電力電子技術(shù)基礎(chǔ)

前言

　　能源和環(huán)境是現(xiàn)代社會(huì)面臨的重要問(wèn)題，而電能是當(dāng)今最重要的能源形式。在所有的動(dòng)力資源中，電能使用最方便、應(yīng)用最廣泛。生產(chǎn)和生活的發(fā)展必然要增加對(duì)電力的需求，因此，節(jié)約用電、減少電力生產(chǎn)和使用過(guò)程對(duì)環(huán)境的破壞日益重要，這就要求我們的電能變換系統(tǒng)和裝置有高的效率。以電能變換為研究對(duì)象的電力電子技術(shù)學(xué)科應(yīng)運(yùn)而生，而且發(fā)展迅速?！　”緯帉懙某踔允亲鳛殡姎夤こ虒I(yè)和自動(dòng)化專業(yè)的本科教科書，強(qiáng)調(diào)基本概念、分析方法和基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握，并且側(cè)重體現(xiàn)新技術(shù)進(jìn)展。內(nèi)容的選取和編排，按照從器件、電路到系統(tǒng)的原則。首先在第1章介紹電力電子變換器的核心部件－電力半導(dǎo)體開關(guān)器件，它們的分類和特點(diǎn)，幾種常用器件的基本工作原理和靜態(tài)動(dòng)態(tài)特性；第2－4章為由這些開關(guān)器件為核心構(gòu)成的變換電路，包括第2章傳統(tǒng)的不控和相控AC-DC變換電路及PWM控制的AC-DC變換電路、第3章高頻脈沖寬度控制DC-DC變換器和第4章電壓源型和電流源型等各類DC-AC逆變電路，著重闡述基本電路拓?fù)洌娐返姆治龇椒?、工作原理和工作特性以及參?shù)設(shè)計(jì)原則；第5章為保證開關(guān)管正常、安全工作的驅(qū)動(dòng)、緩沖和保護(hù)電路，介紹了常用電路及其工作原理；第6章為高頻脈沖寬度調(diào)制及正弦脈沖寬度調(diào)制的基本原理、實(shí)現(xiàn)方法和調(diào)制特性；第7章初步介紹開關(guān)變換系統(tǒng)的理論分析、小信號(hào)建模和閉環(huán)控制技術(shù)；第8章簡(jiǎn)要介紹了磁元件的一些基本概念和知識(shí)?！　榱吮阌趯W(xué)習(xí)，每章都給出了本章概述、小結(jié)和思考題?！　”緯亲髡咴陂喿x分析國(guó)內(nèi)外教材和科技論文資料，總結(jié)科研和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上編寫的。其中第1章和第6章由北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院電氣系王莉娜博士編寫，第2、4、7章由清華大學(xué)電機(jī)系肖曦副教授編寫，其余章節(jié)由南京航空航天大學(xué)航空電源航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室邢巖教授編寫。　　本書在編寫過(guò)程中得到了清華大學(xué)黃立培教授的指導(dǎo)，在此表示衷心感謝，同時(shí)也對(duì)參考文獻(xiàn)的作者表示感謝?！　∠抻谧髡咚?，文中不妥之處，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　　《電力電子技術(shù)基礎(chǔ)》涉及電力電子變換系統(tǒng)的基本原理和分析設(shè)計(jì)方法，主要內(nèi)容包括電力半導(dǎo)體器件；功率變換電路的拓?fù)洌―C-DC，AC-DC和DC-AC）、分析方法和參數(shù)設(shè)計(jì)；開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)和緩沖技術(shù)；開關(guān)變換系統(tǒng)的調(diào)制、建模和閉環(huán)控制技術(shù)等?！峨娏﹄娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)》反映了電力電子技術(shù)的最新發(fā)展，同時(shí)又兼顧從器件、電路拓?fù)涞秸麄€(gè)系統(tǒng)的基本原理和基本方法。

作者簡(jiǎn)介

　　邢巖，女，1964年10月生。1985年本科畢業(yè)于清華大學(xué)自動(dòng)化系，1988年碩士畢業(yè)于清華大學(xué)電機(jī)系，2000年3月在南京航空航天大學(xué)獲博士學(xué)位。2001年5月至2003年3月在清華大學(xué)電氣工程博士后流動(dòng)站工作。　　1988年至今在南京航空航天大學(xué)工作，現(xiàn)為教授、博士生導(dǎo)師。主要研究領(lǐng)域?yàn)殡娏﹄娮幼儞Q器和DSP及嵌入式控制系統(tǒng)?！　?dǎo)師類別：博士生導(dǎo)師　　職稱：教授。學(xué)歷：研究生。學(xué)位：博士?！　s譽(yù)稱號(hào)：校優(yōu)秀青年骨干教師。學(xué)科名稱：電力電子與電力傳動(dòng)。　　研究方向：1、航空電子變換技術(shù)　　2、航空航天電源系統(tǒng)　　3、電機(jī)的數(shù)字控制技術(shù)　　高頻功率開關(guān)變換技術(shù)邢巖（女，1964年10月）編著北京:機(jī)械工業(yè)出版社2005　　逆變器的并聯(lián)運(yùn)行技術(shù)類別：電源技術(shù)閱讀：885　　作者：南京航空航天大學(xué)邢巖戚惠嚴(yán)仰光趙修科（南京210016）　　來(lái)源：《電源技術(shù)應(yīng)用》

書籍目錄

出版說(shuō)明前言緒論第1章　電力半導(dǎo)體器件1.1　概述1.1.1　電力半導(dǎo)體器件1.1.2　電力半導(dǎo)體器件的發(fā)展歷程與趨勢(shì)1.1.3　電力半導(dǎo)體器件的分類1.2　二極管1.2.1　電力整流器件1.2.2　快恢復(fù)二極管1.2.3　肖特基二極管1.3　晶閘管1.3.1　普通晶閘管1.3.2　雙向晶閘管1.3.3　光控晶閘管1.4　可關(guān)斷器件1.4.1　柵極可關(guān)斷晶閘管1.4.2　巨型晶體管1.4.3　功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管1.4.4　絕緣柵雙極型晶體管1.4.5　門極換流晶閘管本章小結(jié)思考題第2章　AC－DC變換電路2.1　概述2.2　不控整流電路2.2.1　單相半波不控整流電路2.2.2　兩相半波不控整流電路2.2.3　單相橋式不控整流電路2.2.4　三相半波不控整流電路2.2.5　三相橋式不控整流電路2.2.6　不控整流電路輸出電壓的諧波分析2.3　單相可控整流電路2.3.1　單相橋式全控整流電路2.3.2　單相橋式半控整流電路2.4　三相可控整流電路2.4.1　三相半波可控整流電路2.4.2　三相橋式全控整流電路2.5　PWM整流電路2.5.1　PWM整流電路分類與結(jié)構(gòu)2.5.2　PWM整流電路基本控制原理本章小結(jié)思考題第3章　DC－DC變換電路3.1　概述3.2　單管非隔離變換電路3.2.1　Buck變換器3.2.2　Boost變換器3.2.3　升降壓式變換器3.2.4　6種基本拓?fù)涞谋容^3.3　單管隔離式變換電路3.3.1　單端反激變換器3.3.2　單端正激變換器3.4　多管變換電路3.4.1　推挽變換器3.4.2　半橋變換器3.4.3　全橋變換器3.4.4　隔離式DC－DCPWM變換器比較3.5　雙向DC－DC變換器3.6　軟開關(guān)變換器3.6.1　準(zhǔn)諧振變換器3.6.2　ZVS－PWM和ZCS－PWM變換器3.6.3　ZT－PWM變換器3.6.4　移相控制全橋變換器3.6.5　有源鉗位軟開關(guān)變換器3.6.6　廣義軟開關(guān)PWM技術(shù)本章小結(jié)思考題第4章　DC－AC變換電路4.1　概述4.2　乜壓型DC－AC變換電路4.2.1　電壓型單相逆變電路4.2.2　乜壓型三相全橋式逆變電路4.3　電流型DC－AC變換電路4.3.1　電流型單相橋式逆變電路4.3.2　電流型三相橋式逆變電路4.4　諧振式逆變電路4.4.1　電壓型串聯(lián)諧振逆變電路4.4.2　電流型并聯(lián)諧振逆變電路4.5　DC－AC變換的多重化技術(shù)4.5.1　電壓型逆變器的多重化4.5.2　電流型逆變器的多重化4.5.3　多電平逆變器4.6　變頻器4.6.1　變頻器的構(gòu)成及基本功能4.6.2　變頻器調(diào)速的基本控制原理4.7　軟開關(guān)技術(shù)在DC－AC變換中的應(yīng)用本章小結(jié)思考題第5章　開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)、緩沖和保護(hù)電路5.1　概述5.2　驅(qū)動(dòng)電路5.2.1　晶閘管的觸發(fā)電路5.2.2　雙極性晶體管的驅(qū)動(dòng)5.2.3　MOSFET和IGBT的驅(qū)動(dòng)5.2.4　驅(qū)動(dòng)電路中的隔離技術(shù)5.3　緩沖電路5.3.1　RCD關(guān)斷緩沖電路5.3.2　RLD開通緩沖電路5.3.3　組合緩沖電路5.3.4　無(wú)損緩沖電路5.4　保護(hù)電路5.4.1　過(guò)電流保護(hù)5.4.2　過(guò)電壓保護(hù)5.4.3　過(guò)熱保護(hù)本章小結(jié)思考題第6章　脈沖寬度調(diào)制技術(shù)6.1　概述6.2　正弦PWM6.2.1　SPWM原理6.2.2　SPWM波形的生成方法6.2.3　SPWM波形的軟件生成方法6.2.4　SPWM波形的電子電路生成方法6.2.5　SPWM波形的諧波分析6.2.6　SPWM模式優(yōu)化技術(shù)6.3　空間矢量脈寬調(diào)制6.4　跟蹤型PWM6.4.1　單相電流跟蹤型PWM6.4.2　三相電流跟蹤型PWM6.5　減小諧波的措施本章小結(jié)思考題第7章　電力電子控制7.1　概述7.2　電力電子變換的理論基礎(chǔ)7.2.1　開關(guān)函數(shù)及其應(yīng)用7.2.2　坐標(biāo)變換7.2.3　狀態(tài)空間平均法7.2.4　頻域模型7.3　電壓與電流的閉環(huán)控制7.3.1　單閉環(huán)控制7.3.2　雙閉環(huán)控制7.4　數(shù)字控制系統(tǒng)7.4.1　數(shù)字控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介7.4.2　數(shù)字控制系統(tǒng)的構(gòu)成7.4.3　數(shù)字控制系統(tǒng)的處理器本章小結(jié)思考題第8章　磁元件8.1　概述8.2　高頻磁心的基本特性和參數(shù)8.3　磁材料8.4　磁心的工作狀態(tài)8.4.1　雙向?qū)ΨQ磁化8.4.2　單向磁化8.4.3　單向局部磁化8.5　功率變壓器和電感8.5.1　變壓器的激磁電感與漏電感8.5.2　電感8.5.3　變壓器和電感的設(shè)計(jì)本章小結(jié)思考題參考文獻(xiàn)

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