本書主要內(nèi)容有:電力電子器件及其驅(qū)動(dòng)電路、可控整流電路與有源逆變電路、交流-交流變換電路、直流-直流變換電路、無源逆變電路與交流-直流-交流變頻電路、電力電子技術(shù)典型應(yīng)用、電力電子技術(shù)應(yīng)用中的一些問題、電力電子的MATLAB仿真、電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)。本書從實(shí)際應(yīng)用的角度較為系統(tǒng)地介紹電力電子器件、電力電子電路、控制技術(shù)、典型應(yīng)用和各種實(shí)際問題。各章均附有小結(jié)、習(xí)題與思考題。
本書可作為高職高專電氣自動(dòng)化技術(shù)、電機(jī)與電器、供用電技術(shù)、軌道交通機(jī)車車輛等專業(yè)的教材及其他相關(guān)專業(yè)的教材或教學(xué)參考書,亦可供從事電力電子技術(shù)工作的工程技術(shù)人員參考。
前 言
《電力電子技術(shù)》一書是普通高等教育高職高專國家級(jí)“十一五”、“十二五”規(guī)劃教材。
電力電子技術(shù)是利用電力電子器件組成各種電力電子系統(tǒng),對(duì)電力進(jìn)行變換和處理的技術(shù),是電氣工程學(xué)科中的一個(gè)最為活躍的分支,許多現(xiàn)代高新技術(shù)均與電力電子技術(shù)有關(guān)。電力電子技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展也必將會(huì)給現(xiàn)代化工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活帶來極大的便利。近年來,隨著電力電子器件制造技術(shù)的進(jìn)步,各種新型電力電子器件及其組成的電路層出不窮,電力電子設(shè)備的數(shù)量和品種迅速增長,社會(huì)上急需大量的掌握一定理論基礎(chǔ)和技能的人員去操作和使用它們。為了適應(yīng)科技的發(fā)展對(duì)電力電子技術(shù)應(yīng)用型人才的需求,在北京師范大學(xué)出版社的組織下,我們編寫了本教材。
本教材在編寫的過程中,圍繞高等職業(yè)技術(shù)教育的培養(yǎng)目標(biāo),緊緊把握理論聯(lián)系實(shí)際,注重加強(qiáng)應(yīng)用,基礎(chǔ)理論則以“必須、夠用”為原則。教材減少了理論和數(shù)學(xué)推導(dǎo)的內(nèi)容,增加了圖形、波形、仿真和實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容,有利于學(xué)生掌握與生產(chǎn)技術(shù)有關(guān)的技能。本書既可作為高職高專電氣類專業(yè)的教材,也可供從事電力電子技術(shù)的工程技術(shù)人員參考。本課程建議授課學(xué)時(shí)為48~56學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)8~10學(xué)時(shí),上機(jī)仿真2~4學(xué)時(shí)。
本教材共9章。第1章介紹電力電子器件的概念、特征及分類;電力二極管、晶閘管和全控型器件;電力電子器件的驅(qū)動(dòng)、保護(hù)、緩沖、串并聯(lián)技術(shù)等應(yīng)用時(shí)的問題。第2章介紹整流電路的結(jié)構(gòu)形式、工作原理,分析整流電路的工作波形;有源逆變的工作原理、工作波形;變壓器漏抗對(duì)整流電路的影響;整流電路帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的機(jī)械特性、觸發(fā)電路;整流電路的諧波和功率因數(shù)等內(nèi)容。第3章介紹交流-交流變換電路,包括交流調(diào)壓、交-交變頻以及幾種交流變換電路的典型應(yīng)用。第4章介紹各種斬波型直流-直流變換電路的工作原理、參數(shù)指標(biāo)計(jì)算、各種斬波型直流-直流變換電路的比較及直流開關(guān)電源的應(yīng)用。第5章介紹無源逆變電路與交流-直流-交流變頻電路的原理、電壓型逆變器與電流型逆變器以及SPWM型控制方式。第6章介紹UPS不間斷電源、太陽能發(fā)電系統(tǒng)及光伏逆變器、高壓直流輸電HVDC、有源電力濾波器APF、IGBT在軌道交通中的應(yīng)用分析等電力電子技術(shù)典型應(yīng)用。第7章介紹變換器的保護(hù)電路、電力電子器件散熱器的設(shè)計(jì)和軟開關(guān)技術(shù)。第8章介紹Matlab軟件中Simulink和Power System工具箱的模塊資源、模型窗口和菜單的構(gòu)成、模塊和系統(tǒng)模型的基本操作方法和系統(tǒng)的仿真技術(shù),對(duì)典型電力電子電路建立仿真模型并進(jìn)行仿真。第9章選擇了8個(gè)實(shí)驗(yàn),較詳細(xì)地介紹各個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理、步驟、注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求等事項(xiàng),供實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)參考。
工學(xué)碩士,教齡20年,講授電力電子技術(shù)、機(jī)車電子技術(shù)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、電氣控制專業(yè)英語等課程,主持或參與《鐵路機(jī)車乘務(wù)員值乘狀態(tài)智能預(yù)警系統(tǒng)的研究與開發(fā)》《基于VersaMax控制器的地鐵車站機(jī)電設(shè)備實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)》等課題,發(fā)表《基于計(jì)算機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電阻爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)研究》、《串行通信總線接口標(biāo)準(zhǔn)分析與選擇》等論文,主編《電力電子技術(shù)》教材,被遴選為普通高等教育“十一五”、“十二五”國家級(jí)規(guī)劃教材。獲“2011年院級(jí)中青年骨干教師”、“2015年優(yōu)秀教師”、“2016年優(yōu)秀共產(chǎn)黨員”等。
緒 論
第1章 電力電子器件
1.1 電力電子器件概述
1.1.1 電力電子器件的概念
1.1.2 電力電子器件的發(fā)展趨勢(shì)
1.1.3 電力電子器件的特征
1.1.4 電力電子器件的分類
1.1.5 應(yīng)用電力電子器件的系統(tǒng)組成
1.2 不可控器件——電力二極管
1.2.1 PN結(jié)與電力二極管的工作原理
1.2.2 電力二極管的基本特性
1.2.3 電力二極管的主要參數(shù)
1.2.4 電力二極管的主要類型
1.3 半控型器件——晶閘管
1.3.1 晶閘管的結(jié)構(gòu)和工作原理
1.3.2 晶閘管的基本特性
1.3.3 晶閘管的主要參數(shù)
1.3.4 晶閘管的派生器件
1.4 典型全控型器件
1.4.1 門極可關(guān)斷晶閘管
1.4.2 電力晶體管
1.4.3 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管
1.4.4 絕緣柵雙極晶體管
1.5 其他新型電力電子器件簡介
1.5.1 MOS控制晶閘管MCT
1.5.2 靜電感應(yīng)晶體管SIT
1.5.3 靜電感應(yīng)晶閘管SITH
1.5.4 集成門極換流晶閘管IGCT
1.5.5 功率模塊與功率集成電路
1.6 電力電子器件的驅(qū)動(dòng)概述
1.6.1 晶閘管觸發(fā)電路
1.6.2 典型全控型器件的觸發(fā)電路
1.7 電力電子器件的串并聯(lián)技術(shù)
1.7.1 晶閘管的串聯(lián)
1.7.2 晶閘管的并聯(lián)
1.7.3 電力MOSFET和IGBT并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)
第2章 可控整流電路與有源逆變電路
2.1 引言
2.2 單相半波可控整流電路
2.2.1 電阻性負(fù)載
2.2.2 阻感性負(fù)載
2.2.3 阻感性負(fù)載加續(xù)流二極管
2.3 單相橋式全控整流電路
2.3.1 電阻性負(fù)載
2.3.2 大電感負(fù)載
2.3.3 反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載
2.4 三相半波可控整流電路
2.4.1 電阻性負(fù)載
2.4.2 大電感負(fù)載
2.5 三相橋式全控整流電路
2.5.1 電阻性負(fù)載
2.5.2 大電感負(fù)載
2.6 變壓器漏抗對(duì)整流電路的影響
2.7 有源逆變電路
2.7.1 單相全波有源逆變的工作原理
2.7.2 三相半波有源逆變電路
2.7.3 三相橋式有源逆變電路
2.7.4 有源逆變最小逆變角 的限制
2.8 晶閘管觸發(fā)電路
2.8.1 對(duì)觸發(fā)電路的要求
2.8.2 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路
2.8.3 同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路
2.8.4 集成觸發(fā)電路
2.8.5 數(shù)字觸發(fā)電路
2.8.6 觸發(fā)脈沖與主電路電壓的同步
2.9 晶閘管——直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性
2.10 整流電路的諧波
第3章 交流-交流變換電路
3.1 交流調(diào)壓電路
3.1.1 單相交流調(diào)壓電路
3.1.2 三相交流調(diào)壓電路
3.1.3 斬波控制式交流調(diào)壓電路
3.1.4交流調(diào)功電路
3.2 交-交變頻電路
3.2.1單相交-交變頻電路
3.2.2 三相交-交變頻電路
3.3 交-交流變換電路的應(yīng)用
3.3.1晶閘管在電機(jī)軟起動(dòng)中的應(yīng)用
3.3.2 無觸點(diǎn)開關(guān)
3.3.3 白熾燈調(diào)光電路
第4章 直流-直流變換電路
4.1 引言