電力電子技術基礎

前言

　　能源和環(huán)境是現(xiàn)代社會面臨的重要問題，而電能是當今最重要的能源形式。在所有的動力資源中，電能使用最方便、應用最廣泛。生產(chǎn)和生活的發(fā)展必然要增加對電力的需求，因此，節(jié)約用電、減少電力生產(chǎn)和使用過程對環(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象的電力電子技術學科應運而生，而且發(fā)展迅速?！　”緯帉懙某踔允亲鳛殡姎夤こ虒I(yè)和自動化專業(yè)的本科教科書，強調(diào)基本概念、分析方法和基礎知識的理解和掌握，并且側(cè)重體現(xiàn)新技術進展。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－電力半導體開關器件，它們的分類和特點，幾種常用器件的基本工作原理和靜態(tài)動態(tài)特性；第2－4章為由這些開關器件為核心構成的變換電路，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撲，電路的分析方法、工作原理和工作特性以及參數(shù)設計原則；第5章為保證開關管正常、安全工作的驅(qū)動、緩沖和保護電路，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、實現(xiàn)方法和調(diào)制特性；第7章初步介紹開關變換系統(tǒng)的理論分析、小信號建模和閉環(huán)控制技術；第8章簡要介紹了磁元件的一些基本概念和知識?！　榱吮阌趯W習，每章都給出了本章概述、小結和思考題。　　本書是作者在閱讀分析國內(nèi)外教材和科技論文資料，總結科研和教學經(jīng)驗的基礎上編寫的。其中第1章和第6章由北京航空航天大學自動化科學與電氣工程學院電氣系王莉娜博士編寫，第2、4、7章由清華大學電機系肖曦副教授編寫，其余章節(jié)由南京航空航天大學航空電源航空科技重點實驗室邢巖教授編寫。　　本書在編寫過程中得到了清華大學黃立培教授的指導，在此表示衷心感謝，同時也對參考文獻的作者表示感謝?！　∠抻谧髡咚剑闹胁煌字?，敬請廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　《電力電子技術基礎》涉及電力電子變換系統(tǒng)的基本原理和分析設計方法，主要內(nèi)容包括電力半導體器件；功率變換電路的拓撲（DC-DC，AC-DC和DC-AC）、分析方法和參數(shù)設計；開關器件的驅(qū)動和緩沖技術；開關變換系統(tǒng)的調(diào)制、建模和閉環(huán)控制技術等。《電力電子技術基礎》反映了電力電子技術的最新發(fā)展，同時又兼顧從器件、電路拓撲到整個系統(tǒng)的基本原理和基本方法。

作者簡介

　　邢巖，女，1964年10月生。1985年本科畢業(yè)于清華大學自動化系，1988年碩士畢業(yè)于清華大學電機系，2000年3月在南京航空航天大學獲博士學位。2001年5月至2003年3月在清華大學電氣工程博士后流動站工作?！　?988年至今在南京航空航天大學工作，現(xiàn)為教授、博士生導師。主要研究領域為電力電子變換器和DSP及嵌入式控制系統(tǒng)?！　燁悇e：博士生導師　　職稱：教授。學歷：研究生。學位：博士。　　榮譽稱號：校優(yōu)秀青年骨干教師。學科名稱：電力電子與電力傳動?！　⊙芯糠较颍?、航空電子變換技術　　2、航空航天電源系統(tǒng)　　3、電機的數(shù)字控制技術　　高頻功率開關變換技術邢巖（女，1964年10月）編著北京:機械工業(yè)出版社2005　　逆變器的并聯(lián)運行技術類別：電源技術閱讀：885　　作者：南京航空航天大學邢巖戚惠嚴仰光趙修科（南京210016）　　來源：《電源技術應用》

書籍目錄

出版說明前言緒論第1章　電力半導體器件1.1　概述1.1.1　電力半導體器件1.1.2　電力半導體器件的發(fā)展歷程與趨勢1.1.3　電力半導體器件的分類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　可關斷器件1.4.1　柵極可關斷晶閘管1.4.2　巨型晶體管1.4.3　功率場效應晶體管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整流電路分類與結構2.5.2　PWM整流電路基本控制原理本章小結思考題第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種基本拓撲的比較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　軟開關變換器3.6.1　準諧振變換器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　有源鉗位軟開關變換器3.6.6　廣義軟開關PWM技術本章小結思考題第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　軟開關技術在DC－AC變換中的應用本章小結思考題第5章　開關管的驅(qū)動、緩沖和保護電路5.1　概述5.2　驅(qū)動電路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5.2.3　MOSFET和IGBT的驅(qū)動5.2.4　驅(qū)動電路中的隔離技術5.3　緩沖電路5.3.1　RCD關斷緩沖電路5.3.2　RLD開通緩沖電路5.3.3　組合緩沖電路5.3.4　無損緩沖電路5.4　保護電路5.4.1　過電流保護5.4.2　過電壓保護5.4.3　過熱保護本章小結思考題第6章　脈沖寬度調(diào)制技術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7.2.1　開關函數(shù)及其應用7.2.2　坐標變換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)簡介7.4.2　數(shù)字控制系統(tǒng)的構成7.4.3　數(shù)字控制系統(tǒng)的處理器本章小結思考題第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　變壓器和電感的設計本章小結思考題參考文獻

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