電力電子技術(shù)

前言

　　本書對傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了大膽取舍和補(bǔ)充，緊緊圍繞電力電子器件的工程應(yīng)用，將較深的理論與復(fù)雜的數(shù)學(xué)分析歸納和簡化，避免復(fù)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(shí)用性很強(qiáng)的實(shí)踐技能訓(xùn)練，最大限度地滿足教學(xué)和生產(chǎn)實(shí)際的需求?！　”窘滩闹饕哂幸韵绿攸c(diǎn)?！　?.注重理論為技能培養(yǎng)服務(wù)　　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(dǎo)和計(jì)算，而強(qiáng)調(diào)理論的直接運(yùn)用，把握好理論夠用、實(shí)用，最大限度地方便教學(xué)，講求教學(xué)效果?！　?.創(chuàng)設(shè)企業(yè)工作情景，實(shí)用性強(qiáng)　　體例和內(nèi)容設(shè)計(jì)以當(dāng)前實(shí)際的生產(chǎn)技術(shù)和技能運(yùn)用為對象，按照生產(chǎn)的工藝過程對內(nèi)容進(jìn)行組織，盡可能地使內(nèi)容和訓(xùn)練過程與真實(shí)的工藝流程一致，增強(qiáng)了實(shí)用性?！　?.突出“簡”和“明”的特點(diǎn)　　簡：講述每個(gè)問題之前用簡單易懂的語言概述問題的核心，使學(xué)生一目了然?！　∶鳎簭?qiáng)化學(xué)習(xí)指導(dǎo)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，知識點(diǎn)要求明確、方法明確、結(jié)論明確，使學(xué)生學(xué)習(xí)目的明確、思路清晰。　　4.采取從“特殊”到“一般”再到“特殊”的方法安排教材內(nèi)容　　以簡單的電路實(shí)例分析電路，從中總結(jié)分析電路的方法，然后用此方法再去分析特殊的較復(fù)雜的電路，使學(xué)生容易掌握?！　∪珪卜譃?個(gè)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(diào)壓電路。每個(gè)單元前安排的單元導(dǎo)讀、學(xué)習(xí)要點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)使學(xué)生建立本單元的整體感知，確定了學(xué)習(xí)任務(wù)，以便學(xué)生學(xué)習(xí)過程中能夠有重點(diǎn)地學(xué)習(xí)，做到心中有數(shù)；每個(gè)單元后有習(xí)題，使學(xué)生通過練習(xí)掌握相應(yīng)的知識點(diǎn)。每個(gè)單元后均附有相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，使理論與實(shí)踐有機(jī)融合為一體，有助于提高學(xué)生的實(shí)踐技能；單元最后的小結(jié)使學(xué)生對本單元零散的知識系統(tǒng)化、學(xué)習(xí)技能綜合化，從而提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

內(nèi)容概要

本書采用理論與應(yīng)用相結(jié)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(diào)壓電路五大變換電路的工作原理及應(yīng)用，并附有典型的應(yīng)用舉例，且引入了最新發(fā)展起來的變頻器，詳細(xì)講述了變頻器的選用、參數(shù)設(shè)置、安裝及調(diào)試，突出電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)。    本書可作為高職高專工業(yè)電氣自動化、電氣技術(shù)、機(jī)電一體化等專業(yè)的教材，也可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言緒論  0.1  “電力電子技術(shù)”課程的性質(zhì)、內(nèi)容和任務(wù)  0.2  電力電子技術(shù)的發(fā)展  0.3  電力電子技術(shù)的應(yīng)用  0.4  學(xué)習(xí)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(jié)構(gòu)、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(jié)構(gòu)    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(yīng)用    1.2.5  其他派生器件  1.3  全控型器件    1.3.1  可關(guān)斷晶閘管    1.3.2  電力晶體管    1.3.3  功率場效應(yīng)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(yīng)晶體管    1.4.3  靜電感應(yīng)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(hù)    1.5.1  過電流保護(hù)    1.5.2  過電壓保護(hù)    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(shí)訓(xùn)項(xiàng)目1  電力電子器件的測試    小結(jié)    習(xí)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(fù)載    2.1.2  電感性負(fù)載  2.2  單相橋式全控相控整流電路    2.2.1  電阻性負(fù)載全控整流電路    2.2.2  大電感負(fù)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(fù)載半控整流電路    2.3.2  大電感負(fù)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(fù)載    2.5.2  大電感負(fù)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(fù)載    2.6.2  大電感負(fù)載    2.6.3  并接續(xù)流二極管    實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目2  整流電路的研究    小結(jié)    習(xí)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(jié)晶體管觸發(fā)電路  3.3  正弦波觸發(fā)電路    3.3.1  脈沖產(chǎn)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(shí)現(xiàn)同步的方法    實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目3  鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的研究    小結(jié)    習(xí)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(zhuǎn)子異步電動機(jī)串級調(diào)速與高壓直流輸電    4.3.1  繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)串級調(diào)速    4.3.2  高壓直流輸電    實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目4  單相橋式全控有源逆變電路的研究    小結(jié)    習(xí)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(gòu)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(diào)制(PWM)技術(shù)    5.4.1  正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)    5.4.2  單極性正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)    5.4.3  雙極性正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)  5.5  變頻器及其應(yīng)用    5.5.1  變頻器的基本構(gòu)成    5.5.2  變頻器各端子的功能及接線    5.5.3  變頻器的運(yùn)行    實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目5  變頻器正反轉(zhuǎn)控制電路的安裝、調(diào)試與運(yùn)行    小結(jié)    習(xí)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(shí)間比控制工作原理    6.1.2  瞬時(shí)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(diào)速裝置  6.4  全控型器件組成的斬波電路應(yīng)用舉例    實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目6  直流斬波電路性能的研究    小結(jié)    習(xí)題第7單元  交流調(diào)壓電路  7.1  雙向晶閘管    7.1.1  結(jié)構(gòu)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(guān)    7.2.1  簡單的交流開關(guān)及其應(yīng)用    7.2.2  過零觸發(fā)開關(guān)電路與交流調(diào)功器  7.3  單相交流調(diào)壓電路    7.3.1  幾種交流調(diào)壓的觸發(fā)電路    7.3.2  單相交流調(diào)壓電路分析    實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目7  單相交流調(diào)壓電路接電阻性和電感性負(fù)載的測試    小結(jié)    習(xí)題主要參考文獻(xiàn)

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(shù)的基礎(chǔ)，也是電力電子技術(shù)發(fā)展的動力，電力電子技術(shù)的每一次飛躍都是以新器件的出現(xiàn)為契機(jī)的。電力電子器件的發(fā)展可分為兩個(gè)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(chǎn)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(dǎo)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(shù)參數(shù)均有很大提高，單只普通晶閘管的容量已達(dá)8000V、6000A。此類器件通過門極只能控制開通而不能控制關(guān)斷；另外，它立足于分立元件結(jié)構(gòu)，工作頻率難以提高，因而大大限制了其應(yīng)用范圍。但是晶閘管器件價(jià)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(shè)備仍然在許多場合使用，晶閘管及其相關(guān)知識仍是學(xué)習(xí)電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)。　?。?）現(xiàn)代電力電子器件　　20世紀(jì)80年代以來，人們將微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)相結(jié)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(guān)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(fù)合器件，工作頻率可達(dá)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(lǐng)域仍有發(fā)展?jié)摿Α！　‰娏﹄娮悠骷笕萘炕雌骷妷骸㈦娏魅萘窟M(jìn)一步提高）、高頻化（即器件的開關(guān)速度進(jìn)一步提高）、易驅(qū)動（即電流驅(qū)動發(fā)展為電壓驅(qū)動、控制驅(qū)動功率?。?、低損耗（即導(dǎo)通壓降低）、模塊化（即多個(gè)器件封裝在一起）、功率集成化（即采用集成工藝將驅(qū)動、保護(hù)、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(xué)、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動控制理論結(jié)合在一起，使功率與信息集成在一起，成為機(jī)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(shù)的應(yīng)用。

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