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第1章 绪论1

1.1 电机的发展历史2

1.2 电机的分类3

1.3 电机有关的电磁基础知识4

1.3.1 磁场的基本概念4

1.3.2 电磁定律5

1.3.3 常用铁磁材料及其特性8

1.4 电力电子技术的定义11

1.5 电力电子技术的发展历史12

1.6 电机与电力电子技术的关系12

第2章 直流电机15

2.1 直流电机的工作原理与结构16

2.1.1 直流电机工作原理16

2.1.2 直流电机基本结构18

2.1.3 直流电机额定值20

2.1.4 直流电机励磁方式21

2.2 直流电机电枢绕组与磁场22

2.2.1 电枢绕组22

2.2.2 直流电机内的磁场24

2.3 直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率27

2.3.1 电枢电动势27

2.3.2 电磁转矩28

2.3.3 电磁功率28

2.4 直流电动机运行原理29

2.4.1 直流电动机的平衡方程29

2.4.2 直流电动机的工作特性31

2.4.3 直流电机的可逆原理33

2.5 直流发电机运行原理35

2.5.1 直流发电机的平衡方程35

2.5.2 直流发电机的工作特性36

第3章 变压器40

3.1 变压器的工作原理与结构41

3.1.1 变压器的工作原理41

3.1.2 变压器的基本结构41

3.1.3 变压器的主要种类43

3.1.4 变压器的额定值44

3.2 变压器的空载运行45

3.2.1 空载运行时的电磁关系45

3.2.2 空载时的等效电路和相量图49

3.3 变压器的负载运行50

3.3.1 负载运行时的电磁关系51

3.3.2 变压器绕组的折算52

3.3.3 等效电路和相量图54

3.4 变压器的参数测定56

3.4.1 变压器空载实验56

3.4.2 变压器短路实验57

3.4.3 变压器的标幺值60

3.5 变压器的运行特性61

3.5.1 变压器的外特性61

3.5.2 变压器的效率特性61

3.6 三相变压器63

3.6.1 三相变压器磁路系统63

3.6.2 三相变压器的联结方式64

3.7 特殊变压器67

3.7.1 自耦变压器67

3.7.2 电压互感器68

3.7.3 电流互感器68

第4章 交流电机73

4.1 交流电机的定义和分类74

4.2 交流电机的绕组74

4.3 交流电机绕组的电动势77

4.4 交流电机绕组的磁动势80

4.5 异步电机的结构与原理84

4.5.1 异步电机基本结构84

4.5.2 异步电机的额定值87

4.5.3 异步电机的工作原理88

4.6 三相异步电动机的电磁分析90

4.6.1 基本电磁关系90

4.6.2 转子静止时的电磁关系92

4.6.3 转子旋转时的电磁关系94

4.7 三相异步电动机的功率和转矩98

4.7.1 功率关系98

4.7.2 转矩平衡关系表达式99

4.8 三相异步电动机的运行特性与参数测定100

4.8.1 三相异步电动机的工作特性100

4.8.2 三相异步电动机的参数测定101

4.9 单相异步电动机104

4.9.1 单相异步电动机的工作原理104

4.9.2 单相异步电动机的起动方法105

4.10 同步电机106

4.10.1 同步电动机工作原理107

4.10.2 同步发电机工作原理108

4.10.3 同步电机的结构108

4.10.4 同步电机的应用简介109

第5章 直流电动机的电力拖动113

5.1 电力拖动基础知识114

5.1.1 电力拖动系统的运动方程114

5.1.2 负载的机械特性115

5.2 他励直流电动机机械特性和稳定运行条件118

5.2.1 机械特性的一般形式118

5.2.2 固有机械特性118

5.2.3 人为机械特性120

5.2.4 电力拖动系统稳定运行条件121

5.3 他励直流电动机的起动123

5.3.1 直接起动123

5.3.2 降压起动124

5.3.3 电枢回路串电阻起动124

5.4 他励直流电动机的调速125

5.4.1 调速指标125

5.4.2 他励直流电动机的调速方法126

5.4.3 调速方式与负载的配合129

5.5 他励直流电动机的制动130

5.5.1 能耗制动131

5.5.2 反接制动133

5.5.3 回馈制动136

第6章 三相异步电动机的电力拖动141

6.1 三相异步电动机的机械特性142

6.1.1 三相异步电动机机械特性表达式142

6.1.2 三相异步电动机固有机械特性146

6.1.3 三相异步电动机人为机械特性147

6.2 三相异步电动机的起动149

6.2.1 鼠笼型三相异步电动机起动150

6.2.2 绕线型异步电动机的起动155

6.3 三相异步电动机的调速157

6.3.1 变频调速158

6.3.2 变极调速159

6.3.3 变压调速160

6.3.4 三相绕线型异步电动机转子串电阻调速161

6.3.5 三相绕线型异步电动机的串极调速162

6.4 三相异步电动机的制动163

6.4.1 能耗制动163

6.4.2 反接制动165

6.4.3 回馈制动167

第7章 电力电子器件171

7.1 电力电子器件的分类172

7.2 电力二极管173

7.2.1 电力二极管的结构和工作原理173

7.2.2 电力二极管的基本特性173

7.2.3 电力二极管的主要参数175

7.2.4 电力二极管的主要类型176

7.3 晶闸管177

7.3.1 晶闸管的结构和工作原理177

7.3.2 晶闸管的基本特性178

7.3.3 晶闸管的主要参数180

7.4 可关断晶闸管182

7.4.1 GTO的结构和工作原理182

7.4.2 GTO的特性183

7.4.3 GTO的主要参数184

7.5 电力晶体管184

7.5.1 GTR的结构和工作原理184

7.5.2 GTR的基本特性185

7.5.3 GTR的主要参数186

7.6 电力场效应晶体管187

7.6.1 电力MOSFET的结构和工作原理187

7.6.2 电力MOSFET的基本特性188

7.6.3 电力 MOSFET的主要参数190

7.7 绝缘栅双极晶体管191

7.7.1 IGBT的结构和工作原理191

7.7.2 IGBT的基本特性192

7.7.3 IGBT的主要参数193

7.8 其他电力电子器件194

7.8.1 静电感应晶体管194

7.8.2 集成门极换流晶闸管194

7.8.3 碳化硅器件194

7.8.4 砷化镓器件196

7.8.5 磷化铟器件196

7.8.6 模块化与集成化的电力电子器件196

7.9 电力电子器件的驱动197

7.9.1 晶闸管的触发电路197

7.9.2 电流驱动型全控器件的驱动电路198

7.9.3 电压驱动型全控器件的驱动电路200

7.10 电力电子器件的保护202

7.10.1 过电压保护202

7.10.2 过电流保护204

7.10.3 缓冲电路205

7.10.4 电力电子器件的散热206

第8章 相控整流电路210

8.1 单相整流电路211

8.1.1 相控整流的基本概念211

8.1.2 单相桥式全控整流电路212

8.1.3 单相全波可控整流电路218

8.1.4 单相桥式半控整流电路218

8.2 三相整流电路220

8.2.1 三相半波可控整流电路220

8.2.2 三相桥式全控整流电路225

8.3 输入侧变压器漏抗对整流电路的影响232

8.4 大功率相控整流电路234

8.4.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路234

8.4.2 多重化整流电路238

8.5 相控整流电路的谐波和功率因数240

8.5.1 谐波和无功功率241

8.5.2 直流侧电压和电流的谐波分析242

8.5.3 交流侧的谐波和功率因数分析244

8.6 相控整流电路的有源逆变245

8.6.1 有源逆变的工作原理245

8.6.2 三相半波有源逆变电路247

8.6.3 三相桥式有源逆变电路248

8.6.4 有源逆变最小逆变角βmin的限制248

第9章 逆变电路253

9.1 逆变原理254

9.2 电压型逆变电路254

9.2.1 单相电压型逆变电路254

9.2.2 三相电压型逆变电路257

9.3 电流型逆变电路261

9.3.1 单相电流型逆变电路261

9.3.2 三相电流型逆变电路264

9.4 多重和多电平逆变电路268

9.4.1 多重逆变电路269

9.4.2 多电平逆变电路272

第10章 直流斩波电路279

10.1 降压斩波电路280

10.2 升压斩波电路283

10.3 升降压斩波电路284

10.4 多象限斩波电路及多相多重斩波电路285

10.4.1 多象限斩波电路285

10.4.2 多相多重斩波电路288

第11章 交流变流电路291

11.1 交流调压电路292

11.1.1 单相交流调压电路292

11.1.2 三相交流调压电路297

11.2 交-交变频电路300

11.2.1 单相交-交变频电路300

11.2.2 三相交-交变频电路306

第12章 PWM控制技术309

12.1 PWM基本原理310

12.2 PWM逆变电路及其控制312

12.2.1 调制法312

12.2.2 异步调制和同步调制315

12.2.3 规则采样法318

12.2.4 PWM逆变电路的谐波分析319

12.3 PWM追踪控制技术321

12.3.1 电流追踪型PWM控制技术321

12.3.2 电压追踪型PWM控制技术322

12.3.3 磁通追踪型PWM控制技术322

12.4 PWM整流电路324

12.4.1 单相电压型桥式PWM整流电路324

12.4.2 三相桥式PWM整流电路结构325

第13章 软开关技术329

13.1 软开关原理330

13.2 软开关技术简介332

13.2.1 软开关的基本电路332

13.2.2 ZCS型准谐振变流器333

13.2.3 ZVS型准谐振变流器334

13.2.4 软开关注意的问题335

13.3 软开关典型应用335

13.3.1 DC-DC变换335

13.3.2 AC-DC变换338

13.3.3 DC-AC变换340

参考文献344