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第1章 绪论1

1.1 电力电子系统的构成1

1.1.1 电能变换需求1

1.1.2 应用实例——降压斩波电路2

1.1.3 PWM波形的产生原理4

1.1.4 电力电子系统的构成与主要指标6

1.2 现代电力电子技术的特点10

1.2.1 电力电子集成电路的形态10

1.2.2 广泛使用自动控制技术进行电量稳定控制12

1.2.3 在开关控制信号产生和电量自动控制中采用微处理器技术23

1.3 主要分析方法23

1.3.1 波形分析法23

1.3.2 物理实验法24

1.3.3 数学模型分析法24

1.3.4 MATLAB数字仿真方法25

本章小结26

习题与思考题27

动手操作问题27

第2章 电力电子开关原理与使用29

2.1 独立电力电子器件开关过程分析与各种开关形态29

2.1.1 理想开关与开关损耗29

2.1.2 电力电子开关的实际开关特性31

2.1.3 具体开关类型分类33

2.2 实际电力电子器件35

2.2.1 电力晶体管35

2.2.2 电力场效应晶体管37

2.2.3 绝缘栅双极型晶体管40

2.3 电力电子器件的驱动42

2.3.1 电力电子器件驱动电路概述42

2.3.2 GTR的驱动电路42

2.3.3 MOSFET和IGBT的驱动电路43

2.4 电力电子器件的保护49

2.4.1 故障的种类49

2.4.2 器件的保护51

本章小结55

习题与思考题56

动手操作问题57

第3章 基于斩波原理的可控直流电路、集成模块与装置58

3.1 直流斩波电路与应用模块58

3.1.1 升压斩波电路58

3.1.2 升降压斩波电路65

3.1.3 半桥式可逆斩波电路65

3.1.4 桥式斩波电路66

3.2 DC-DC变换模块72

3.2.1 技术情况72

3.2.2 模块电源的选择与应用73

3.2.3 模块电源应用注意事项74

3.3 开关电源75

3.3.1 开关电源的基本工作原理75

3.3.2 隔离式高频变换电路78

3.4 有源功率因数校正器86

3.4.1 有源电力滤波器和有源功率因数校正器86

3.4.2 有源功率因数校正技术的应用89

3.5 DC-DC变换器反馈控制器设计91

3.5.1 DC-DC变换器的建模92

3.5.2 控制器设计93

本章小结97

习题与思考题98

动手操作问题98

第4章 直流-交流变换器——逆变技术100

4.1 逆变类型与方波脉冲宽度调制（PWM）100

4.1.1 电压源型和电流源型逆变电路100

4.1.2 电压源型单相全桥式方波逆变器100

4.1.3 三相桥式方波逆变电路105

4.2 单相电压型全桥式逆变器的正弦脉冲宽度调制（SPWM）控制108

4.2.1 SPWM原理108

4.2.2 SPWM的单极性控制与双极性控制110

4.3 三相电压型PWM逆变器113

4.3.1 三相电压型SPWM逆变器114

4.3.2 其他三相电压型逆变器的PWM控制方式118

4.4 电流型逆变器120

4.4.1 单相电流型PWM逆变器电路120

4.4.2 三相电流型PWM逆变器电路121

4.4.3 电流型PWM逆变器的控制策略121

4.5 空间矢量PWM122

4.5.1 空间矢量脉冲宽度调制（SVPWM）的工作原理122

4.5.2 SVPWM算法的实现125

4.6 用于变频器的逆变器制动与制动电阻131

4.6.1 用于变频器的逆变器制动131

4.6.2 逆变器制动电阻选择方法132

4.7 基于智能功率模块（IPM）的桥式电路技术135

4.7.1 IPM模块135

4.7.2 与光耦合器的连接138

本章小结144

习题与思考题145

动手操作问题145

第5章 基于PWM方法的可控整流技术147

5.1 同步整流147

5.1.1 应用同步整流技术的原因147

5.1.2 同步整流的基本原理147

5.2 同步整流电路的分类148

5.2.1 自驱动同步整流电路148

5.2.2 控制驱动同步整流电路149

5.3 电压型PWM整流电路155

5.3.1 单相电压型PWM整流电路拓扑结构和工作原理156

5.3.2 单相电压型PWM整流电路的运行方式159

5.3.3 三相电压型PWM整流电路160

5.4 电流型PWM整流电路161

5.4.1 单相电流型PWM整流器拓扑结构162

5.4.2 三相电流型PWM整流器拓扑结构162

5.5 PWM整流电路的控制162

5.5.1 直流电压控制163

5.5.2 交流电流控制163

5.6 带有源前端的能量回馈变频器168

5.6.1 工作原理168

5.6.2 PWM整流电路的更多控制策略170

5.6.3 双PWM变流电路的整体控制策略170

本章小结173

习题与思考题174

动手操作问题175

第6章 交流-交流电能变换的主要技术176

6.1 双向开关构成176

6.2 斩控式交流调压电路179

6.2.1 单相斩控式交流调压电路179

6.2.2 三相斩控式交流调压电路180

6.3 交-交矩阵变换器182

6.3.1 矩阵变换器的拓扑结构182

6.3.2 矩阵变换器的开关传递函数184

6.4 矩阵变换器的控制策略185

6.4.1 直接函数法186

6.4.2 空间矢量调制法186

6.4.3 双电压控制法187

6.4.4 电流滞环跟踪控制法187

6.5 矩阵变换器的换流方法188

6.5.1 四步换流策略189

6.5.2 两步换流策略190

6.5.3 智能换流策略193

本章小结193

习题与思考题194

动手操作问题194

附录195

附录A 部分大学生电子设计竞赛题195

附录B 部分电力电子元器件参数205

参考文献217