電力電子技術

前言

　　本書對傳統(tǒng)教學內容進行了大膽取舍和補充，緊緊圍繞電力電子器件的工程應用，將較深的理論與復雜的數(shù)學分析歸納和簡化，避免復雜的推理論證和定量分析，力求理論描述通俗易懂，并附有實用性很強的實踐技能訓練，最大限度地滿足教學和生產實際的需求。　　本教材主要具有以下特點?！　?.注重理論為技能培養(yǎng)服務　　避免介紹過多艱深的知識，以知識必需、夠用為度，避免過于繁雜的公式、定理的推導和計算，而強調理論的直接運用，把握好理論夠用、實用，最大限度地方便教學，講求教學效果?！　?.創(chuàng)設企業(yè)工作情景，實用性強　　體例和內容設計以當前實際的生產技術和技能運用為對象，按照生產的工藝過程對內容進行組織，盡可能地使內容和訓練過程與真實的工藝流程一致，增強了實用性?！　?.突出“簡”和“明”的特點　　簡：講述每個問題之前用簡單易懂的語言概述問題的核心，使學生一目了然?！　∶鳎簭娀瘜W習指導環(huán)節(jié)的設計，知識點要求明確、方法明確、結論明確，使學生學習目的明確、思路清晰?！　?.采取從“特殊”到“一般”再到“特殊”的方法安排教材內容　　以簡單的電路實例分析電路，從中總結分析電路的方法，然后用此方法再去分析特殊的較復雜的電路，使學生容易掌握。　　全書共分為7個單元，分別為電力電子器件、相控整流電路、晶閘管觸發(fā)電路、有源逆變電路、變頻電路、直流斬波電路和交流調壓電路。每個單元前安排的單元導讀、學習要點和教學目標使學生建立本單元的整體感知，確定了學習任務，以便學生學習過程中能夠有重點地學習，做到心中有數(shù)；每個單元后有習題，使學生通過練習掌握相應的知識點。每個單元后均附有相應的實訓項目，使理論與實踐有機融合為一體，有助于提高學生的實踐技能；單元最后的小結使學生對本單元零散的知識系統(tǒng)化、學習技能綜合化，從而提高學生分析問題和解決問題的能力。

內容概要

本書采用理論與應用相結合的方式，深入淺出地闡述了常用電力電工器件的工作原理與使用特性，以及這些器件組成的相控整流電路、有源逆變電路、變頻電路、直流斬波電路和交流調壓電路五大變換電路的工作原理及應用，并附有典型的應用舉例，且引入了最新發(fā)展起來的變頻器，詳細講述了變頻器的選用、參數(shù)設置、安裝及調試，突出電力電子器件的應用技術。    本書可作為高職高專工業(yè)電氣自動化、電氣技術、機電一體化等專業(yè)的教材，也可供相關工程技術人員參考。

書籍目錄

前言緒論  0.1  “電力電子技術”課程的性質、內容和任務  0.2  電力電子技術的發(fā)展  0.3  電力電子技術的應用  0.4  學習方法第1單元  電力電子器件  1.1  非控型器件——功率二極管    1.1.1  結構、工作原理及特性    1.1.2  主要參數(shù)    1.1.3  主要類型及選用  1.2  半控型器件——晶閘管    1.2.1  結構    1.2.2  工作原理    1.2.3  特性和主要參數(shù)    1.2.4  參數(shù)選擇及串并聯(lián)的應用    1.2.5  其他派生器件  1.3  全控型器件    1.3.1  可關斷晶閘管    1.3.2  電力晶體管    1.3.3  功率場效應晶體管    1.3.4  絕緣柵雙極型晶體管  1.4  其他新型用力電子器件    1.4.1  MOS控制晶閘管    1.4.2  靜電感應晶體管    1.4.3  靜電感應晶閘管    1.4.4  集成門極換流晶閘管    1.4.5  功率模塊與功率集成電路  1.5  電力電子器件的保護    1.5.1  過電流保護    1.5.2  過電壓保護    1.5.3  du/dt與di/dt的限制    1.5.4  緩沖電路    1.5.5  散熱冷卻    實訓項目1  電力電子器件的測試    小結    習題第2單元  相控整流電路  2.1  單相半波相控整流電路    2.1.1  電阻性負載    2.1.2  電感性負載  2.2  單相橋式全控相控整流電路    2.2.1  電阻性負載全控整流電路    2.2.2  大電感負載全控整流電路    2.2.3  并接續(xù)流二極管全控整流電路  2.3  單相橋式半控整流電路    2.3.1  電阻性負載半控整流電路    2.3.2  大電感負載半控整流電路    2.3.3  并接續(xù)流二極管半控整流電路  2.4  三相半波相控整流電路    2.4.1  三相半波不可控整流電路    2.4.2  共陰極接法三相半波相控整流電路    2.4.3  共陽極接法三相半波相控整流電路  2.5  三相橋式全控整流電路    2.5.1  電阻負載    2.5.2  大電感負載    2.5.3  并接續(xù)流二極管  2.6  三相橋式半控整流電路    2.6.1  電阻負載    2.6.2  大電感負載    2.6.3  并接續(xù)流二極管    實訓項目2  整流電路的研究    小結    習題第3單元  晶閘管觸發(fā)電路  3.1  對觸發(fā)電路的要求  3.2  簡單觸發(fā)電路    3.2.1  電阻電容移相觸發(fā)電路    3.2.2  單結晶體管觸發(fā)電路  3.3  正弦波觸發(fā)電路    3.3.1  脈沖產生原理    3.3.2  正弦波同步觸發(fā)電路  3.4  鋸齒波觸發(fā)電路    3.4.1  同步環(huán)節(jié)    3.4.2  鋸齒波的形成及脈沖移相環(huán)節(jié)    3.4.3  脈沖形成、放大和輸出環(huán)節(jié)    3.4.4  其他環(huán)節(jié)  *3.5  集成觸發(fā)電路    3.5.1  KC04集成移相觸發(fā)器    3.5.2  KC41C六路雙脈沖形成器  3.6  觸發(fā)脈沖與主電路電壓的同步    3.6.1  同步的概念    3.6.2  實現(xiàn)同步的方法    實訓項目3  鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的研究    小結    習題第4單元  有源逆變電路  4.1  有源逆變電路的分析    4.1.1  有源逆變工作原理    4.1.2  逆變失敗及最小逆變角的限制    4.1.3  常用的有源逆變電路  4.2  晶閘管直流可逆拖動工作原理    4.2.1  采用一組變流橋的可逆電路    4.2.2  采用兩組變流橋的可逆電路  4.3  繞線轉子異步電動機串級調速與高壓直流輸電    4.3.1  繞線轉子異步電動機串級調速    4.3.2  高壓直流輸電    實訓項目4  單相橋式全控有源逆變電路的研究    小結    習題第5單元  變頻電路  5.1  變頻電路的工作原理    5.1.1  變頻器的分類    5.1.2  變頻電路的工作原理  5.2  諧振型逆變電路    5.2.1  并聯(lián)諧振型逆變電路    5.2.2  串聯(lián)諧振型逆變電路    5.2.3  全控型器件構成的諧振逆變器  5.3  三相逆變器    5.3.1  電壓型逆變器    5.3.2  電流型逆變器  5.4  脈寬調制(PWM)技術    5.4.1  正弦波脈寬調制(SPWM)技術    5.4.2  單極性正弦波脈寬調制技術    5.4.3  雙極性正弦波脈寬調制技術  5.5  變頻器及其應用    5.5.1  變頻器的基本構成    5.5.2  變頻器各端子的功能及接線    5.5.3  變頻器的運行    實訓項目5  變頻器正反轉控制電路的安裝、調試與運行    小結    習題第6單元  直流斬波電路  6.1  直流斬波電路的工作原理    6.1.1  時間比控制工作原理    6.1.2  瞬時值和平均值控制工作原理  6.2  直流斬波器基本電路    6.2.1  降壓斬波器    6.2.2  升壓斬波器    6.2.3  雙象限斬波器    6.2.4  四象限斬波器  6.3  普通晶閘管組成的直流斬波電路    6.3.1  斬波器換流電路    6.3.2  無軌電車晶閘管斬波調速裝置  6.4  全控型器件組成的斬波電路應用舉例    實訓項目6  直流斬波電路性能的研究    小結    習題第7單元  交流調壓電路  7.1  雙向晶閘管    7.1.1  結構與特性    7.1.2  雙向晶閘管的觸發(fā)方式    7.1.3  雙向晶閘管的主要參數(shù)及其選擇  7.2  晶閘管交流開關    7.2.1  簡單的交流開關及其應用    7.2.2  過零觸發(fā)開關電路與交流調功器  7.3  單相交流調壓電路    7.3.1  幾種交流調壓的觸發(fā)電路    7.3.2  單相交流調壓電路分析    實訓項目7  單相交流調壓電路接電阻性和電感性負載的測試    小結    習題主要參考文獻

章節(jié)摘錄

　　1.電力電子器件的發(fā)展　　器件是電力電子技術的基礎，也是電力電子技術發(fā)展的動力，電力電子技術的每一次飛躍都是以新器件的出現(xiàn)為契機的。電力電子器件的發(fā)展可分為兩個階段?！　。?）、傳統(tǒng)電力電子器件　　傳統(tǒng)電力電子器件主要是功率整流管與晶閘管（曾稱可控硅），屬于不控與半控器件。自1957年生產第一只晶閘管以來，已由普通晶閘管衍生出快速晶閘管、逆導晶閘管、雙向晶閘管、不對稱晶閘管等品種，器件的電壓、電流等技術參數(shù)均有很大提高，單只普通晶閘管的容量已達8000V、6000A。此類器件通過門極只能控制開通而不能控制關斷；另外，它立足于分立元件結構，工作頻率難以提高，因而大大限制了其應用范圍。但是晶閘管器件價格相對低廉，在大電流、高電壓及大容量化方面的發(fā)展空間依然較大，目前以晶閘管為核心的設備仍然在許多場合使用，晶閘管及其相關知識仍是學習電力電子技術的基礎。　?。?）現(xiàn)代電力電子器件　　20世紀80年代以來，人們將微電子技術與電力電子技術相結合，研制出了新一代高頻全控型器件，稱為現(xiàn)代電力電子器件，主要有功率晶體管（GTR）、可關斷晶閘管（GT0）、功率場控晶體管（MOSEFT）、絕緣柵雙極晶體管（IGBT）、MOS門極晶閘管（MCT）等。其中，最有發(fā)展前途的是絕緣柵雙極晶體管（IGBT）與MOS門極晶閘管（MCT），兩者均為場控復合器件，工作頻率可達20kHz。目前IGBT器件已取代GTR，而MCT將可能取代晶閘管與GTO，功率MOS在低壓高頻交流領域仍有發(fā)展?jié)摿??！　‰娏﹄娮悠骷笕萘炕雌骷妷?、電流容量進一步提高）、高頻化（即器件的開關速度進一步提高）、易驅動（即電流驅動發(fā)展為電壓驅動、控制驅動功率?。?、低損耗（即導通壓降低）、模塊化（即多個器件封裝在一起）、功率集成化（即采用集成工藝將驅動、保護、檢測、控制、自診斷等功能與電力電子器件集成于一塊芯片）方向發(fā)展。尤其是功率集成化，因其有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ瑢⑽㈦娮訉W、電力電子技術、計算機技術和自動控制理論結合在一起，使功率與信息集成在一起，成為機電一體化的接口，并逐步向智能化方向發(fā)展，廣泛使用的變頻器就是這一技術的應用。

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