内容简介

  《电力电子技术》主要内容包括:电力电子器件基本特性与使用方法,隔离与非隔离的直流—直流变换电路的原理和分析方法、动态模型及其控制,直流—交流变换技术,交流—直流变换技术,交流—交流变换技术,软开关谐振变换技术,磁芯元件及其应用基础,电力电子技术的应用等。
  《电力电子技术》可作为电气工程与自动化专业、电子信息工程专业的本科生以及相关专业的研究生教材,也可供从事电力电子装置、变频器、电源等开发设计的工程技术人员参考。

目录

前言

第1章电力电子器件
1.1电力电子器件概述
1.2基本特性与工作环境
1.3功率二极管
1.4电力晶体管
1.5功率MOSFET
1.6功率复合器件IGBT
1.7晶闸管
1.8电力电子器件的应用问题
1.9电力电子器件的新发展
习题与思考题

第2章直流-直流变换技术
2.1概述
2.2直流降压变换电路(Buck电路)
2.3直流升压变换电路(Buck电路)
2.4降压-升压式变换电路(Buck-Boost电路)
2.5升压-降压式变换电路(Cuk电路)
2.6Sepic电路和Zeta电路
2.7双向直流-直流变换电路
2.8变压器隔离型直流变换电路
习题与思考题

第3章直流-直流变换电路的动态模型与控制
3.1开关周期平均与小信号线性化动态模型
3.2统一电路模型
3.3调制器的模型
3.4闭环控制与稳定性
习题与思考题

第4章直流-交流变换技术
4.1概述
4.2逆变电路的基本拓扑形式
4.3单相方波逆变电路
4.4单相SPWM逆变电路
4.5三相方波逆变电路
4.6三相SPWM逆变电路
4.7死区时间对互补开关的逆变臂电路输出电压的影响
4.8逆变器PWM技术的优化
4.9逆变器的控制
4.10逆变器输出滤波器的设计
4.11逆变器的多重化
4.12多电平逆变器
习题与思考题

第5章交流-直流变换技术
5.1电感滤波的不控整流电路
5.2电感滤波的晶闸管可控整流和有源逆变电路
5.3电容滤波的不控整流电路
5.4整流电路的谐波和功率因数
5.5PWM整流电路及其控制方法
习题与思考题

第6章交流-交流变换技术
6.1间接交流-交流变换电路
6.2直接交流-交流变换电路
6.3交流调压电路
习题与思考题

第7章软开关谐振功率变换技术
7.1软开关的概念
7.2串联谐振逆变器
7.3串联谐振DC-DC变换器
7.4并联谐振DC-DC变换器
7.5准谐振变换器
7.6有源箝位零电压开关技术
7.7全桥移相控制(FB)PWM变换技术
7.8直流(DC)环节谐振型逆变器
习题与思考题

第8章电力电子电路中磁芯元件应用基础
8.1概述
8.2磁性材料的基本知识
8.3高频变压器与电感器的设计
习题与思考题

第9章电力电子应用技术
9.1电源
9.2变频调速系统
9.3照明电子技术
9.4感应加热与电焊
9.5电力电子技术在电力系统中的应用
9.6新能源发电
9.7谐波抑制和电能质量控制
9.8电磁兼容
习题与思考题

参考文献

前言/序言

  20世纪人类最伟大的20项科技成果是电气化、汽车、飞机、自来水供水系统、电子技术、无线电与电视、农业机械化、计算机、电话、空调与制冷、高速公路、航天、互联网、成像技术、家电、保健科技、石化、激光与光纤、核能利用、新材料,所有这些科技成果几乎都不同程度地应用了电力电子技术,电力电子技术在推动科学技术的发展中发挥了重要作用。电力电子器件经历从结型控制器件(如晶闸管、功率GTR、GTO)到场控器件(如功率MOSFET、IGBT、IGCT)的发展历程。90年代又出现了智能功率模块,智能功率模块是将一个或多个功率器件与驱动、保护、电隔离等电路集成在一个硅片或一个基板上,形成了电力电子集成化的概念。大功率、高频化、高效率、驱动场控化成为功率器件发展的重要特征。电力电子电路功率变换技术是和电力电子器件同步发展的,除了众多功率变换的电路拓扑发明外,还产生了吸收、多重化、谐振开关、多电平等技术;在控制技术方面出现了相控、PWM控制和以状态空间平均法为代表的动态建模理论;在仿真手段方面出现了多种商用软件,如Pspice、SABER、SIMPLIS等。电力电子技术广泛地应用于工业、交通、IT、通信、国防以及家电等领域,全球600亿美元的电力电子产品市场已经形成,支撑着5700亿美元的电器电子硬件产品。据美国国家电力科学研究院预测,到2010年,80%的电能将通过电力电子变流器来处理。
  1.什么是电力电子技术?
  电力电子技术是电气工程、电子科学与技术、控制理论三大学科的交叉科学,诞生于20世纪50~60年代。1948年美国贝尔实验室的肖克莱等人发明了能够放大信号的晶体三极管(transistor),开创了半导体电子学的新时代。晶体三极管不仅可以放大信号,也可以放大功率。如果使晶体三极管工作在开关工作方式,并控制晶体三极管导通状态或关断状态在一个周期中的持续时间,就可以实现输出功率的控制。目前广泛采用的功率器件如IGBT、MOSFET都发展自晶体三极管。因此,晶体三极管的诞生标志着电力电子技术学科发展的基础已经建立。在历史上曾有人认为对电力电子技术学科的形成起主要作用的是晶闸管(thyristor)的出现。1957年美国通用电气公司在晶体三极管的基础上发明了晶闸管,晶闸管是一个可控的固态单向开关,因此很快被应用在整流电路,实现交流到直流的变换。后来,晶闸管又被应用到直流到交流的变换和交流到交流的变换,应用晶闸管的变流装置得到迅速地推广。60年代出现了电力电子学(PowerElectronics)这一名称,1974年美国学者W.Newell提出了电力电子学的定义,并用倒三角形对电力电子学做了描述(图1),表明电力电子学是由电气工程与技术、电子科学与技术和控制理论三个学科交叉形成的,这一观点已被学术界普遍接受。

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