本書在前兩版得到廣泛使用的基礎上,充分征求相關(guān)任課教師和專家的意見,結(jié)合職業(yè)教育教學改革要求和國家雙高院校建設成果進行修訂。這次修訂對原有內(nèi)容進行了整合和增減,注重課程內(nèi)容與崗位技能相結(jié)合,設置多個制作實際產(chǎn)品的項目實訓。本書以多個實用項目為載體,詳細介紹了晶閘管、可控整流器、有源逆變器、全控型電力電子器件、變頻器、直流斬波器和交流變換器等相關(guān)知識。每個項目的開篇均提出了知識目標和能力目標,后面有項目情境導入、項目資訊學習和項目操作實訓,有利于學生較好地掌握電力電子技術(shù)的相關(guān)知識與技能。
馬宏騫,男,教授,省教學名師,遼寧機電職業(yè)技術(shù)學院,長期從事一線教學工作,主持完成10余項省市級橫向課題和縱向課題,專業(yè)知識豐富,實踐能力強,先后主編出版過《用微課學.電梯及控制技術(shù)》《變頻器應用與實訓教、學、做一體化教程》等多部教材。其中,1本教材榮獲首屆教材成果獎二等獎,5本教材入選“十四五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材,多部教材獲得省級、學會優(yōu)秀教材榮譽。
目錄
項目1 晶閘管………………………1
項目情境:晶閘管導通實驗………………2
項目資訊1 普通晶閘管 …………………3
1.1 普通晶閘管的結(jié)構(gòu) ………………3
1.1.1 晶閘管的外部結(jié)構(gòu)……………3
1.1.2 晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)……………5
1.2 晶閘管的工作原理 ………………6
1.3 普通晶閘管的測量 ………………7
1.4 普通晶閘管的特性 ……………10
1.4.1 陽極伏安特性………………10
1.4.2 門極伏安特性………………11
1.5 晶閘管的主要參數(shù) ……………11
1.5.1 電壓參數(shù)……………………12
1.5.2 電流參數(shù)……………………13
1.5.3 晶閘管的動態(tài)參數(shù)…………15
1.6 晶閘管的分類及型號 …………16
1.6.1 晶閘管的分類………………16
1.6.2 晶閘管的型號………………16
項目資訊2 晶閘管主電路 ……………17
1.7 晶閘管的保護 …………………17
1.7.1 過電壓保護…………………17
1.7.2 過電流保護…………………20
項目資訊3 晶閘管的應用實踐 ………22
1.8 晶閘管的容量擴展 ……………22
1.9 日常使用與維護 ………………24
1.10 常見故障及原因 ………………25
1.11 晶閘管的查表選擇法 …………25
項目實訓 對晶閘管的認識 ……………26
網(wǎng)上學習…………………………………29
思考題與習題 ……………………………29
項目2 可控整流器…………………32
項目情境:可控整流器的簡單應用 ……33
項目資訊1 單相可控整流電路 ………36
2.1 單相半波可控整流電路 ………36
2.1.1 電阻性負載分析……………36
2.1.2 電感性負載分析……………38
2.1.3 續(xù)流分析……………………41
2.2 單相全波可控整流電路 ………44
2.2.1 電路結(jié)構(gòu)特點………………44
2.2.2 電阻性負載分析……………44
2.2.3 電感性負載分析……………45
2.2.4 續(xù)流分析……………………47
2.3 單相全控橋式可控整流電路 …47
2.3.1 電路結(jié)構(gòu)特點………………47
2.3.2 電阻性負載分析……………48
2.3.3 電感性負載分析……………49
2.3.4 續(xù)流分析……………………50
2.4 單相半控橋式可控整流電路 …52
2.4.1 電路結(jié)構(gòu)特點………………52
2.4.2 電阻性負載分析……………54
2.4.3 電感性負載分析……………55
項目資訊2 三相可控整流電路 ………59
2.5 三相半波不可控整流電路 ……60
2.6 三相半波可控整流電路 ………61
2.6.1 電阻性負載分析……………61
2.6.2 電感性負載分析……………66
2.6.3 續(xù)流分析……………………69
2.6.4 共陽極三相半波可控整流電路…………………………70
2.7 三相全控橋式可控整流電路 …71
2.7.1 電路結(jié)構(gòu)特點………………72
2.7.2 α =0°時的電路工作分析……73
2.7.3 電阻性負載分析……………75
2.7.4 電感性負載分析……………78
2.7.5 續(xù)流分析……………………80
2.8 三相半控橋式可控整流電路 …81
2.8.1 電路結(jié)構(gòu)特點………………81
2.8.2 電阻性負載分析……………81
2.8.3 電感性負載分析……………84
2.8.4 電感性負載并接續(xù)流 二極管………………………84
項目資訊3 晶閘管觸發(fā)電路 …………85
2.9 觸發(fā)電路概述 …………………85
2.10 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 …………89
2.10.1 單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)………89
2.10.2 單結(jié)晶體管的測量………89
2.10.3 單結(jié)晶體管的伏安特性……90
2.10.4 單結(jié)晶體管自激振蕩 電路………………………92
2.10.5 具有同步環(huán)節(jié)的單結(jié) 晶體管觸發(fā)電路…………94
2.11 同步電壓為鋸齒波的晶閘管 觸發(fā)電路 ………………………97
2.11.1 脈沖形成與放大環(huán)節(jié)……98
2.11.2 鋸齒波形成與脈沖移相 環(huán)節(jié)………………………99
2.11.3 雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)………102
2.11.4 強觸發(fā)環(huán)節(jié)………………103
2.11.5 脈沖封鎖環(huán)節(jié)……………103
2.12 集成化晶閘管移相觸發(fā)電路 …104
2.12.1 KC04移相觸發(fā)器…………104
2.12.2 KC42 脈沖形成器…………105
2.12.3 KC41六路雙脈沖 形成器……………………106
2.12.4 由集成元件組成三相觸發(fā)電路…………………107
2.12.5 數(shù)字觸發(fā)電路……………108
項目資訊4 可控整流器的應用實踐 …109
項目實訓 單結(jié)晶體管觸發(fā)器的制作訓練 …………………………112
網(wǎng)上學習…………………………………120
思考題與習題 ……………………………121
項目3 有源逆變器………………124
項目情境:高壓直流輸電的視頻播放 …125
項目資訊 有源逆變及其應用 …………125
3.1 晶閘管裝置與直流電機間的能量傳遞 ………………………125
3.2 有源逆變的工作原理 …………126
3.3 逆變角的確定 …………………127
3.4 常用的有源逆變電路 …………129
3.4.1 單相全控橋式有源逆變電路…………………………129
3.4.2 三相半波有源逆變電路……130
3.4.3 三相橋式有源逆變電路……132
3.5 逆變失敗及最小逆變角的確定 …132
3.5.1 逆變失敗的原因……………132
3.5.2 最小逆變角的確定及限制方法…………………………135
3.6 繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的串級調(diào)速 ……………………………136
3.7 直流高壓輸電 …………………137
項目實訓 對晶閘管串級調(diào)速裝置的基本認識 ……………………139
網(wǎng)上學習…………………………………141
思考題與習題……………………………142
項目4 全控型電力電子器件……143
項目情境:可關(guān)斷晶閘管的通斷實驗…144
項目資訊 電力電子器件………………144
4.1 電力電子器件概述 ……………144
4.1.1 電力電子器件的主要特征…………………………144
4.1.2 電力電子器件的分類………145
4.1.3 電力電子器件的特點、性能及應用場合……………146
4.2 可關(guān)斷晶閘管 …………………147
4.2.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)……………………147
4.2.2 工作原理……………………147
4.2.3 主要特性……………………148
4.2.4 主要參數(shù)……………………149
4.2.5 門極驅(qū)動電路………………149
4.2.6 可關(guān)斷晶閘管的測量………149
4.3 電力晶體管 ……………………150
4.3.1 基本結(jié)構(gòu)……………………150
4.3.2 工作原理……………………150
4.3.3 分類…………………………151
4.3.4 主要特性……………………152
4.3.5 主要參數(shù)……………………152
4.3.6 二次擊穿與安全工作區(qū)……153
4.3.7 驅(qū)動電路與保護……………154
4.4 功率場效應晶體管 ……………156
4.4.1 基本結(jié)構(gòu)和工作原理………156
4.4.2 靜態(tài)特性……………………157
4.4.3 主要參數(shù)……………………157
4.4.4 安全工作區(qū)…………………158
4.4.5 柵極驅(qū)動電路………………158
4.4.6 功率場效應管模塊…………160
4.4.7 主要特點……………………160
4.5 絕緣柵雙極型晶體管 …………160
4.5.1 基本結(jié)構(gòu)……………………161
4.5.2 工作原理……………………161
4.5.3 主要特性……………………162
4.5.4 鎖定效應……………………163
4.5.5 主要參數(shù)……………………163
4.5.6 安全工作區(qū)…………………163
4.5.7 柵極驅(qū)動電路………………164
項目實訓 對全控型電力電子器件的基本認識 ……………………165
網(wǎng)上學習…………………………………167
思考題與習題 ……………………………167
項目5 變頻器……………………169
項目情境:認識變頻器 …………………170
項目資訊 變頻器概述 …………………171
5.1 變頻器的結(jié)構(gòu) …………………172
5.2 變頻器的銘牌 …………………176
5.3 主要參數(shù) ………………………178
5.4 工作原理 ………………………179
5.5 運行模式 ………………………182
5.6 變頻器的監(jiān)視模式 ……………183
5.7 功能參數(shù)預置 …………………184
5.8 多段速控制 ……………………187
5.9 PLC以模擬量方式控制變頻器 …189
5.10 PLC以RS-485通信方式控制變頻器 ……………………193
項目實訓 變頻器操作訓練 ……………199
網(wǎng)上學習…………………………………211
思考題與習題 ……………………………211
項目6 直流斬波器………………212
項目情境:直流電動機調(diào)速控制的視頻播放 ……………………213
項目資訊1 直流斬波器的工作原理 …213
6.1 直流斬波器概述 ………………213
6.2 直流斬波器的基本電路 ………215
6.2.1 降壓斬波器…………………215
6.2.2 升壓斬波器…………………215
6.2.3 雙象限斬波器………………215
項目資訊2 直流斬波器在電力傳動中的應用 ……………………218
6.3 由降壓斬波器供電的直流電力拖動 ……………………………218
6.4 由降壓和升壓斬波器組合供電的直流電力拖動 …………219
6.5 可以四象限運行的斬波器供電直流電力拖動 ……………221
6.6 升壓斬波器在串級調(diào)速中的應用 ……………………………222
項目資訊3 直流變換器的PWM控制技術(shù)及應用 ………………223
6.7 直流PWM控制的基本原理及控制電路 ………………………223
6.8 直流PWM控制技術(shù)的應用 …224
6.8.1 直流電動機PWM控制……224
6.8.2 直流開關(guān)電源………………227
項目實訓 對直流調(diào)速器的認識………227
網(wǎng)上學習…………………………………228
思考題與習題……………………………228
項目7 交流變換器………………230
項目情境:認識雙色調(diào)光燈……………231
項目資訊 雙向晶閘管及其應用………233
7.1 雙向晶閘管 ……………………233
7.1.1 雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)…………233
7.1.2 雙向晶閘管的伏安特性……233
7.1.3 雙向晶閘管的觸發(fā)方式……234
7.1.4 雙向晶閘管的主要參數(shù)……234
7.1.5 雙向晶閘管的檢測…………235
7.1.6 雙向晶閘管的型號命名原則…………………………237
7.1.7 雙向晶閘管的選擇原則……237
7.2 交流調(diào)壓器 ……………………237
7.2.1 單相交流調(diào)壓電路…………237
7.2.2 三相交流調(diào)壓電路…………239
7.3 交流調(diào)功器 ……………………242
7.3.1 交流調(diào)功電路的基本原理…………………………242
7.3.2 交流調(diào)功電路的應用舉例…………………………243
7.4 交流無觸點開關(guān) ………………244
7.5 固態(tài)繼電器 ……………………246
項目實訓 交流調(diào)壓技術(shù)講座…………247
網(wǎng)上學習…………………………………250
思考題與習題……………………………251
參考文獻…………………………252