電力電子變流技術

前言

　　“電力電子變流技術”是高等職業(yè)技術院校機電類專業(yè)的基礎課。為適應當前課程改革的要求，結合多年的教學經(jīng)驗，我們編寫了本書?！　”緯哂幸韵绿攸c：一是注重實用，減少定量的數(shù)學推導，理論以夠用為度；二是內容較新，介紹了一些新型電力電子器件的工作原理及應用；三是部分章安排了相應的實驗內容，并對變壓器的設計、電感量的計算等均有較為詳盡的闡述?！　”緯唧w編寫分工如下：王宜建編寫第1、5、6、7章；張桂玉編寫第2、3、4、8章；陳曉莉和韓曉冬協(xié)助參與了部分章節(jié)的編寫。全書由王宜建定稿。山東工業(yè)職業(yè)學院電氣工程系李文森、山東理工大學李素玲審閱了全書，并提出了很多寶貴的意見和建議，作者在此對他們致以誠摯的謝意。　　由于編者水平有限，本書難免存在不妥之處，敬請讀者批評指正。

內容概要

本書包括整流、逆變、變頻、調壓和保護電路5大部分，共8章，對晶閘管的觸發(fā)電路、整流變壓器的計算、電抗器的電感量計算做了較為詳細的論述。    本書注重新穎性、理論性和系統(tǒng)性，突出了實用性，可作為高職高專機電類專業(yè)教材，也可供相關專業(yè)技術人員的參考。

書籍目錄

前言第1章 電力電子器件  1.1 普通晶閘管    1.1.1 晶閘管的結構    1.1.2 晶閘管的工作原理    1.1.3 晶閘管的伏安特性    1.1.4 晶閘管的主要參數(shù)    1.1.5 晶閘管的型號及簡單測試方法  1.2 全控型電力電子器件    1.2.1 門極可關斷晶閘管(GTO)    1.2.2 大功率晶體管(GTR)    1.2.3 功率場效應晶體管    1.2.4 靜電感應晶體管  1.3 晶閘管的派生器件    1.3.1 快速晶閘管    1.3.2 雙向晶閘管    1.3.3 逆導晶閘管    1.3.4 光控晶閘管  1.4 功率二極管    1.4.1 功率二極管的工作原理    1.4.2 功率二極管的主要參數(shù)    1.4.3 功率二極管的主要類型  實驗晶閘管的簡易測試及導通關斷條件實驗  思考題與習題第2章 晶閘管可控整流電路  2.1 單相半波可控整流電路    2.1.1 電阻性負載    2.1.2 電感性負載及續(xù)流二極管    2.1.3 反電動勢負載  2.2 單相全波和單相全控橋式可控整流電路    2.2.1 單相全波可控整流電路    2.2.2 單相全控橋式整流電路  2.3 三相半波可控整流電路    2.3.1 三相半波不可控整流電路    2.3.2 三相半波可控整流電路    2.3.3 共陽極整流電路    2.3.4 共用變壓器的共陰極、共陽極三相半波可控整流電路  2.4 三相全控橋式整流電路    2.4.1 工作原理    2.4.2 對觸發(fā)脈沖的要求    2.4.3 對大電感負載的分析  2.5 三相半控橋整流電路    2.5.1 電阻性負載    2.5.2 大電感負載    2.5.3 三相半控橋與三相全控橋整流電路的比較  2.6 帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路    2.6.1 不帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路    2.6.2 帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路    2.6.3 各物理量計算  2.7 變壓器漏電抗對整流電路的影響    2.7.1 換相期間的輸出電壓    2.7.2 換相重疊角y    2.7.3 可控整流電路的外特性  2.8 晶閘管可控整流供電的直流電動機機械特性    2.8.1 電流連續(xù)時的機械特性    2.8.2 電流斷續(xù)時的機械特性    2.8.3 臨界電流Idx  實驗1 單相半波可控整流電路的研究  實驗2 單相全控橋式整流電路的研究  實驗3 三相全控橋式整流電路的研究  實驗4 三相半控橋式整流電路的研究  思考題與習題第3章 晶閘管觸發(fā)電路  3.1 對觸發(fā)電路的要求  3.2 單結晶體管觸發(fā)電路    3.2.1 單結晶體管    3.2.2 單結晶體管弛張振蕩電路    3.2.3 單結晶體管的同步和移相觸發(fā)電路  3.3 同步電壓為鋸齒波的晶閘管觸發(fā)電路    3.3.1 觸發(fā)脈沖的形成與放大    3.3.2 鋸齒波的形成及脈沖移相    3.3.3 鋸齒波同步電壓的形成    3.3.4 雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)    3.3.5 強觸發(fā)電路  3.4 觸發(fā)脈沖與主電路電壓的同步及防止誤觸發(fā)的措施    3.4.1 觸發(fā)電路同步電源電壓的選擇    3.4.2 防止誤觸發(fā)的措施  實驗鋸齒波同步觸發(fā)電路的研究  思考題與習題第4章 主電路的保護和計算  4.1 晶閘管的過電壓保護    4.1.1 晶閘管的關斷過電壓及其保護    4.1.2 晶閘管交流側過電壓及其保護    4.1.3 晶閘管直流側過電壓及其保護  4.2 晶閘管的過電流保護與電壓、電流上升率的限制    4.2.1 晶閘管的過電流保護    4.2.2 電壓與電流上升率的限制  4.3 整流變壓器額定參數(shù)的計算    4.3.1 二次側相電壓U2    4.3.2 一次側相電流I1和二次側相電流I2    4.3.3 一次側容量S1、二次側容量S2以及平均計算容量S  4.4 平波電抗器電感量的計算    4.4.1 電動機電樞電感Lo和變壓器漏電感LT的計算    4.4.2 限制輸出電流脈動的電感量Lm的計算    4.4.3 使輸出電流連續(xù)的臨界電感量L1的計算  思考題與習題第5章 有源逆變電路  5.1 有源逆變的工作原理    5.1.1 有源逆變過程的能量轉換    5.1.2 有源逆變的工作原理  5.2 三相有源逆變電路    5.2.1 三相半波有源逆變電路    5.2.2 三相橋式有源逆變電路  5.3 逆變失敗及最小逆變角的確定    5.3.1 逆變失敗的原因    5.3.2 最小逆變角的確定及限制  5.4 有源逆變電路的應用    5.4.1 用接觸器控制直流電動機正反轉的電路    5.4.2 采用兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆電路    5.4.3 繞線轉子異步電動機的串級調速  實驗三 相有源逆變電路的應用  思考題與習題第6章 交流開關與交流調壓電路  6.1 雙向晶閘管    6.1.1 基本結構    6.1.2 伏安特性    6.1.3 雙向晶閘管的觸發(fā)方式    6.1.4 雙向晶閘管的工作原理    6.1.5 雙向晶閘管的觸發(fā)電路  6.2 晶閘管交流開關    6.2.1 簡單交流開關及應用    6.2.2 由過零觸發(fā)開關電路組成的單相交流調功器    6.2.3 固態(tài)開關  6.3 單相交流調壓    6.3.1 電阻負載    6.3.2 電感性負載    6.3.3 晶閘管交流穩(wěn)壓電路  6.4 三相交流調壓    6.4.1 星形聯(lián)結帶中線的三相交流調壓電路    6.4.2 晶閘管與負載聯(lián)結成內三角形的三相交流調壓電路    6.4.3 用三對反并聯(lián)晶閘管聯(lián)結成三相三線交流調壓電路    6.4.4 三個晶閘管聯(lián)結于星形負載中點的三相交流調壓電路    6.4.5 用雙向晶閘管組成的三相交流調壓電路  實驗三 相交流調壓電路的研究  思考題與習題第7章 變頻電路  7.1 變頻電路的作用、原理和換流方式    7.1.1 變頻電路的作用    7.1.2 變頻電路基本原理    7.1.3 變頻電路的換流方式  7.2 負載諧振式變頻電路    7.2.1 并聯(lián)諧振式變頻電路(也稱并聯(lián)諧振逆變器)    7.2.2 負載串聯(lián)諧振式變頻電路  7.3 三相變頻電路    7.3.1 電壓型三相變頻電路    7.3.2 電流型三相變頻電路  7.4 脈寬調制變頻電路    7.4.1 脈寬調制變頻電路概述    7.4.2 單相PWM變頻電路    7.4.3 三相橋式PWM變頻電路  思考題與習題第8章 直流變換電路  8.1 直流電壓變換電路的工作原理及其分類    8.1.1 直流電壓變換電路的工作原理    8.1.2 直流電壓變換電路的分類  8.2 基本直流變換電路    8.2.1 降壓變換電路    8.2.2 升壓變換電路    8.2.3 庫克變換電路  8.3 全橋式電路    8.3.1 雙極性電壓開關PWM控制方式    8.3.2 單極性電壓開關PWM控制方式  思考題與習題主要參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　電力電子器件　　普通晶閘管能夠通過信號控制其導通，但不能控制其關斷，所以稱之為半控型器件。功率二極管有時又稱電力二極管，由于不能通過信號控制其導通和關斷，因此又可稱之為不可控器件。功率二極管和晶閘管還有許多派生器件，如快速恢復二極管、肖特基二極管、雙向晶閘管、快速晶閘管、逆導晶閘管和光控晶閘管等。　　通過控制信號既可以控制其導通，又可以控制其關斷的電力電子器件被稱為全控型器件。這類器件的品種很多，目前常用的有門極可關斷晶閘管（GTO）、大功率晶閘管（GTR）、功率場效應晶體管（PowerMOSFET）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、靜電感應晶體管（SIT）及靜電感應晶閘管（SITH）等?！　「鶕?jù)器件內部載流子參與導電的種類不同，全控型器件又可分為單極型、雙極型和復合型三類。器件內部只有一種載流子參與導電的器件稱為單極型器件，如Power MOSFET和SIT、等；器件內部有電子和空穴兩種載流子導電的器件稱為雙極型器件，如GTR、GTO和SITH等；由雙極型器件與單極型器件復合而成的新器件稱為復合型器件，如IGBT等?！　?.1 普通晶閘管　　晶閘管是一種既具有開關作用又具有整流作用的大功率半導體器件。由于它具有體積小、重量輕、效率高、動作迅速、維護簡單、操作方便和壽命長等特點，因而在生產(chǎn)實際中得到了廣泛的應用。　　1.1 .1 晶閘管的結構　　晶閘管是一種大功率半導體變流器件，它具有三個PN結的四層結構，其外形、結構和圖形符號如圖1—1所示。由最外的P1層和N2層引出兩個電極，分別為陽極A和陰極K，由中間P2層引出的電極是門極G（也稱控制極）。三個PN結稱為J1、J2、J3?！　〕Ｓ玫木чl管有塑料封裝型，螺栓式和平板式三種外形，如圖1—1（a）所示。晶閘管在工作過程中會因損耗而發(fā)熱，因此必須安裝散熱器。螺栓式晶閘管是靠陽極（螺栓）擰緊在鋁制散熱器上，可自然冷卻；平板式晶閘管由兩個相互絕緣的散熱器夾緊晶閘管，靠冷風冷卻。額定電流大于200A的晶閘管都采用平板式外形結構。此外，晶閘管的冷卻方式還有水冷、油冷等?！　　?/pre>








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