本教材以作者2016年出版的教育部普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材、2014年江蘇省高等學(xué)校重點教材《電力電子技術(shù)第3版》為基礎(chǔ),繼承了2010年出版的普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材、2011年江蘇省高等學(xué)校精品教材《電力電子技術(shù)第2版》的精華,從電力電子技術(shù)應(yīng)用的角度出發(fā),簡明扼要地介紹了常用的不可控型、半控型和全控型電力電子器件;重點介紹了交流直流變換、直流交流變換、交流交流變換、直流直流變換等電力電子變流電路。為強化高等職業(yè)教育教學(xué)中實踐技能的培養(yǎng),本書介紹了基于MATLAB的圖形化仿真技術(shù);镜慕虒W(xué)內(nèi)容均配有仿真實驗的實例,另外安排了課程設(shè)計等實踐內(nèi)容,教材內(nèi)容敘述詳細,便于自學(xué),仿真實驗安排循序漸進,便于初學(xué)者掌握。
本教材的特色是提供了與理論分析波形相對應(yīng)的仿真實驗波形和實物實驗波形,這有利于加強學(xué)生的感性認識。全書內(nèi)容深入淺出,簡明扼要,實用性較強。和第3版相比,精簡了一些理論性內(nèi)容,將一些資料性的內(nèi)容制成電子資源供讀者查閱,升級了仿真模型的軟件版本;增加了第6章電力電子技術(shù)應(yīng)用案例。
本書適用的讀者對象是高職高專電類相關(guān)專業(yè)的學(xué)生,同時也可供從事電力電子技術(shù)工作的工程技術(shù)人員參考。
緒論
0.1電力電子技術(shù)與信息電子技術(shù)
0.2電力電子技術(shù)的研究內(nèi)容
0.3電力電子器件
0.4電力電子變流技術(shù)
0.5電力電子技術(shù)的發(fā)展
0.6電力電子變流技術(shù)的應(yīng)用
0.7本課程的任務(wù)與要求
第1章電力電子器件
1.1功率二極管
1.1.1功率二極管及其工作原理
1.1.2功率二極管的伏安特性
1.1.3功率二極管的主要參數(shù)
1.1.4功率二極管的型號和選擇原則
1.1.5功率二極管的主要類型
1.2晶閘管
1.2.1晶閘管的結(jié)構(gòu)、電氣符號和外形
1.2.2晶閘管的工作原理
1.2.3晶閘管的伏安特性
1.2.4晶閘管的主要參數(shù)
1.2.5普通晶閘管的型號和選擇原則
1.2.6晶閘管的其他派生器件
1.3門極關(guān)斷(GTO)晶閘管
1.3.1 GTO晶閘管的結(jié)構(gòu)和工作原理
1.3.2 GTO晶閘管的特性和主要參數(shù)
1.4電力晶體管(GTR)
1.4.1 GTR的結(jié)構(gòu)和工作原理
1.4.2 GTR的特性和主要參數(shù)
1.5功率場效應(yīng)晶體管(P-MOSFET)
1.5.1 P-MOSFET的結(jié)構(gòu)和工作原理
1.5.2 P-MOSFET的特性和主要參數(shù)
1.6絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)
1.6.1 IGBT的結(jié)構(gòu)和工作原理
1.6.2 IGBT的特性和主要參數(shù)
1.7其他新型電力電子器件
1.8典型電力電子器件的MATLAB仿真模型
1.8.1二極管的仿真模型
1.8.2晶閘管的仿真模型
1.8.3 GTO晶閘管的仿真模型
1.8.4 IGBT的仿真模型
1.8.5 MOSFET的仿真模型
1.8.6理想開關(guān)(Ideal Switch)的仿真模型
1.9典型電力電子器件的測試實驗
1.9.1晶閘管的簡單測試
1.9.2雙向晶閘管的簡單測試
1.9.3小功率光控晶閘管的簡單測試
1.9.4門極關(guān)斷晶閘管的測試
1.9.5大功率晶體管的檢測方法
1.9.6功率場效應(yīng)晶體管的檢測方法
1.10習(xí)題
第2章交流-直流變換電路及其仿真
2.1晶閘管單相可控整流電路
2.1.1單相半波可控整流電路(電阻性負載)
2.1.2單相半波可控整流電路(阻-感性負載)
2.1.3單相半波可控整流電路(阻-感性負載加續(xù)流二極管)
2.1.4單相橋式全控整流電路(電阻性負載)
2.1.5單相橋式全控整流電路(阻-感性負載)
2.1.6單相橋式全控整流電路(反電動勢負載)
2.1.7單相橋式半控整流電路(阻-感性負載、不帶續(xù)流二極管)
2.1.8單相橋式半控整流電路(帶續(xù)流二極管)
2.2三相半波可控整流電路
2.2.1三相半波可控整流電路(電阻性負載)
2.2.2三相半波可控整流電路(阻-感性負載)
2.2.3三相半波共陽極可控整流電路
2.3三相橋式全控整流電路
2.3.1三相橋式全控整流電路(電阻性負載)
2.3.2三相橋式全控整流電路(阻-感性負載)
2.4三相橋式半控整流電路
2.4.1三相橋式半控整流電路(電阻性負載)
2.4.2三相橋式半控整流電路(阻-感性負載)
2.5變壓器漏抗對整流電路的影響
2.6晶閘管相控電路的驅(qū)動控制
2.6.1晶閘管的門極驅(qū)動(觸發(fā))
2.6.2單結(jié)晶體管觸發(fā)電路
2.6.3同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路
2.6.4集成觸發(fā)電路
2.6.5觸發(fā)電路的定相
2.7交流-直流變換電路的仿真
2.7.1電力電子變流器中典型環(huán)節(jié)的仿真模型
2.7.2晶閘管單相半波和雙半波可控整流電路的仿真
2.7.3晶閘管單相橋式可控整流電路的仿真
2.7.4晶閘管三相可控整流電路的仿真
2.7.5考慮變壓器漏感時三相半波整流電路的仿真
2.8習(xí)題
第3章直流-交流變換電路及其仿真
3.1逆變的概念
3.1.1逆變電路的基本類型
3.1.2逆變電路的換流方式
3.2電網(wǎng)電壓換流式有源逆變電路
3.2.1單相雙半波有源逆變電路
3.2.2逆變失敗與最小逆變角的限制
3.3器件換流式無源逆變電路
3.3.1電壓型和電流型無源逆變電路
3.3.2器件換流式電壓型無源逆變電路
3.3.3器件換流式電流型無源逆變電路
3.4強迫換流式無源逆變電路
3.4.1 180°導(dǎo)電型的晶閘管電壓型逆變電路
3.4.2 120°導(dǎo)電型的晶閘管電流型逆變電路
3.5負載換流式無源逆變電路
3.5.1并聯(lián)諧振式電流型逆變電路
3.5.2串聯(lián)諧振式電壓型逆變電路
3.6脈寬調(diào)制(PWM)逆變器技術(shù)
3.6.1電壓正弦脈寬調(diào)制的工作原理
3.6.2電流正弦脈寬調(diào)制的工作原理
3.7直流-交流變換電路的仿真
3.7.1晶閘管有源逆變電路的仿真
3.7.2方波無源逆變電路的仿真
3.7.3負載換流式無源逆變電路的仿真
3.7.4電壓SPWM逆變電路的仿真
3.7.5電流跟蹤型PWM逆變電路的仿真
3.8習(xí)題
第4章交流-交流變換電路及其仿真
4.1概述
4.2交流調(diào)壓電路
4.2.1相控式交流調(diào)壓電路
4.2.2斬波式交流調(diào)壓電路
4.3晶閘管交流調(diào)功器和交流開關(guān)
4.3.1晶閘管交流調(diào)功器
4.3.2晶閘管交流開關(guān)
4.4交-交變頻器
4.4.1晶閘管單相交-交變頻電路
4.4.2晶閘管三相交-交變頻電路
4.5交流-交流變換電路的仿真
4.5.1晶閘管單相交流調(diào)壓電路的仿真
4.5.2晶閘管無中線三相交流調(diào)壓電路的仿真(電阻性負載)
4.5.3晶閘管交-交變頻電路的仿真
4.6習(xí)題
第5章直流-直流變換電路及其仿真
5.1概述
5.2直流斬波電路
5.2.1降壓式直流斬波電路(Buck變換器)
5.2.2升壓式直流斬波電路(Boost變換器)
5.2.3升-降壓式直流斬波電路(Boost-Buck變換器)
5.2.4 Cuk直流斬波電路(Cuk變換器)
5.2.5 Sepic直流斬波電路(Sepic變換器)
5.2.6 Zeta直流斬波電路(Zeta斬波器)
5.2.7 H橋式直流斬波電路
5.3直流-直流變換電路的仿真
5.3.1直流斬波電路的仿真
5.3.2 H橋直流變換器的仿真
5.4習(xí)題
第6章電力電子技術(shù)應(yīng)用案例
6.1電力電子技術(shù)在電源裝置中的應(yīng)用案例
6.1.1電解電源、電鍍電源和電弧爐直流電源——AC-DC變換電路的應(yīng)用
6.1.2感應(yīng)加熱電源、交流方波電源和IGBT逆變式電阻焊機電源——DC-AC變換電路的應(yīng)用
6.1.3調(diào)整變壓器抽頭型或變壓器繞組組合型交流穩(wěn)壓電源——AC-AC變換電路的應(yīng)用
6.1.4開關(guān)電源、蓄電池充電電源和焊機電源——DC-DC變換電路的應(yīng)用
6.1.5不間斷電源和應(yīng)急電源——PWM變換電路的應(yīng)用
6.2電力電子技術(shù)在電氣傳動中的應(yīng)用案例
6.2.1直流電動機調(diào)速系統(tǒng)——AC-DC變換電路的應(yīng)用
6.2.2交流異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)——AC-AC變換電路的應(yīng)用
6.2.3繞線轉(zhuǎn)子異步電動機串級調(diào)速系統(tǒng)——AC-DC、DC-AC變換電路的應(yīng)用
6.2.4交流異步電動機交-直-交變頻調(diào)速——AC-DC-AC變換電路的應(yīng)用
6.2.5交流異步電動機軟起動器——AC-AC變換電路的應(yīng)用
6.3電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用案例
6.3.1高壓直流輸電技術(shù)——AC-DC變換電路的應(yīng)用
6.3.2無功補償——AC-AC變換電路的應(yīng)用
6.3.3靜止同步補償器——DC-AC變換電路的應(yīng)用
6.3.4靜止同步串聯(lián)補償器——PWM變流電路的應(yīng)用
6.4電力電子技術(shù)在新能源領(lǐng)域中的應(yīng)用案例
6.4.1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)
6.4.2風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
6.5電力電子技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用案例
6.5.1晶閘管交流電力開關(guān)——AC-AC變換電路的應(yīng)用
6.5.2晶閘管交流調(diào)壓電路——AC-AC變換電路的應(yīng)用
6.5.3動車組列車的變流裝置——PWM變換電路的應(yīng)用
第7章電力電子技術(shù)課程設(shè)計
7.1課程設(shè)計大綱
7.2課程設(shè)計任務(wù)書
7.3晶閘管整流器的工程設(shè)計指導(dǎo)書
7.3.1晶閘管整流器主電路型式的選擇
7.3.2整流變壓器的選擇
7.3.3整流器件的選擇
7.3.4平波和均衡電抗器的選擇
7.3.5晶閘管的保護
7.3.6觸發(fā)裝置的選擇
7.3.7整流器的工程設(shè)計舉例