本書內(nèi)容共分7章，包括對各種電力電子器件的結(jié)構(gòu)、工作原理和主要技術(shù)參數(shù)及選用進行簡單介紹，重點討論了AC-DC、DC-DC、AC-AC、DC-AC四種變換電路，最后對電力電子發(fā)展新技術(shù)及應(yīng)用進行了介紹。
第2版前言《電力電子技術(shù)》第1版自2011年出版以來，得到兄弟院校及同行們的認可，目前已發(fā)行近萬冊。根據(jù)對第1版教材的反饋信息，第2版教材在第1版基礎(chǔ)上做了內(nèi)容方面的增補及改動。為了同學(xué)更好地學(xué)習(xí)和理解，第2版增加了電力電子技術(shù)課程學(xué)習(xí)需要的相關(guān)基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)內(nèi)容。
目前國內(nèi)各高校就電力電子技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容選取方面存在較大的分歧，主要有兩種意見：一種主張大量壓縮傳統(tǒng)的整流電路尤其是相控整流電路相關(guān)知識，加大電力電子新技術(shù)特別是新器件的使用、新的電路拓撲結(jié)構(gòu)及電力電子技術(shù)新的應(yīng)用等方面知識的介紹；另一種意見主張仍以傳統(tǒng)的相控整流電路介紹為重點，對電力電子技術(shù)的新應(yīng)用等僅作簡單介紹，有興趣的同學(xué)可以參考其他文獻進行自學(xué)。筆者認為，這兩種意見各有其道理，應(yīng)該根據(jù)各學(xué)校各專業(yè)的具體情況而定。比如，電力電子與電力傳動專業(yè)方向的學(xué)生將來主要從事電源設(shè)計、開發(fā)等相關(guān)行業(yè)工作，那么教學(xué)內(nèi)容就必須以全控型器件及電路為重點。如果學(xué)生將來不是從事電力電子相關(guān)的工作，而是把本課程作為電氣工程及其自動化、自動化大類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，則整流電路部分仍應(yīng)為重點教學(xué)內(nèi)容。本書仍以傳統(tǒng)的晶閘管及其構(gòu)成的相控整流電路作為重點進行介紹，希望學(xué)生在電路、電子學(xué)、電機學(xué)等課程學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，能靈活應(yīng)用所學(xué)的相關(guān)基礎(chǔ)知識，定性及定量分析電力電子電路。
第2版教材在編寫過程中，參考了較多國外的電力電子技術(shù)教材，更加重視電路分析方法及相關(guān)的基礎(chǔ)理論應(yīng)用。由于電力電子裝置對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響日益增大，尤其是整流裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已非常廣泛，所以對電力電子裝置的諧波、功率因數(shù)等的分析顯得更加重要。第2版更強調(diào)了對整流電路設(shè)計中的幾個關(guān)鍵參數(shù)的分析和計算，如整流變壓器容量、交流側(cè)電流畸變率、交流側(cè)功率因數(shù)、直流電壓紋波因數(shù)等，便于同學(xué)們對于相關(guān)概念的理解，為后續(xù)電能質(zhì)量相關(guān)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。第2版教材面向?qū)㈦娏﹄娮蛹夹g(shù)課程作為專業(yè)基礎(chǔ)課程的高校學(xué)生，強調(diào)基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)和基本分析方法的掌握。本書電路分析清楚，詳盡易懂，方便同學(xué)們自學(xué)，也可作為相關(guān)工程技術(shù)人員的參考資料。
本書共分為7章，包括電力電子技術(shù)課程涉及的相關(guān)基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)、電力電子器件及驅(qū)動和保護、可控整流及有源逆變電路、直流斬波電路、交流調(diào)壓和變頻電路、無源逆變電路及電力電子新技術(shù)及應(yīng)用。本書緒言、第1~5章、第752小節(jié)、第76節(jié)的部分及第77節(jié)由四川大學(xué)趙莉華編寫，其余部分由西華大學(xué)舒欣梅編寫。全書由趙莉華統(tǒng)稿。
本書總教學(xué)學(xué)時為40～50學(xué)時，可根據(jù)學(xué)時情況調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。章節(jié)中，帶有“*”號的內(nèi)容為選學(xué)。本書在編寫過程中，參考了很多同類教材，一部分在參考文獻中列出，還有很多不能一一列出，在此一并表示感謝。
由于編者水平有限，書中難免存在缺點和錯誤，歡迎讀者批評指正。
編者第1版前言隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，“電力電子技術(shù)”課程已經(jīng)成為高等學(xué)校電氣信息類專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，它也是一門承上啟下的平臺課程，是多門后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。近年來，電力電子技術(shù)得到了突飛猛進的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，幾乎涉及國民經(jīng)濟和日常生活的各個環(huán)節(jié)。所以，“電力電子技術(shù)”課程的內(nèi)容也非常繁雜。
目前，本科“電力電子技術(shù)”課程的教材種類繁多，主要涉及電力電子器件及應(yīng)用、基本電力變換電路和電力電子技術(shù)的應(yīng)用。本書是為適應(yīng)國家對工程技術(shù)人才的培養(yǎng)要求，尤其是為適應(yīng)寬口徑、強基礎(chǔ)的人才培養(yǎng)模式要求，針對強弱電結(jié)合的電氣信息類專業(yè)編寫而成。特點是“重基礎(chǔ)，強分析，理論與應(yīng)用結(jié)合”。編寫過程中，對電力電子新技術(shù)及應(yīng)用只做了簡單介紹，有興趣的讀者可以通過其他相關(guān)專著學(xué)習(xí)。本書重點介紹了常用的電力電子器件結(jié)構(gòu)、特性和選用，在此基礎(chǔ)上闡述AC-DC、DC-DC、AC-AC、DC-AC四種變換的基本變換電路，本書還重點介紹了各種基本電路的工作原理和分析，讓讀者掌握電路的基本分析方法，為進行后續(xù)課程學(xué)習(xí)打好堅實的基礎(chǔ)。本書可作為高等學(xué)校電氣工程類、自動化類和通信類專業(yè)的教材或參考書，也可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考使用。
全書共分為6章，包括電力電子器件及驅(qū)動和保護、可控整流及有源逆變電路、直流斬波電路、交流調(diào)壓和變頻電路、無源逆變電路、電力電子新技術(shù)及應(yīng)用。本書緒言、第1～4章由四川大學(xué)趙莉華編寫，第5章和第6章由西華大學(xué)舒欣梅編寫，全書由趙莉華統(tǒng)稿。本書總教學(xué)學(xué)時為40～50學(xué)時，可根據(jù)學(xué)時情況調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。章節(jié)中，帶有“*”號的內(nèi)容為選學(xué)。
本書在編寫過程中，參考了很多同類教材，一部分在參考文獻中列出，還有很多不能一一列出，在此一并表示感謝。
由于編者水平有限，書中難免存在缺點和錯誤，歡迎讀者批評指正。
編者
第2版前言
第1版前言
序言1
0.1電力電子技術(shù)的概念及研究領(lǐng)域1
0.2電力電子技術(shù)的發(fā)展歷史2
0.3電力電子技術(shù)的應(yīng)用3
0.4電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢7
0.5電力電子電路的仿真7
0.6本教材主要內(nèi)容8
第1章相關(guān)基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)9
1.1非正弦周期函數(shù)的傅里葉級數(shù)分解9
1.2諧波10
1.3平均值和有效值的計算11
1.3.1平均值11
1.3.2有效值11
1.4瞬時功率和平均功率的計算12
1.4.1瞬時功率的定義12
1.4.2平均功率的定義及計算12
1.5有功功率、無功功率、視在功率
及功率因數(shù)12
1.5.1有功功率12
1.5.2無功功率13
1.5.3視在功率13
1.5.4功率因數(shù)13
1.6理想電感與理想電容15
1.6.1理想電感元件15
1.6.2理想電容元件16
1.7三相電路基本知識17
1.7.1對稱三相電壓17
1.7.2三相電路的聯(lián)結(jié)方式18
1.7.3三相電路的功率計算19
小結(jié)19
思考題及習(xí)題20
第2章電力電子器件及驅(qū)動和保護21
2.1概述21
2.1.1電力電子器件的定義21
2.1.2理想的電力電子開關(guān)21
2.1.3電力電子器件的損耗22
2.1.4電力電子器件的分類22
2.2電力二極管23
2.2.1電力二極管的結(jié)構(gòu)和
基本工作原理23
2.2.2電力二極管的基本工作特性26
2.2.3電力二極管的主要參數(shù)27
2.2.4電力二極管的主要類型28
2.2.5電力二極管的型號28
2.3晶閘管29
2.3.1晶閘管的結(jié)構(gòu)29
2.3.2晶閘管的工作原理30
2.3.3晶閘管的基本工作特性32
2.3.4晶閘管的主要參數(shù)34
2.3.5晶閘管的型號36
2.3.6晶閘管的派生器件37
2.4門極關(guān)斷晶閘管39
2.4.1GTO的結(jié)構(gòu)39
2.4.2GTO的工作原理40
2.4.3GTO的主要參數(shù)41
2.5電力晶體管41
2.5.1GTR的結(jié)構(gòu)42
2.5.2GTR的工作特性42
2.5.3GTR的主要參數(shù)43
2.5.4GTR二次擊穿現(xiàn)象及安
全工作區(qū)44
2.6電力場效應(yīng)晶體管45
2.6.1電力MOSFET的結(jié)構(gòu)和工
作原理45
2.6.2電力MOSFET的特性46
2.6.3電力MOSFET的主要參數(shù)48
2.7絕緣柵雙極型晶體管49
2.7.1IGBT的結(jié)構(gòu)和工作原理49
2.7.2IGBT的工作特性49
2.7.3IGBT的擎住效應(yīng)和安全工作區(qū)51
2.7.4IGBT的主要參數(shù)52
2.8其他新型電力電子器件52
2.8.1靜電感應(yīng)晶體管52
2.8.2靜電感應(yīng)晶閘管53
2.8.3集成門極換流晶閘管53
2.8.4電子注入增強柵晶體管54
2.8.5基于新材料的電力電子器件54
2.8.6功率模塊、功率集成電路與集
成電力電子模塊55
2.9電力電子器件的驅(qū)動要求55
2.9.1晶閘管的觸發(fā)要求56
2.9.2GTO的驅(qū)動要求56
2.9.3GTR的驅(qū)動要求57
2.9.4電力MOSFET的驅(qū)動要求57
2.9.5IGBT的驅(qū)動要求58
2.10電力電子器件的串并聯(lián)技術(shù)58
2.10.1晶閘管的串聯(lián)58
2.10.2晶閘管的并聯(lián)60
小結(jié)60
思考題及習(xí)題61
第3章可控整流及有源逆變電路62
3.1概述62
3.1.1整流的概念62
3.1.2整流電路的分類62
3.1.3整流電路的主要性能指標63
3.2單相可控整流電路64
3.2.1單相半波可控整流電路64
3.2.2單相橋式全控整流電路72
3.2.3單相全波可控整流電路79
3.2.4單相橋式半控整流電路82
3.3三相可控整流電路87
3.3.1三相半波可控整流電路87
3.3.2三相橋式全控整流電路94
3.3.3三相橋式半控整流電路101
3.4變壓器漏抗對整流電路的影響106
3.4.1換相期間的整流輸出電壓106
3.4.2換相壓降的計算107
3.4.3換相重疊角的計算108
3.4.4可控整流電路的外特性110
3.5電容濾波的不可控整流電路111
3.5.1電容濾波的單相橋式不可控整
流電路111
3.5.2電容濾波的三相橋式不可控
整流電路114
3.6整流電路的有源逆變工作狀態(tài)115
3.6.1逆變的概念115
3.6.2有源逆變產(chǎn)生的條件116
3.6.3三相有源逆變電路118
3.6.4逆變失敗的原因分析及最小
逆變角的限制122
3.6.5有源逆變的應(yīng)用124
3.7整流電路交流電源側(cè)諧波電流分析127
*3.8晶閘管直流電動機系統(tǒng)128
3.8.1整流狀態(tài)下電動機的機械特性128
3.8.2逆變狀態(tài)下電動機的機械特性131
*3.9整流裝置的諧波抑制技術(shù)131
3.9.1諧波污染131
3.9.2網(wǎng)側(cè)諧波電流的抑制技術(shù)133
*3.10PWM整流技術(shù)134
小結(jié)136
思考題及習(xí)題136
第4章直流斬波電路140
4.1概述140
4.1.1直流斬波的基本工作原理140
4.1.2直流斬波電路的基本控制方式141
4.2非隔離型斬波電路142
4.2.1降壓型斬波電路的結(jié)構(gòu)及工作原理142
4.2.2升壓型斬波電路的結(jié)構(gòu)及工作原理144
4.2.3升降壓型斬波電路的結(jié)構(gòu)及工作原理146
4.2.4Cuk斬波電路的結(jié)構(gòu)及工作原理147
*4.2.5Sepic斬波電路的結(jié)構(gòu)及工作原理149
*4.2.6Zeta斬波電路的結(jié)構(gòu)及工作原理149
4.3隔離型斬波電路150
4.3.1正激型變換電路的結(jié)構(gòu)及工作原理150
4.3.2反激型變換電路的結(jié)構(gòu)及工作原理152
4.3.3推挽型變換電路的結(jié)構(gòu)及工作原理154
4.3.4半橋型變換電路的結(jié)構(gòu)及工作原理155
4.3.5全橋型變換電路的結(jié)構(gòu)及工作原理156
小結(jié)157
思考題及習(xí)題157
第5章交流調(diào)壓和變頻電路158
5.1交流調(diào)壓電路158
5.1.1概述158
5.1.2單相交流調(diào)壓電路159
5.1.3三相交流調(diào)壓電路165
5.2交流無觸點開關(guān)170
5.2.1晶閘管交流無觸點開關(guān)171
5.2.2全控型器件交流無觸點開關(guān)172
5.3交流調(diào)功電路172
5.4交-交變頻電路173
5.4.1單相交-交變頻電路173
5.4.2三相交-交變頻電路174
小結(jié)175
思考題及習(xí)題176
第6章無源逆變電路177
6.1概述177
6.1.1無源逆變電路的分類177
6.1.2換流方式177
6.1.3逆變電路的基本工作原理179
6.2電壓型逆變電路180
6.2.1單相半橋電壓型逆變電路180
6.2.2單相全橋電壓型逆變電路181
6.2.3三相電壓型逆變電路184
6.3電流型逆變電路186
6.3.1單相電流型逆變電路187
6.3.2三相電流型逆變電路189
6.4PWM逆變電路190
6.4.1PWM控制的基本原理190
6.4.2SPWM逆變電路的控制方法191
6.4.3單相SPWM逆變電路193
6.4.4三相SPWM逆變電路196
小結(jié)198
思考題及習(xí)題199
第7章電力電子新技術(shù)及應(yīng)用200
*7.1軟開關(guān)技術(shù)200
7.1.1軟開關(guān)的概念200
7.1.2軟開關(guān)電路的分類和典型電路202
*7.2矩陣式變換電路208
7.2.1矩陣式變換電路的特點208
7.2.2矩陣式變換電路的工作原理209
*7.3有源濾波技術(shù)211
7.3.1概述211
7.3.2有源電力濾波器的工作原理212
7.3.3有源電力濾波器的分類213
7.3.4有源電力濾波器的控制213
*7.4功率因數(shù)校正技術(shù)214
7.4.1功率因數(shù)校正的概念214
7.4.2功率因數(shù)校正電路的分類215
7.4.3單極功率因數(shù)校正電
路的基本原理216
7.4.4有源功率因數(shù)校正的電流
控制方式217
*7.5高壓直流輸電技術(shù)219
7.5.1傳統(tǒng)高壓直流輸電技術(shù)219
7.5.2柔性直流輸電技術(shù)223
*7.6柔性交流輸電技術(shù)226
7.6.1柔性交流輸電技術(shù)的特點226
7.6.2柔性交流輸電裝置的分類及
其技術(shù)原理227
*7.7新能源發(fā)電技術(shù)230
7.7.1風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)230
7.7.2光伏發(fā)電技術(shù)232
小結(jié)233
思考題及習(xí)題233
參考文獻234
新書資訊