本書(shū)共分7章,內(nèi)容涵蓋電力電子學(xué)的發(fā)展歷史、基本理論、電路工作原理、電路分析方法及對(duì)應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用技術(shù)。其中:第1章主要介紹電力電子技術(shù)的基本概念、電能變換及控制的方法,以及電力電子技術(shù)的發(fā)展和特點(diǎn)等;第2章主要介紹常用電力電子器件的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性等;第3~6章分別對(duì)電力電子技術(shù)中常見(jiàn)的整流電路、逆變電路、斬波電路、交流調(diào)壓和變頻電路的基本工作原理和特性進(jìn)行闡述;第7章主要針對(duì)目前在直流斬波電路和逆變電路中常用到的PWM控制技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的介紹。本書(shū)內(nèi)容深入淺出、通俗易懂,適合作為高等院校自動(dòng)化專業(yè)、電氣工程專業(yè),以及其他相關(guān)專業(yè)的教材,也可作為相關(guān)專業(yè)研究生及本科生的教學(xué)參考書(shū), 還可作為從事電力電子變換和控制相關(guān)工程技術(shù)人員的參考書(shū)。
本書(shū)相較市場(chǎng)上的同類教材加強(qiáng)了四大類變換電路、PWM電路、軟開(kāi)關(guān)電路的內(nèi)容,注重培養(yǎng)學(xué)生用綜合運(yùn)用專業(yè)理論和技術(shù)手段解決問(wèn)題的能力,使學(xué)生對(duì)電力電子的系統(tǒng)和控制方法有更為深入的學(xué)習(xí)。
電力電子學(xué)中電力電子變換和控制技術(shù)是一門發(fā)展非常迅速的技術(shù),同時(shí)也是高等工科院校自動(dòng)化專業(yè)、電氣工程專業(yè)以及機(jī)電一體化等專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。
電力電子技術(shù)橫跨電力、電子和控制三個(gè)領(lǐng)域,是現(xiàn)代電子技術(shù)的基礎(chǔ)之一,是實(shí)現(xiàn)通過(guò)弱電方式控制強(qiáng)電設(shè)備的橋梁和紐帶,也是從事相關(guān)工作的專業(yè)技術(shù)人員所必須掌握的知識(shí)之一。
本書(shū)共分7章。第1章主要介紹電力電子技術(shù)的基本概念、電能變換及控制的方法,以及電力電子技術(shù)的發(fā)展和特點(diǎn)等;第2章主要介紹常用的電力電子器件的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性等;第3~6章分別對(duì)電力電子技術(shù)中常見(jiàn)的整流電路、逆變電路、斬波電路、交流調(diào)壓和變頻電路的基本工作原理和特性進(jìn)行闡述,其中主要包括單相和三相可控整流電流、有源逆變電路、直流斬波電路、復(fù)合斬波電路、交流調(diào)壓電路、交流/交流變換電路等;第7章主要針對(duì)目前在直流斬波電路和逆變電路中常用到的PWM控制技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的介紹。同時(shí),本書(shū)各章后均設(shè)有小結(jié)和習(xí)題,以利于學(xué)生復(fù)習(xí)。
本書(shū)的內(nèi)容在選取過(guò)程中遵循以電工、電子學(xué)和控制理論最基本的原理為起點(diǎn),完整、系統(tǒng)地講述電力電子變換和控制技術(shù)的基本知識(shí)、新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用原則。本書(shū)文字流暢、概念清晰、敘述深入淺出,適合高等院校的學(xué)生和自學(xué)者使用。
本書(shū)的編寫(xiě)人員均具有多年電力電子學(xué)一線教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。
本書(shū)由李媛媛、曾國(guó)輝任主編,奚崢皓、闞秀任副主編。其中第1、2章由李媛媛編寫(xiě),第3章由闞秀編寫(xiě),第4、6章由曾國(guó)輝編寫(xiě),第5、7章由奚崢皓編寫(xiě)。
在本書(shū)編寫(xiě)的過(guò)程中,得到上海工程技術(shù)大學(xué)相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和教師的支持和幫助,在此對(duì)所有給予本書(shū)幫助的人員表示衷心的感謝,也向?yàn)楸緯?shū)編寫(xiě)、整理付出辛勤勞動(dòng)的碩士研究生表示感謝。
由于時(shí)間倉(cāng)促,加之編者水平有限,書(shū)中難免存在疏漏和不足之處,懇請(qǐng)廣大讀者給予批評(píng)指正。
編者2018年3月
李媛媛,女,副教授,工學(xué)博士,碩士研究生導(dǎo)師,現(xiàn)任上海工程技術(shù)大學(xué)電子電氣工程學(xué)院副院長(zhǎng)。研究方向:主要從事智能控制、聲表面波式傳感器的設(shè)計(jì)及檢測(cè)、小波變換及其應(yīng)用等方向研究。曾國(guó)輝,男,工學(xué)博士,副教授,現(xiàn)任上海工程技術(shù)大學(xué)電子電氣工程學(xué)院副院長(zhǎng),上海市電機(jī)工程學(xué)會(huì)會(huì)員、上海市電工技術(shù)學(xué)會(huì)會(huì)員,全國(guó)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)電機(jī)軟起動(dòng)分技術(shù)委員會(huì)委員。
第1章緒論1
11電力電子技術(shù)概述1
12電能變換及控制的方法1
13電力電子技術(shù)的發(fā)展史2
14電力電子技術(shù)的特點(diǎn)3
15電力電子技術(shù)的應(yīng)用4
16電力電子技術(shù)的展望5
小結(jié)12
習(xí)題12
第2章電力電子器件13
21電力電子器件概述13
22電力二極管15
221電力二極管的基本結(jié)構(gòu)與工作原理15
222電力二極管的基本特性16
223電力二極管的主要參數(shù)18
224電力二極管的主要類型18
23晶閘管19
231晶閘管的基本結(jié)構(gòu)與工作原理19
232晶閘管的工作特性21
233晶閘管的主要參數(shù)23
234晶閘管的主要類型26
24典型全控型器件28
241門極可關(guān)斷晶閘管28
242電力晶體管30
243電力MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管35
244絕緣柵雙極型晶體管38
25其他新型電力電子器件42
251MOS控制晶閘管42
252靜電感應(yīng)晶體管42
253靜電感應(yīng)晶閘管43
254集成門極換流晶閘管43
255電子注入增強(qiáng)柵晶體管43
26電力電子器件驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路43
261電力電子器件驅(qū)動(dòng)電路概述43
262晶閘管的觸發(fā)電路44
263典型全控器件的驅(qū)動(dòng)電路45
264過(guò)電壓的產(chǎn)生及保護(hù)48
265過(guò)電流的產(chǎn)生及保護(hù)49
266電力電子器件的緩沖電路49
267晶閘管的串聯(lián)與并聯(lián)51
268電力MOSFET的并聯(lián)與IGBT的并聯(lián)52
小結(jié)53
習(xí)題53
第3章整流電路55
31概述55
32單相可控整流電路55
321單相半波可控整流電路56
322單相橋式全控整流電路58
323單相橋式半控整流電路62
33三相可控整流電路63
331三相半波可控整流電路64
332三相橋式全控整流電路73
34大功率可控整流電路80
341帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路80
342整流電路的多重化84
35有源逆變電路85
351整流與逆變的關(guān)系85
352電源間能量的變換關(guān)系86
353有源逆變電路的工作原理87
354三相半波共陰極逆變電路89
36整流電路的諧波和功率因數(shù)90
361整流電路的諧波及功率因數(shù)的概念91
362交流輸入側(cè)的諧波及功率因數(shù)92
363整流輸出側(cè)的諧波分析92
小結(jié)94
習(xí)題95
第4章逆變電路96
41逆變電路的分類和控制方式96
411逆變電路的分類96
412逆變電路的控制方式97
42電壓型逆變電路97
421單相電壓型逆變電路97
422三相電壓型逆變電路101
423方波逆變電路輸出電壓波形分析103
43電流型逆變電路104
431單相電流型逆變電路105
432三相電流型逆變電路105
44逆變電路在中高壓電氣傳動(dòng)方面的應(yīng)用案例多電平逆變
電路111
441中高壓逆變電路的應(yīng)用場(chǎng)合及中壓電壓等級(jí)問(wèn)題111
442二極管鉗位型多電平逆變電路112
443電容鉗位型多電平逆變電路113
444具有獨(dú)立直流電源的級(jí)聯(lián)型多電平逆變電路114
45逆變電路在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用案例靜止同步補(bǔ)償器116
46逆變電路在電源技術(shù)中的應(yīng)用案例117
461感應(yīng)加熱電源117
462交流方波電源118
463IGBT逆變式電阻焊機(jī)電源118
小結(jié)119
習(xí)題120
第5章斬波電路121
51概述121
52基本斬波電路123
521降壓斬波電路123
522升壓斬波電路126
523升降壓斬波電路和Cuk斬波電路130
524Sepic斬波電路和Zeta斬波電路134
53復(fù)合斬波電路和多相多重?cái)夭娐?35
531電流可逆斬波電路135
532橋式可逆斬波電路135
533多相多重?cái)夭娐?37
54晶閘管斬波器138
55斬波變阻電路138
56帶隔離的直流/直流變流電路139
561正激電路139
562反激電路140
563半橋電路141
564推挽電路142
565全橋電路143
小結(jié)144
習(xí)題145
第6章交流調(diào)壓和變頻電路146
61間接交流/交流變換電路146
611電流型交流/交流變換電路146
612電壓型交流/交流變換電路147
62直接交流/交流變換電路148
621周波變換器148
622矩陣變換器151
63交流調(diào)壓電路155
631單相交流調(diào)壓電路155
632三相交流調(diào)壓電路157
小結(jié)159
習(xí)題159
第7章PWM控制技術(shù)160
71PWM控制的基本原理160
72PWM逆變電路及其控制方法162
721計(jì)算法和調(diào)制法162
722異步調(diào)制和同步調(diào)制166
723PWM逆變電路的諧波分析168
724提高直流電壓利用率和減少器件的開(kāi)關(guān)次數(shù)170
725PWM逆變電路的多重化172
73PWM跟蹤控制技術(shù)173
731滯環(huán)比較方式173
732三角波比較方式175
74PWM整流電路及其控制方法176
741PWM整流電路的工作原理176
742PWM整流電路的控制方法179
743功率開(kāi)關(guān)器件180
小結(jié)182
習(xí)題182