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现代电力电子技术
作者:林渭勋
ISBN:7111160967
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本书阐述现代电力电子技术的基本原理,全书共7章,可分为3个单元:①器件单元:即第1章,着重阐述电路运行条件对功率二极管、Power MOSFET、IGBT和IGCT等器件性能的影响;②PWM硬开关电路...
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ISBN:7111160967
装订:平装
责编:刘丽敏
开本:16开
出版日期: 2017-12-26
字数:0 千字
定价:59.8
图书简介
本书阐述现代电力电子技术的基本原理,全书共7章,可分为3个单元:①器件单元:即第1章,着重阐述电路运行条件对功率二极管、Power MOSFET、IGBT和IGCT等器件性能的影响;②PWM硬开关电路单元:由第2~5章组成,分章阐述硬开关环境中用PWM控制的各种变换电路的工作原理,这些电路包含直流变换电路、逆变电路、交流变换电路和整流电路。③PWM软开关电路和PWM多电平电路单元:PWM软开关电路和PWM多电平电路分别代表现代电力电子技术的重要发展前沿,第6章分别阐述控制型、缓冲型和直流谐振型3类PWM软开关电路的工作原理;第7章则分别阐述PWM多重化和PWM中点钳位式两类多电平电路的工作原理。本书结构合理,内容新颖,阐述清楚,可作为电力电子和电力传动专业研究生教材;也可作为从事本专业工作的科技人员的参考书。
作者信息
章节目录
目 录
前言
绪论 1
第1章 电路运行条件对电力电子器件性能的影响 8
11 概述 8
111 决定电力电子器件实际效能的主要因素 8
112 电力电子器件的分类 8
12 功率二极管 10
121 结型功率二极管的开关过程分析 10
122 开关环境对二极管开关性能的影响 12
123 二极管的功率损耗 13
124 快速功率二极管 14
125 肖特基势垒二极管 16
13 功率场效应晶体管(Power MOSFET) 18
131 分类和结构 18
132 静态特性 20
133 导通电阻 23
134 安全工作区 26
135 开关过程 30
136 栅极驱动电路 41
1 4 绝缘栅晶体管(IGBT) 54
141 IGBT的结构和工作原理 54
142 特性和工艺 58
143 开关过程分析 62
144 缓冲电路 68
145 驱动电路 75
15 集成门极换流晶闸管(IGCT) 81
151 IGCT开关电路 82
152 VC开通过程分析 83
153 VC关断过程分析 85
1 6 功率集成电路(PIC) 88
161 IGBTIPM 88
162 IGBTPIC 90
163 电力电子集成技术 91
参考文献 92
第2章 PWM直流变换电路 94
2 1 概述 94
211 电力电子电路的分类 94
212 直流变换电路的分类 96
213 直流变换电路的基本用途 97
22 单象限降压型电路 97
221 电路外特性分析 97
222 输出滤波电路的参数选择 101
223 PWM控制电路 103
*224 ZVS PWM BUCK电路 108
23 单象限升压型电路 112
231 电路外特性分析 113
232 考虑电路内阻r0时的工作情况分析 115
*233 ZCS PWM BOOST 电路 116
2 4 单象限隔离型电路 120
241 反激式电路(Flyback电路) 121
242 正激式电路(Forward电路) 130
2 5 电流双象限电路 136
251 双象限电路的分类 136
252 电流双象限电路 137
253 缓冲电路 139
254 电流双象限电路的应用示例 143
26 电压双象限电路 148
261 U0>0时的工作情况分析 148
262 U0<0时的工作情况分析 151
263 电压双象限电路在可逆直流调速系统中的应用 151
27 单极性PWM四象限直流变换电路 153
271 四象限桥式直流变换电路的分类 153
272 同频式单极性PWM全桥电路 154
273 倍频式单极性PWM全桥电路 157
28 双极性PWM四象限电路 158
281 电路工作原理分析 158
*282 PWM四象限桥式电路在可逆直流调速系统中的应用 160
参考文献 165
第3章 PWM逆变电路 167
31 概述 167
311 特殊交流电源的分类 167
312 逆变电路的基本用途 168
313 逆变电路的分类 169
32 单相方波逆变电路 170
321 基本假定 172
322 方波逆变电路 172
323 相移式方波逆变电路 176
33 单相SPWM逆变电路 178
331 双极性SPWM逆变电路 178
332 单极性SPWM逆变电路 187
333 单相PWM逆变电路用例 197
34 三相方波逆变电路 200
341 纯阻负载的工作情况分析 201
342 无源感性负载的工作情况分析 204
343 有源负载的工作情况分析 208
344 三相方波逆变电路的特点 211
35 三相SPWM逆变电路 213
351 控制极信号的时序分布 213
352 纯阻负载下的电路工作情况 215
353 感性负载下的电路工作情况 217
36 逆变电路输出电压波形改善 217
361 附加输出滤波器 217
362 PWM技术的优化 219
37 逆变电路的控制 222
371 电压瞬时值单环反馈控制 223
372 电流瞬时值单环反馈控制 225
373 电压电流双环反馈控制 230
374 电压空间矢量控制 230
375 PWM逆变电路的控制手段 240
参考文献 248
第4章 PWM交流变换电路 249
41 概述 249
42 单相交流调压电路 250
421 理想条件下PWM交流调压电路的工作情况 250
422 双向功率开关的连接方式 254
423 网侧功率因数和载波频率的选择 256
424 控制栅压的非互补方式 256
43 三相交流调压电路 259
*44 由半控型器件组成的直接变频电路 260
441 理想条件下三相电流源SCR直接变频电路分析 260
442 同步电动机的调速方法 265
443 变频电路的换流过程分析 266
45 由全控型器件组成的直接变频电路 270
451 电压源双向型直接降频电路 270
452 电压源双向型直接变频电路 278
453 电流源双向型直接降频电路 279
参考文献 283
第5章 PWM整流电路 284
51 概述 284
511 整流电路的理想状态 284
512 传统整流电路存在的问题 286
513 PWM整流电路的分类 288
52 低压大电流高频整流电路 289
521 倍流整流电路 289
522 同步整流电路 293
53 电压型单相单管PWM整流电路 298
531 含Boost APFC的PWM整流电路 300
532 含Flyback APFC的PWM整流电路 307
54 电压型单相桥式PWM整流电路 310
541 理想条件下的电路分析 310
542 实际条件下的电路分析 313
543 输出电压U0的调节 317
544 网侧功率因数λ=-1时的电路分析 319
545 电路的控制 322
55 电压型三相桥式PWM整流电路326
551 电路工作原理分析 327
552 电路的控制 333
553 输出直流电压的估算 336
参考文献 338
第6章 PWM软开关电路 340
61 概述 340
611 高频化与PWM技术 340
612 高频工况下电路开关环境的比较 340
613 软PWM开关电路的分类 341
614 PWM软开关电路存在的问题 341
62 缓冲型PWM软开关电路 342
621 缓冲型PWM软开关电路的分类 342
622 分立式缓冲型软PWM电路 346
623 单相式缓冲型软PWM电路 350
*624 集中式缓冲型软PWM电路 363
63 控制型PWM软开关电路 371
*631 高频感应加热用移相式谐振逆变电路 371
632 移相式高频链软PWM逆变电路 379
64 直流谐振型PWM软开关电路 397
641 SCR集中换流电路 398
642 直流谐振环的基本结构及其存在问题 399
643 有源钳位直流准谐振环 402
644 并联式有源钳位直流谐振环 406
645 谐振型单相软PWM逆变电路 411
参考文献 416
注:带*号为非必读内容。
第7章 PWM多电平电路 418
71 概述 418
711 PWM多电平电路的工作背景 418
712 PWM多电平电路的分类 419
72 多重化方波电路 420
721 多重化方波整流电路 420
722 多重化电压源方波逆变电路 422
723 多重化电流源方波逆变电路 429
73 多重化PWM直流变换电路 431
731 多重化PWM单象限降压型电路 432
*732 多重化PWM双管正激式直流变换电路 433
74 多重化PWM逆变电路 435
741 多重化PWM电压源逆变电路 435
742 多重化PWM电流源逆变电路 443
75 中点钳位式逆变电路 445
751 中点钳位式方波逆变电路 446
752 中点钳位式PWM逆变电路(NPCPWMINV) 451
*753 直接转矩控制在NPCPWMINV中的应用 457
76 中点钳位式直流变换电路(NPCDC/DC) 465
761 间接式NPCDC/DC电路 465
762 直接式NPCDC/DC电路 466
77 中点钳位式PWM整流电路(NPCPWMREC) 468
771 SVPWM的控制算法 468
772 NPCPWMREC的控制 470
*773 直流电源中点电位的控制 473
774 间接式IGCTNPC双向变频调速系统474
参考文献 477
前言/序言 展开  + 收缩 —
前言,序,或其他 前 言 本书初版的名称是《电力电子技术基础》(机械工业出版社,1990,以下简称《基础》),作为当时电力电子技术专业研究生教材,并具有以下特点: (1)着重全控型电路 20世纪80年代GTR等全控型器件刚在国内应用并显示出巨大的优越性,而当时本科生教材仍以SCR电路为主,本着既能衔接,又有分工的原则,本书只分析由GTR等器件组成的全控型电路,其中包括全控型整流电路。众所周知,相控式SCR整流电路技术成熟,可靠而价廉,但对电网的污染严重,面对谐波抑制和无功补偿的巨大压力却少有良策。 (2)突出PWM控制方式 尽管PWM控制对电路有诸多好处,但在SCR电路中却未能普遍使用,原因一是为了省却换流电路,SCR电路必须尽量利用电源或负载换流,故只能采用相控和频控方式;另是SCR开关速度太低,限制了PWM载波频率的提高,因而即便在必须设置换流电路的SCR电路中,PWM控制的优势也无从发挥;与此相反,全控型电路既无需换流电路,又有较高的开关频率,因而PWM控制能明显提升电路的性能并取代相控和简单频控而成为一种普遍技术。据此,本书分章讨论各种PWM控制的变换电路,其中也包括PWM整流电路,它能实现网侧电流正弦化,不仅消除谐波,还可灵活调节无功。 与本书有关的另一本研究生教材是《现代电力电子电路》(浙江大学出版社,2002,以下简称《电路》)。由于学科的迅速发展,在12年间已产生多方面的变化,其中最重要的有: (1)IGBT的崛起和GTR的淡出 由于集中了GTR和Power MOSFET的优点,IGBT以其优越的性能在短短几年间便完全取代了GTR的应用领域,并将电力电子技术带进了超音频时代,IGBT的崛起充分证明新器件的出现将会给学科的发展带来更为深远的影响。 (2)高频化与软开关技术的发展 由于高频化给电力电子技术带来多方面的好处,因此高频化是现代电力电子技术的特点之一,而软开关技术则是高频化进程的产物,也是本学科的又一发展前沿。 为了反映上述特点和前沿,《电路》除保持《基础》原有的特点之外,还着重增加以下内容: 1)开关环境对IGBT和MCT等新型器件性能的影响。 2)分章讨论控制型、缓冲型和谐振型等三类软PWM开关电路,较为系统地介绍这一学科前沿。 现代电力电子技术 本书仍保持《电路》的格局特点,为反映学科的最新发展,内容作如下增删: (1)删去MCT代以IGCT 鉴于MCT已宣告停产而IGCT已成为GTO的有力竞争者,故删去MCT代以IGCT。 (2)增加PWM多电平电路 PWM多电平电路是近年来的研究热点,其思路是不依靠提高开关频率来抑制谐波,而是通过多重化和中点钳位减低谐波含量和EMI强度,这对大功率应用是十分可贵的,因而近年来发展很快。 (3)增加基于DSP的SVPWM控制 为了提高水平,PWM控制自身也在不断发展,其中基于DSP的SVPWM控制最受关注并已扩展应用到非调速领域。 (4)增加低压PWM整流电路(含倍流整流电路和同步整流电路)。 (5)因全书篇幅所限,大幅度压缩PWM软开关电路,仅保留其主要内容。 本书共分7章并可归纳为以下三个单元: (1)器件单元 即本书第1章,选材着重于常用器件如功率二极管、Power MOSFET、IGBT和IGCT,主要阐述电路运行条件(含开关环境)对上述器件性能的影响,目的在于帮助读者能正确选择和使用这些器件。 (2)PWM硬开关电路单元 本单元包含第2~5章,分别介绍硬开关条件下各种PWM变换电路的工作原理,它们是PWM DC/ DC电路、PWM DC/AC电路、PWM AC/AC电路和PWM AC/ DC电路。作为本学科发展前沿之一,在PWM整流电路中阐述当前各种网侧功率因数的校正技术(PFC)。 (3)PWM软开关电路和PWM多电平电路单元 本单元包含第6章PWM软开关电路和第7章PWM多电平电路,它们是本学科十几年来活跃的发展前沿。尽管这些电路还存在这样那样的问题,还需要不断改进和完善,但它们代表现代电力电子技术的发展前沿而受到国内外同行的关注,相信在以后会得到更好地提高和发展。 在本书编写过程中,参考了国内外有关单位和学者的著作和文章,在此谨表衷心感谢;对浙江大学电气学院各位同仁的关怀和支持也深表感激之情。 本书可作为电力电子与电力传动专业研究生教学用书,也可作为从事本专业科技工作人员的参考书。由于电力电子技术发展十分迅速,而作者水平有限,更兼仓促成书,其中疏误之处,敬请读者指正。 编 者
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