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第1章 电力电子变换和控制技术导论1

1.1 电力电子学科的形成1

1.2 电力电子变换和控制的技术经济意义3

1.3 开关型电力电子变换基本原理及控制方法4

1.4 开关型电力电子变换器的应用领域9

小结11

复习题及思考题12

第2章 电力半导体开关器件13

2.1 电力二极管13

2.1.1 PN结与电力二极管的工作原理13

2.1.2 电力二极管基本特性15

2.1.3 电力二极管主要参数16

2.1.4 电力二极管主要类型17

2.1.5 电力二极管基本应用18

2.2 双极结型电力三极管BJT18

2.2.1 三极管的工作原理19

2.2.2 BJT的基本特性20

2.2.3 电力三极管使用参数和使用特性23

2.3 晶闸管及其派生器件24

2.3.1 晶闸管的结构与工作原理24

2.3.2 晶闸管的基本特性26

2.3.3 晶闸管的主要参数27

2.3.4 晶闸管的派生器件30

2.4 门极可关断晶闸管32

2.4.1 GTO的结构和工作原理32

2.4.2 GTO的特性与主要参数33

2.5 电力场效应晶体管35

2.5.1 电力MOSFET的结构和工作原理35

2.5.2 电力MOSFET的基本特性和主要参数36

2.6 绝缘门极双极型晶体管37

2.6.1 IGBT的结构和工作原理37

2.6.2 IGBT的基本特性与主要参数38

2.7 半导体电力开关模块和功率集成电路PIC41

小结43

复习题及思考题45

第3章 直流-直流变换器46

3.1 直流-直流降压变换器（Buck DC/DC变换器）46

3.1.1 电路结构和降压原理46

3.1.2 电感电流连续时工作特性48

3.1.3 电感电流断流时工作特性51

3.2 直流-直流升压变换器（Boost DC/DC变换器）54

3.2.1 电路结构和升压原理54

3.2.2 电感电流连续时工作特性56

3.2.3 电感电流断流时工作特性57

3.3 直流升压-降压变换器（Boost-Buck变换器或Cuk变换器）60

3.3.1 电路结构和工作原理60

3.3.2 电流断流时工作特性62

3.4 两象限、四象限直流-直流变换器64

3.4.1 两象限直流-直流变换器64

3.4.2 四象限直流-直流变换器66

3.5 带隔离变压器的直流-直流变换器67

3.5.1 隔离型Buck变换器——单端正激变换器（Forward Converter）68

3.5.2 隔离型Buck-Boost变换器——单端反激变换器（Flyback Converter）70

小结75

复习题及思考题75

第4章 直流-交流变换器（逆变器）77

4.1 逆变器的类型和性能指标77

4.1.1 逆变器的类型77

4.1.2 逆变器输出波形性能指标78

4.2 电压型单相方波逆变电路工作原理79

4.2.1 电压型单相全桥逆变电路79

4.2.2 电压型单相半桥逆变电路81

4.2.3 变压器中心抽头推挽式（Push-Pull）单相逆变电路81

4.3 电压型单相逆变器输出电压和波形控制82

4.3.1 单脉波脉冲宽度调制PWM逆变器83

4.3.2 正弦脉冲宽度调制SPWM基本原理84

4.3.3 单极性倍频正弦脉冲宽度调制逆变器86

4.3.4 双极性正弦脉冲宽度调制BSPWM逆变器91

4.3.5 基波移相控制93

4.4 三相逆变电路工作原理94

4.4.1 电压型三相逆变工作原理94

4.4.2 电流型三相逆变工作原理97

4.5 三相逆变器输出电压和波形的SPWM控制98

4.6 大容量逆变器的复合结构102

4.6.1 12阶梯波逆变器102

4.6.2 24阶梯波逆变器105

小结107

复习题及思考题108

第5章 交流-直流变换器（整流器）109

5.1 不控整流109

5.1.1 单相半波不控整流109

5.1.2 单相桥式不控整流110

5.1.3 变压器中心抽头双半波不控整流111

5.1.4 三相半波不控整流111

5.1.5 三相桥式不控整流112

5.2 电容滤波的不控整流电路114

5.2.1 电容滤波的单相不控整流电路114

5.2.2 电容滤波的三相桥式不控整流电路116

5.3 单相桥式相控整流电路117

5.3.1 单相桥式全控整流电路118

5.3.2 单相桥式半控整流电路127

5.4 三相桥式相控整流电路129

5.4.1 三相桥式全控整流电路131

5.4.2 三相桥式半控整流电路135

5.5 双三相桥（带平衡电抗器）12脉波相控整流电路136

5.6 整流电路中交流电路电感对整流特性的影响138

5.7 晶闸管相控有源逆变电路141

5.7.1 实现有源逆变的条件141

5.7.2 三相桥式有源逆变电路143

5.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制144

5.8 相控整流器及有源逆变器的晶闸管触发控制145

5.9 含Boost型功率因数校正器的高频整流电路148

5.10 整流器的性能指标149

小结152

复习题及思考题152

第6章 交流-交流变换器154

6.1 单相交流电压控制器155

6.1.1 电阻负载条件下工作特性分析155

6.1.2 阻感负载条件下工作特性分析155

6.2 三相交流电压控制器157

6.2.1 三相星形联接电压控制器158

6.2.2 支路控制三角形联接电压控制器159

6.3 变压器抽头控制器160

6.3.1 电阻性负载条件下工作特性分析160

6.3.2 电阻电感性负载条件下工作特性分析161

小结162

复习题及思考题162

第7章 辅助元器件和系统163

7.1 触发器、驱动器163

7.1.1 SCR（晶闸管）的触发器163

7.1.2 GTO的触发器164

7.1.3 BJT的驱动器165

7.1.4 P-MOSFET、IGBT的驱动器166

7.2 过电流保护和过电压保护167

7.2.1 过电流保护167

7.2.2 过电压保护168

7.2.3 开关器件串联、并联应用时的均压、均流保护169

7.3 开关器件的开通、关断过程与安全工作区169

7.3.1 线路电感Lσ＝0时开关器件的开通、关断过程171

7.3.2 线路电感Lσ≠0时开关器件的开通、关断过程173

7.3.3 安全工作区174

7.4 缓冲器175

7.4.1 LCRD缓冲器175

7.4.2 限幅箝位缓冲器178

7.5 电感（电抗器）181

7.6 滤波器183

7.6.1 滤波器基本功能和类型183

7.6.2 LC滤波器衰减特性185

7.6.3 谐振型滤波器186

7.7 控制系统和辅助电源187

小结188

复习题及思考题188

第8章 多级开关电路组合型交流、直流电源190

8.1 AC/DC-DC/AC变压、变频（VVVF）电源190

8.2 AC/DC-DC/AC恒压、恒频（CVCF）不间断电源UPS192

8.2.1 典型在线双变换式UPS193

8.2.2 典型后备式UPS194

8.2.3 在线互动式UPS194

8.3 具有中间交流环节（直流-交流-直流变换）的直流电源195

8.3.1 半桥型DC/AC-AC/DC直流电源195

8.3.2 全桥型DC/AC-AC/DC直流电源197

8.4 交流电源、直流负载时电力变换系统方案比较199

小结200

复习题及思考题201

第9章 电力电子技术在电力系统中的应用202

9.1 晶闸管开关型并联电抗补偿控制器203

9.1.1 晶闸管投、切并联电容器TSC203

9.1.2 晶闸管相控并联电抗器TCR204

9.2 晶闸管开关型串联电容补偿器206

9.2.1 晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC206

9.2.2 可关断晶闸管控制的串联电容补偿器GCSC207

9.3 PWM开关型并联无功功率发生器STATCOM208

9.4 谐波电流补偿器HCC（或并联型电力有源滤波器PAPF）211

9.5 谐波电压补偿器HVC（或串联型电力有源滤波器SAPF）212

9.6 PWM开关型串联同步电压补偿器SSSC213

9.7 统一潮流控制器UPFC214

9.8 超导磁体储能系统SMES216

9.9 晶闸管相控整流-有源逆变的直流输电系统218

9.10 再生能源风能、水能变速恒频发电系统220

小结221

复习题及思考题222

附录A 傅里叶级数223

参考文献228