電力電子技術(shù)

前言

　　雖然近年來(lái)高等職業(yè)技術(shù)教育在我國(guó)發(fā)展迅速，但高職教材建設(shè)相對(duì)落后，為此高等教育出版社提出了加快高職教材建設(shè)計(jì)劃。隨著現(xiàn)代電力電子器件的發(fā)展，電力電子技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用越來(lái)越普遍，電力電子技術(shù)已成為高職高專(zhuān)電子、電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程?！峨娏﹄娮蛹夹g(shù)/高等職業(yè)學(xué)校電子信息類(lèi)電氣控制類(lèi)專(zhuān)業(yè)系列教材》為21世紀(jì)高職高專(zhuān)規(guī)劃教材，可作為高職高專(zhuān)電類(lèi)或相關(guān)專(zhuān)業(yè)教材，亦可供電氣工程技術(shù)人員參考?！　　峨娏﹄娮蛹夹g(shù)/高等職業(yè)學(xué)校電子信息類(lèi)電氣控制類(lèi)專(zhuān)業(yè)系列教材》主要內(nèi)容：常用電力電子器件（功率二極管，晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、大功率晶體管、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管、絕緣柵雙極晶體管）的工作原理及特性；由上述器件組成的可控整流電路、交流開(kāi)關(guān)與交流調(diào)壓、有源逆變及無(wú)源逆變電路、直流斬波電路以及變頻電路的工作原理與用途，并介紹了典型的應(yīng)用實(shí)例?！　　峨娏﹄娮蛹夹g(shù)/高等職業(yè)學(xué)校電子信息類(lèi)電氣控制類(lèi)專(zhuān)業(yè)系列教材》特點(diǎn)：在編寫(xiě)過(guò)程中充分考慮高職教育的特色，參考了有關(guān)行業(yè)的職業(yè)技能鑒定規(guī)范及中高級(jí)維修電工等級(jí)考核標(biāo)準(zhǔn)。內(nèi)容安排上力求注重基本知識(shí)和基本技能，加大新知識(shí)、新技術(shù)學(xué)習(xí)。理論分析以定性為主，突出概念，理論聯(lián)系實(shí)際以求實(shí)用。本教材建議教學(xué)學(xué)時(shí)為72學(xué)時(shí)，學(xué)時(shí)分配3-案如下表所示，僅供參考。根據(jù)教學(xué)需要可安排一至兩周課程設(shè)計(jì)。　　《電力電子技術(shù)/高等職業(yè)學(xué)校電子信息類(lèi)電氣控制類(lèi)專(zhuān)業(yè)系列教材》由蘇海濱主編，徐立娟、張春陽(yáng)、高麗、馬林參加編寫(xiě)。編寫(xiě)分工為：蘇海濱編寫(xiě)緒論、第2章；徐立娟編寫(xiě)第4，5、6章；張春陽(yáng)編寫(xiě)第1章；高麗編寫(xiě)第3章；馬林編寫(xiě)第7章?！峨娏﹄娮蛹夹g(shù)/高等職業(yè)學(xué)校電子信息類(lèi)電氣控制類(lèi)專(zhuān)業(yè)系列教材》由河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王廷才副教授審閱。在編寫(xiě)過(guò)程中，參閱了許多同行、專(zhuān)家們的論著、文獻(xiàn)。

內(nèi)容概要

　　《電力電子技術(shù)》介紹了常用電力電子器件（晶閘管、GTO、GTR、MOSFET、IGBT等）的工作原理、特性以及這些器件的電路工作原理與用途。《電力電子技術(shù)》簡(jiǎn)化理論分析，突出與實(shí)踐相結(jié)合?！峨娏﹄娮蛹夹g(shù)》主要內(nèi)容為可控整流、交流開(kāi)關(guān)與交流調(diào)壓、有源逆變與無(wú)源逆變、直流斬波等，同時(shí)提供了部分實(shí)驗(yàn)電路的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)?！峨娏﹄娮蛹夹g(shù)》可作為職業(yè)技術(shù)（高職高專(zhuān)）院校電氣自動(dòng)化技術(shù)、電氣技術(shù)、工業(yè)企業(yè)電氣化、數(shù)控技術(shù)、電子技術(shù)等專(zhuān)業(yè)教材，亦可供有關(guān)的工程技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

緒論第1章 晶閘管、功率二極管及單相可控整流電路1.1　晶閘管的工作原理1.2　晶閘管陽(yáng)極伏安特性和主要參數(shù)1.3　功率二極管1.4　單相半波可控整流電路1.5　單結(jié)晶體管觸發(fā)電路1.6　單相全控橋整流電路1.7　單相半控橋整流電路小結(jié)習(xí)題第2章　三相可控整流電路2.1　三相半波可控整流電路2.2　三相全控橋整流電路2.3　同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路2.4　集成觸發(fā)電路2.5　觸發(fā)電路與主電路電壓的同步、脈沖變壓器及防止誤觸發(fā)措施2.6　可控整流電路供電的電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性2.7　晶閘管的保護(hù)與容量擴(kuò)展小結(jié)習(xí)題第3章　雙向晶閘管及交流調(diào)壓3.1　雙向晶閘管3.2　交流開(kāi)關(guān)及應(yīng)用3.3　單相交流調(diào)壓3.4　三相交流調(diào)壓小結(jié)習(xí)題第4章　全控電力電子器件.4.1　門(mén)極可關(guān)斷晶閘管（GT0）4.2　功率晶體管（GTR）4.3　功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）4.4　絕緣門(mén)極晶體管（IGBT）4.5　其他類(lèi)型器件小結(jié)習(xí)題第5章　逆變電路5.1　有源逆變電路的工作原理5.2　有源逆變應(yīng)用電路5.3　無(wú)源逆變及基本電路5.4　負(fù)載換流式逆變電路5.5　 電壓型及電流型逆變電路5.6　 脈寬調(diào)制（PwM）型逆變電路小結(jié)習(xí)題第6章　直流斬波電路6.1　直流斬波器的工作原理及控制方式6.2　基本斬波電路工作原理6.3　直流斬波電路小結(jié)習(xí)題第7章　電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1　單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及單相半控橋整流電路的研究實(shí)驗(yàn)2　鋸齒波同步移相觸發(fā)與三相全控整流電路的研究實(shí)驗(yàn)3　三相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4　直流斬波電路原理實(shí)驗(yàn)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　一、電力電子技術(shù)概述　　自1957年晶閘管問(wèn)世，標(biāo)示著電力電子技術(shù)的誕生，從此電子技術(shù)向兩個(gè)分支發(fā)展。一支以晶體管集成電路為核心形成對(duì)信息處理的微電子技術(shù)，其發(fā)展特點(diǎn)是集成度越來(lái)越高，集成規(guī)模愈來(lái)愈大，功能越來(lái)越全。另一支以晶閘管為核心形成對(duì)電力處理的電力電子技術(shù)，其發(fā)展特點(diǎn)是晶閘管的派生器件越來(lái)越多，功率越來(lái)越大，性能越來(lái)越好。電力電子技術(shù)是一門(mén)利用各種電力電子器件，對(duì)電能進(jìn)行電壓、電流、頻率和波形等方面的控制和變換的技術(shù)，包括電力電子器件、電路和控制三個(gè)部分，是橫跨電力、電子和控制三大電氣工程技術(shù)之間的交叉學(xué)科?！　∮捎陔娏﹄娮悠骷哂畜w積小、重量輕、容量大、損耗小、壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便、控制性能好以及可采用集成電路制造工藝等優(yōu)點(diǎn)，用它組成的裝置可靠性高、節(jié)能、性能好。近半個(gè)世紀(jì)來(lái)，各種電力電子新器件不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用范圍已從傳統(tǒng)的工業(yè)、交通、電力等部門(mén)，擴(kuò)大到信息通信、家用電器以至宇宙開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域?！　‰娏﹄娮悠骷陌l(fā)展可分為兩個(gè)階段：　　1.傳統(tǒng)電力電子器件　　主要是功率整流管與晶閘管（曾稱(chēng)可控硅），屬于不控與半控器件?，F(xiàn)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(duì)稱(chēng)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)8000 V、6000 A。此類(lèi)器件有兩大缺陷，一是只能通過(guò)門(mén)極控制開(kāi)通而不能控制關(guān)斷，二是器件立足于分立元件結(jié)構(gòu)，工作頻率難以提高，一般難以高于400 Hz，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(duì)低廉，在大電流、高電壓的發(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(chǎng)合使用，晶閘管及其相關(guān)知識(shí)目前仍是初學(xué)者的基礎(chǔ)。　　2.現(xiàn)代電力電子器件　　20世紀(jì)80年代以來(lái)，將微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)相結(jié)合，研制出新一代高頻、全控型器件稱(chēng)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（GTO）、功率場(chǎng)控晶體管（MOSFET）、絕緣柵雙極晶體管（IGBT）、MOS門(mén)極晶閘管（MCT）等。最有發(fā)展前途的是絕緣柵雙極晶體管（IGBT），工作頻率可達(dá)20 kHz，IGBT器件已取代GTR。目前，電力電子器件正向智能化、模塊化方向快速發(fā)展，力求將器件與驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路、檢測(cè)電路等集成在一個(gè)芯片或模塊內(nèi)，使裝置更趨小型化、智能化，其典型代表產(chǎn)品是IPM。而IGCT器件具有IGBT器件的開(kāi)關(guān)特性，同時(shí)又具有GTO器件的導(dǎo)通

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