62軟開關(guān)電路的分類63典型的軟開關(guān)電路631準(zhǔn)諧振(QRC)變換電路632零開關(guān)PWM(ZS僠圀M)變換電路633零轉(zhuǎn)換PWM(ZT僠圀M)變換電路64軟開關(guān)電路的仿真641準(zhǔn)諧振(QRC)變換電路的仿真642零開關(guān)PWM(ZS僠圀M)變換電路的仿真643零轉(zhuǎn)換PWM(ZT僠圀M)變換電路的仿真習(xí)題附錄電力電子技術(shù)課程設(shè)計參考文獻(xiàn)