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第1章　变换器概述1

1.1　简单的变换器2

1.2　理想开关和实际开关3

1.3　变换器的分类4

1.3.1 DC-AC变换器——逆变器4

1.3.2 AC-DC变换器——整流器5

1.3.3 DC-DC变换器6

1.3.4 AC-AC变换器6

1.3.5　软开关与硬开关6

1.4　变换器的组成要素7

1.4.1 电阻7

1.4.2 电感7

1.4.3 电容7

1.4.4　电源8

1.4.5　电力电子开关10

1.4.6　变压器10

1.4.7　负载11

1.4.8　控制器11

1.5　变换器中电感和电容的连接12

1.5.1　变换器中电感的连接12

1.5.2　变换器中电容的连接13

1.6　变换器的希望特性和考核指标13

1.7　变换器的保护16

1.7.1　浪涌电压保护16

1.7.2　过电流保护16

1.7.3　开关器件保护16

1.7.4　过电压保护17

练习题17

第2章 电容电感变压器20

2.1 电容器20

2.1.1 电容器的基本参数及等效电路20

2.1.2　电容器的分类22

2.2　磁学的基本概念23

2.2.1　磁感应强度或磁通密度23

2.2.2　磁通24

2.2.3　磁场强度24

2.2.4　磁场连续性定律25

2.2.5　全电流定律25

2.2.6　电磁感应定理26

2.3　磁性材料的基本特性27

2.3.1 磁化曲线27

2.3.2　磁心损耗29

2.4　铁心材料32

2.4.1　铁氧体材料32

2.4.2　磁粉心材料32

2.4.3　合金类33

2.5　线圈骨架及铁心窗口33

2.6　电感33

2.6.1 电感设计的基本公式34

2.6.2　电感铁心的选择方法36

2.7　变压器39

2.7.1 变压器的基本知识及等效电路39

2.7.2　脉冲变压器设计的基本公式43

练习题44

第3章 电力半导体器件45

3.1 概述45

3.2　功率二极管46

3.2.1 PN结工作原理及静态特性46

3.2.2 PN结动态工作过程47

3.2.3 PN结电容49

3.2.4　二极管的主要参数49

3.2.5　二极管的类型49

3.3　功率晶体管49

3.3.1 晶体管的工作原理及静态输出特性49

3.3.2 GTR的特点50

3.3.3 GTR的开关特性51

3.3.4 GTR的主要参数52

3.3.5 GTR模块56

3.3.6 GTR驱动57

3.4　晶闸管及派生器件60

3.4.1 晶闸管的工作原理60

3.4.2　晶闸管的伏安特性62

3.4.3 晶闸管的主要参数62

3.4.4　晶闸管触发电路66

3.4.5　派生器件67

3.5　静电感应器件70

3.5.1　静电感应晶体管71

3.5.2　静电感应晶闸管72

3.6　电力场效应晶体管73

3.6.1 电力场效应晶体管的特点73

3.6.2 电力场效应晶体管的基本结构74

3.6.3 N沟道增强型VDMOS的工作原理75

3.6.4　电力MOSFET栅极充电说明77

3.6.5 电力MOSFET开关过程分析80

3.6.6 电力MOSFET静态输出特性和安全工作区83

3.6.7　电力MOSFET栅极驱动方法83

3.7　绝缘栅双极型晶体管85

3.7.1 IGBT的结构85

3.7.2 IGBT的导通特性86

3.7.3 IGBT的开关特性86

3.7.4　擎住效应和安全工作区89

3.7.5 IGBT的短路电流和门极驱动90

3.7.6 IGBT的参数特点90

3.8 MOS场控晶闸管91

3.8.1 MCT的工作原理91

3.8.2 MCT的特点92

练习题93

第4章 AC-DC变换技术94

4.1　单相半波整流电路94

4.1.1　不可控整流电路94

4.1.2　可控整流电路97

4.2　全波整流电路101

4.2.1　不可控整流电路101

4.2.2　可控整流电路103

4.2.3　半控整流电路105

4.3　三相整流电路106

4.3.1　三相不可控整流电路106

4.3.2　三相半波可控整流电路106

4.3.3　三相桥式全控整流电路111

4.3.4　三相半控桥式整流电路114

4.4　相控整流电路的主要指标116

4.5 AC-DC电路的网侧功率因数116

4.5.1 AC-DC相控整流电路的网侧谐波电流116

4.5.2　提高AC-DC电路的网侧功率因数的主要方法118

练习题124

第5章 DC-DC变换技术126

5.1　概述126

5.1.1　两种调节模式及比较126

5.1.2 DC-DC变换分类128

5.1.3 DC-DC变换器的要求及主要技术指标128

5.2 DC-DC变换器的基本电路拓扑129

5.2.1 Buck电路130

5.2.2 Boost电路134

5.2.3 Buck-Boost电路137

5.2.4 Cuk电路140

5.3　带变压器隔离的DC-DC变换器的原理及设计144

5.3.1 单端DC-DC变换器的原理及设计144

5.3.2　推挽式DC-DC变换器的原理及设计153

5.3.3 半桥式DC-DC变换器的原理及设计157

5.3.4　全桥式DC-DC变换器的原理163

5.4 PWM控制器原理164

5.4.1 电压型PWM控制器原理164

5.4.2 电流型PWM控制器原理164

练习题169

第6章 DC-AC变换技术171

6.1 逆变器的分类、功率流方向和波形指标171

6.1.1　逆变器的分类171

6.1.2　逆变器的功率流方向172

6.1.3　逆变器的波形指标173

6.2　方波逆变器173

6.2.1　单相半桥式逆变电路173

6.2.2　单相全桥式逆变电路175

6.2.3　傅里叶级数和方波逆变器输出谐波177

6.2.4　负载为感性负载的方波逆变器特性179

6.2.5　方波逆变器输出滤波181

6.2.6　三相方波逆变器182

6.3　脉冲宽度调制186

6.3.1 PWM波形生成原理187

6.3.2 PWM的调制方式和相关术语188

6.3.3 PWM生成方法190

6.4　交流滤波器设计199

练习题205

第7章 AC-AC变换技术208

7.1　性能指标208

7.2　交流控制器208

7.2.1 开关控制209

7.2.2　触发延迟角控制209

7.2.3 PWM控制217

7.3　周波变换器218

7.3.1　单相周波变换器218

7.3.2　三相周波变换器219

练习题222

第8章　软开关变换器223

8.1　软开关的概念223

8.2　软开关技术的实现及其类型224

8.3　谐振电路226

8.3.1　串联谐振电路226

8.3.2　电压型串联谐振式逆变器229

8.3.3 串联负载串联谐振DC-DC变换器230

8.3.4　并联谐振电路235

8.3.5 并联负载串联谐振DC-DC变换器235

8.3.6 E类变换器237

8.4　准谐振和多谐振变换器238

8.4.1　零电流开关准谐振变换器239

8.4.2　多谐振开关变换器241

8.5　软开关的PWM技术244

8.5.1　零电流PWM变换器245

8.5.2　零电压PWM变换器247

8.6　零电压／电流转换PWM变换器250

练习题253

第9章　交流小信号模型254

9.1　平均模型的物理意义254

9.2　线性化模型256

9.3　变换器的交流小信号模型257

9.3.1 电感电压和电流的平均258

9.3.2　电容电压和电流的平均258

9.3.3　输入电流的平均259

9.3.4　平均方法的一些讨论259

9.3.5　摄动和线性化260

9.3.6　构造小信号等效电路模型262

9.3.7　交流小信号模型的传递函数263

9.4　状态空间平均模型265

练习题267

第10章　几种应用设计举例268

10.1　小灵通基站的电源设计268

10.1.1　技术指标268

10.1.2　基于UC3846的电源设计268

10.2　直流电动机调速279

10.2.1 专用集成电路UC3637控制器的电路设计279

10.2.2　主电路设计281

10.3 基于DSP的直流电动机弱磁调速示例283

10.3.1　性能指标283

10.3.2　系统组成283

10.3.3　直流电动机的调速方法284

10.3.4　功率电路的结构设计284

10.3.5 IGBT模块及驱动285

10.3.6　控制电路设计285

10.3.7　控制系统软件设计288

10.4　高频弧焊的电源设计292

10.4.1　技术指标293

10.4.2　主电路设计293

10.4.3　控制电路设计297

参考文献300