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0 绪论1

1 电力电子器件4

1.1 电力电子器件的特点与分类5

1.1.1 电力电子器件的特点5

1.1.2 电力电子器件的分类6

1.2 功率二极管6

1.2.1 功率二极管的主要类型6

1.2.2 PN结型功率二极管基本结构、工作原理和基本特性7

1.2.3 肖特基势垒二极管9

1.2.4 功率二极管的主要参数10

1.3 晶闸管及派生器件10

1.3.1 晶闸管的结构和工作原理10

1.3.2 晶闸管的工作特性及主要参数12

1.3.3 晶闸管的触发18

1.3.4 派生晶闸管器件19

1.4 门极可关断晶闸管（GTO）21

1.4.1 GTO的结构和工作原理22

1.4.2 GTO的特性及主要参数23

1.4.3 GTO的驱动电路26

1.4.4 GTO的最大可关断阳极电流和电流关断增益28

1.5 功率晶体管（GTR）28

1.5.1 GTR的结构和工作特性28

1.5.2 GTR的特性及主要参数29

1.5.3 GTR的驱动电路31

1.5.4 GTR的二次击穿现象和安全工作区31

1.6 功率场效应晶体管（Power MOSFET）32

1.6.1 Power MOSFET的结构和工作原理32

1.6.2 Power MOSFET的特性及主要参数33

1.6.3 Power MOSFET的驱动电路35

1.6.4 Power MOSFET的防静电击穿保护36

1.7 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）36

1.7.1 IGBT的结构和工作原理36

1.7.2 IGBT的特性及主要参数37

1.7.3 IGBT的驱动电路39

1.7.4 IGBT的擎住效应和安全工作区39

1.8 其他新型电力电子器件40

1.8.1 静电感应晶体管（SIT）40

1.8.2 静电感应晶闸管（SITH）41

1.8.3 MOS控制晶闸管（MCT）43

1.8.4 集成门极换流晶闸管（IGCT）45

1.8.5 注入增强型门极换流晶体管（IEGT）47

1.8.6 功率集成电路和智能功率模块（PIC＆IPM）48

1.9 电力电子器件今后的发展方向52

本章小结52

习题与思考题53

2 直流-直流变换电路54

2.1 降压斩波电路54

2.1.1 电流连续模式时的工作情况55

2.1.2 电流断续模式时的工作情况56

2.2 升压斩波电路58

2.2.1 电流连续模式时的工作情况59

2.2.2 电流断续模式时的工作情况59

2.3 升降压复合斩波电路62

2.3.1 电流连续模式时的工作情况63

2.3.2 电流断续模式时的工作情况64

2.4 库克电路66

2.4.1 库克电路稳态工作过程分析66

2.4.2 库克电路基本输入输出关系68

2.5 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路69

2.6 复合型DC-DC斩波电路70

2.6.1 二象限DC-DC斩波电路70

2.6.2 四象限DC-DC斩波电路72

2.6.3 多相多重DC-DC斩波电路72

2.7 带隔离的直流-直流变换电路73

2.7.1 正激电路74

2.7.2 反激电路75

2.7.3 半桥式隔离的降压电路75

2.7.4 全桥式隔离的降压电路76

2.7.5 推挽电路77

2.7.6 全波整流电路和全桥整流电路78

本章小结79

习题与思考题80

3 交流-直流变换电路（含有源逆变电路）81

3.1 不可控整流电路81

3.1.1 单相不可控整流电路81

3.1.2 三相不可控整流电路85

3.2 单相可控整流电路87

3.2.1 单相半波可控整流电路87

3.2.2 单相桥式全控整流电路93

3.2.3 单相全波可控整流电路99

3.2.4 单相桥式半控整流电路100

3.3 三相半波可控整流电路105

3.3.1 三相半波共阴极组可控整流电路带电阻性负载106

3.3.2 三相半波共阴极组可控整流电路带阻感性负载109

3.3.3 三相半波共阴极组可控整流电路带反电动势负载111

3.3.4 三相半波共阳极组可控整流电路112

3.4 三相桥式全控整流电路115

3.4.1 三相桥式全控整流电路带电阻性负载116

3.4.2 三相桥式全控整流电路带阻感性负载120

3.5 三相桥式半控整流电路122

3.5.1 三相桥式半控整流电路带电阻性负载122

3.5.2 三相桥式半控整流电路带阻感性负载124

3.6 变压器漏感对整流电路的影响124

3.6.1 换流期间的电压电流波形124

3.6.2 换相压降△Ud的计算125

3.6.3 换相重叠角γ的计算126

3.7 有源逆变电路130

3.7.1 逆变的概念130

3.7.2 三相半波有源逆变电路131

3.7.3 实现有源逆变的条件132

3.7.4 三相桥式有源逆变电路133

3.7.5 有源逆变失败的原因与最小逆变角的限制135

3.8 晶闸管的相控触发电路与同步问题136

3.8.1 单结晶体管移相触发电路137

3.8.2 同步信号为锯齿波的触发电路141

3.8.3 集成触发电路145

3.8.4 触发电路的定相147

3.9 整流电路的谐波和功率因数150

3.9.1 谐波和无功功率分析基础151

3.9.2 带阻感性负载时可控整流电路交流侧谐波和功率因数分析154

3.10 大功率可控整流电路155

3.10.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路155

3.10.2 多重化整流电路159

本章小结163

习题与思考题164

4 直流-交流变换电路167

4.1 逆变电路的基本原理及换流方式168

4.1.1 电网换流168

4.1.2 负载谐振式换流169

4.1.3 强迫换流169

4.2 逆变电路的类型171

4.3 电压型逆变电路173

4.3.1 电压型单相逆变电路173

4.3.2 电压型三相逆变电路175

4.4 电流型逆变电路179

4.4.1 电流型单相逆变电路179

4.4.2 电流型三相逆变电路183

4.5 正弦脉宽调制（SPWM）逆变电路185

4.5.1 SPWM基本原理185

4.5.2 单极性调制与双极性调制187

4.5.3 同步调制和异步调制191

4.5.4 SPWM波的生成192

4.5.5 电流滞环控制SPWM196

本章小结197

习题与思考题198

5 交流-交流变换电路200

5.1 交流调压电路200

5.1.1 单相交流调压电路202

5.1.2 三相交流调压电路206

5.1.3 其他交流电力控制电路210

5.2 交-交变频电路213

5.2.1 三相输入-单相输出交-交变频电路213

5.2.2 三相输入-三相输出交-交变频电路220

5.3 矩阵式交-交变频电路223

本章小结227

习题与思考题227

6 电力电子技术应用中的一些问题229

6.1 电力电子器件的保护229

6.1.1 过电压保护229

6.1.2 过电流保护231

6.1.3 电压上升率及电流上升率的限制231

6.2 电力电子器件的串并联技术与系统容量扩展232

6.2.1 晶闸管的串并联应用232

6.2.2 GTO的串并联应用234

6.2.3 Power MOSFET的串并联应用237

6.2.4 IGBT的串并联应用239

6.3 电力电子器件的功耗、散热器及冷却241

6.3.1 电力电子器件的功率损耗241

6.3.2 散热器243

6.3.3 冷却244

7 电力电子电路的计算机仿真245

7.1 建模与仿真245

7.2 常用仿真软件及其特点246

7.2.1 常用工具246

7.2.2 通用电路仿真软件248

7.2.3 基于理想开关模型的专用仿真软件249

7.3 典型电力电子器件的仿真模型及仿真实例251

7.3.1 MATLAB Simulink/Power System工具箱简介251

7.3.2 典型电力电子器件的MATLAB仿真模型259

7.3.3 交流-直流变换电路的MATLAB仿真268

习题与思考题283

参考文献284