電力電子變流技術(shù)

前言

　　“電力電子變流技術(shù)”是高等職業(yè)技術(shù)院校機(jī)電類專業(yè)的基礎(chǔ)課。為適應(yīng)當(dāng)前課程改革的要求，結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，我們編寫了本書?！　”緯哂幸韵绿攸c(diǎn)：一是注重實(shí)用，減少定量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，理論以夠用為度；二是內(nèi)容較新，介紹了一些新型電力電子器件的工作原理及應(yīng)用；三是部分章安排了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并對變壓器的設(shè)計(jì)、電感量的計(jì)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(xué)院電氣工程系李文森、山東理工大學(xué)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?！　∮捎诰幷咚接邢?，本書難免存在不妥之處，敬請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書包括整流、逆變、變頻、調(diào)壓和保護(hù)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(jì)算、電抗器的電感量計(jì)算做了較為詳細(xì)的論述。    本書注重新穎性、理論性和系統(tǒng)性，突出了實(shí)用性，可作為高職高專機(jī)電類專業(yè)教材，也可供相關(guān)專業(yè)技術(shù)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(jié)構(gòu)    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(hào)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(guān)斷晶閘管(GTO)    1.2.2 大功率晶體管(GTR)    1.2.3 功率場效應(yīng)晶體管    1.2.4 靜電感應(yīng)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(dǎo)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(shí)驗(yàn)晶閘管的簡易測試及導(dǎo)通關(guān)斷條件實(shí)驗(yàn)  思考題與習(xí)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(fù)載    2.1.2 電感性負(fù)載及續(xù)流二極管    2.1.3 反電動(dòng)勢負(fù)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(fù)載的分析  2.5 三相半控橋整流電路    2.5.1 電阻性負(fù)載    2.5.2 大電感負(fù)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(jì)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(dòng)機(jī)機(jī)械特性    2.8.1 電流連續(xù)時(shí)的機(jī)械特性    2.8.2 電流斷續(xù)時(shí)的機(jī)械特性    2.8.3 臨界電流Idx  實(shí)驗(yàn)1 單相半波可控整流電路的研究  實(shí)驗(yàn)2 單相全控橋式整流電路的研究  實(shí)驗(yàn)3 三相全控橋式整流電路的研究  實(shí)驗(yàn)4 三相半控橋式整流電路的研究  思考題與習(xí)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(jié)晶體管觸發(fā)電路    3.2.1 單結(jié)晶體管    3.2.2 單結(jié)晶體管弛張振蕩電路    3.2.3 單結(jié)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)鋸齒波同步觸發(fā)電路的研究  思考題與習(xí)題第4章 主電路的保護(hù)和計(jì)算  4.1 晶閘管的過電壓保護(hù)    4.1.1 晶閘管的關(guān)斷過電壓及其保護(hù)    4.1.2 晶閘管交流側(cè)過電壓及其保護(hù)    4.1.3 晶閘管直流側(cè)過電壓及其保護(hù)  4.2 晶閘管的過電流保護(hù)與電壓、電流上升率的限制    4.2.1 晶閘管的過電流保護(hù)    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(jì)算    4.3.1 二次側(cè)相電壓U2    4.3.2 一次側(cè)相電流I1和二次側(cè)相電流I2    4.3.3 一次側(cè)容量S1、二次側(cè)容量S2以及平均計(jì)算容量S  4.4 平波電抗器電感量的計(jì)算    4.4.1 電動(dòng)機(jī)電樞電感Lo和變壓器漏電感LT的計(jì)算    4.4.2 限制輸出電流脈動(dòng)的電感量Lm的計(jì)算    4.4.3 使輸出電流連續(xù)的臨界電感量L1的計(jì)算  思考題與習(xí)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(zhuǎn)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(yīng)用    5.4.1 用接觸器控制直流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速  實(shí)驗(yàn)三 相有源逆變電路的應(yīng)用  思考題與習(xí)題第6章 交流開關(guān)與交流調(diào)壓電路  6.1 雙向晶閘管    6.1.1 基本結(jié)構(gòu)    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(guān)    6.2.1 簡單交流開關(guān)及應(yīng)用    6.2.2 由過零觸發(fā)開關(guān)電路組成的單相交流調(diào)功器    6.2.3 固態(tài)開關(guān)  6.3 單相交流調(diào)壓    6.3.1 電阻負(fù)載    6.3.2 電感性負(fù)載    6.3.3 晶閘管交流穩(wěn)壓電路  6.4 三相交流調(diào)壓    6.4.1 星形聯(lián)結(jié)帶中線的三相交流調(diào)壓電路    6.4.2 晶閘管與負(fù)載聯(lián)結(jié)成內(nèi)三角形的三相交流調(diào)壓電路    6.4.3 用三對反并聯(lián)晶閘管聯(lián)結(jié)成三相三線交流調(diào)壓電路    6.4.4 三個(gè)晶閘管聯(lián)結(jié)于星形負(fù)載中點(diǎn)的三相交流調(diào)壓電路    6.4.5 用雙向晶閘管組成的三相交流調(diào)壓電路  實(shí)驗(yàn)三 相交流調(diào)壓電路的研究  思考題與習(xí)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(fù)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(fù)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(diào)制變頻電路    7.4.1 脈寬調(diào)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(xí)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(guān)PWM控制方式    8.3.2 單極性電壓開關(guān)PWM控制方式  思考題與習(xí)題主要參考文獻(xiàn)

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(hào)控制其導(dǎo)通，但不能控制其關(guān)斷，所以稱之為半控型器件。功率二極管有時(shí)又稱電力二極管，由于不能通過信號(hào)控制其導(dǎo)通和關(guān)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(fù)二極管、肖特基二極管、雙向晶閘管、快速晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管和光控晶閘管等?！　⊥ㄟ^控制信號(hào)既可以控制其導(dǎo)通，又可以控制其關(guān)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(guān)斷晶閘管（GTO）、大功率晶閘管（GTR）、功率場效應(yīng)晶體管（PowerMOSFET）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、靜電感應(yīng)晶體管（SIT）及靜電感應(yīng)晶閘管（SITH）等?！　「鶕?jù)器件內(nèi)部載流子參與導(dǎo)電的種類不同，全控型器件又可分為單極型、雙極型和復(fù)合型三類。器件內(nèi)部只有一種載流子參與導(dǎo)電的器件稱為單極型器件，如Power MOSFET和SIT、等；器件內(nèi)部有電子和空穴兩種載流子導(dǎo)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(fù)合而成的新器件稱為復(fù)合型器件，如IGBT等。　　1.1 普通晶閘管　　晶閘管是一種既具有開關(guān)作用又具有整流作用的大功率半導(dǎo)體器件。由于它具有體積小、重量輕、效率高、動(dòng)作迅速、維護(hù)簡單、操作方便和壽命長等特點(diǎn)，因而在生產(chǎn)實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用。　　1.1 .1 晶閘管的結(jié)構(gòu)　　晶閘管是一種大功率半導(dǎo)體變流器件，它具有三個(gè)PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu)，其外形、結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)如圖1—1所示。由最外的P1層和N2層引出兩個(gè)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(gè)PN結(jié)稱為J1、J2、J3。　　常用的晶閘管有塑料封裝型，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(huì)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(gè)相互絕緣的散熱器夾緊晶閘管，靠冷風(fēng)冷卻。額定電流大于200A的晶閘管都采用平板式外形結(jié)構(gòu)。此外，晶閘管的冷卻方式還有水冷、油冷等。　　……

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