描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787111734772丛书名: 一流本科专业一流本科课程建设系列教材
内容简介
本书介绍了电力半导体器件的原理和特性，以及由这些器件组成的各种电力电子变流电路。绪论部分介绍了电力电子技术的定义及开关变流的基本原理；器件部分简单介绍了电力二极管和普通晶闸管，着重介绍了全控型器件和新型材料器件，以及器件的驱动、散热和保护电路；变流电路介绍了 DC-DC、DC-AC、AC-DC 和AC-AC四种基本变换，同时介绍了全控型器件变流电路的典型应用，包括PWM整流、SVPWM逆变、斩控式交流调压和软开关等；仿真与实训部分介绍了MATLAB/Simulink和Proteus的使用方法及硬件焊接技术，将单片机控制技术与电力电子变流电路相结合，实现完整的系统设计方案。
目 录
前言
第1章绪论
1.1电力电子技术的定义
1.2电力变换的基本原理
1.3电力电子技术的发展史
1.4电力电子技术的应用
本章小结
习题和思考题
实践题
第2章电力电子器件
2.1电力电子器件概述
2.2电力二极管
2.3半控型电力电子器件
2.3.1晶闸管
2.3.2晶闸管派生器件
2.4全控型电力电子器件
2.4.1门极关断晶闸管
2.4.2电力晶体管
2.4.3电力场效应晶体管
2.4.4绝缘栅双极型晶体管
2.4.5其他全控型器件和模块
2.5宽禁带半导体电力电子器件
2.6电力电子器件的应用技术
2.6.1电力电子器件的驱动
2.6.2电力电子器件的散热
2.6.3电力电子器件的保护
2.6.4电力电子器件的串并联
本章小结
习题和思考题
实践题
第3章DC-DC变换——直流
斩波器
3.1斩波电路概述
3.2基本斩波电路
3.2.1降压斩波电路
3.2.2升压斩波电路
3.2.3其他基本斩波电路
3.3复合斩波电路
3.3.1电流可逆斩波电路
3.3.2桥式可逆斩波电路
3.4多相多重斩波电路
3.5带隔离的DC-DC变流电路
3.6直流斩波器的典型应用
3.6.1升压斩波电路的应用
3.6.2直流斩波调速电路
本章小结
习题和思考题
实践题
第4章DC-AC变换——
逆变器
4.1逆变电路概述
4.1.1逆变电路的分类
4.1.2逆变电路的控制方式
4.1.3换流方式
4.2单相逆变电路的工作原理
4.2.1电压源型单相逆变电路
4.2.2电流源型单相逆变电路
4.3PWM控制技术
4.3.1PWM控制的基本原理
4.3.2调制法生成SPWM波形
4.3.3规则采样法
4.3.4跟踪型SPWM控制技术
4.3.5空间矢量PWM控制
4.4三相逆变电路的工作原理
4.4.1电压源型三相逆变电路
4.4.2电流源型三相逆变电路
4.4.3三相逆变电路PWM控制原理
4.5逆变电路的典型应用
本章小结
习题和思考题
实践题
第5章AC-DC变换——整流器
5.1整流电路概述
5.2单相整流电路
5.2.1单相半波可控整流电路
5.2.2单相桥式全控整流电路
5.2.3单相全波可控整流电路
5.2.4单相桥式半控整流电路
5.3三相整流电路
5.3.1三相半波可控整流电路
5.3.2三相桥式全控整流电路
5.3.3变压器漏感对整流电路的影响
5.4整流电路的谐波与功率因数
5.5整流电路的有源逆变工作状态
5.5.1单相整流电路的有源逆变工作状态
5.5.2三相整流电路的有源逆变工作状态
5.5.3逆变失败和最小逆变角的限制
5.6整流电路相位控制的实现
5.7PWM整流电路
5.7.1概述
5.7.2电压源型（VSR）PWM整流电路
5.7.3电流源型（CSR）PWM整流电路
5.8整流器的典型应用
本章小结
习题和思考题
实践题
第6章AC-AC变换——交流调压和交-交变频器
6.1AC-AC变换电路概述
6.2单相交流调压电路
6.2.1电阻性负载
6.2.2阻感性负载
6.2.3斩控式单相交流调压
6.3三相交流调压电路
6.4其他交流电力控制电路
6.4.1交流调功电路
6.4.2交流电力电子开关
6.5交-交变频电路
6.5.1单相交-交变频电路
6.5.2三相交-交变频电路
6.6AC-AC变换器的典型应用
本章小结
习题和思考题
实践题
第7章软开关技术
7.1软开关技术的基本概念
7.2软开关技术的分类
7.3软开关技术的典型应用
7.3.1准谐振变换器
7.3.2零开关PWM变换器
7.3.3零转换PWM变换器
本章小结
习题和思考题
第8章电力电子技术仿真及实训
8.1仿真工具MATLAB/Simulink软件基础
8.1.1计算机仿真技术
8.1.2MATLAB/Simulink仿真软件介绍
8.1.3电力电子电路仿真
8.2仿真工具Proteus软件基础
8.2.1Proteus功能简介
8.2.2Proteus Schematic Capture虚拟仿真
8.2.3Proteus Schematic Capture开发环境简介
8.3硬件焊接技术基础
8.3.1焊接技术概述
8.3.2焊接材料与工具
8.3.3焊接工艺
8.3.4拆焊
8.4电力电子实训项目
8.4.1降压直流斩波控制系统
8.4.2升压直流斩波控制系统
8.4.3PWM调光控制系统
8.4.4风扇智能温度控制系统
8.4.5直流电动机PWM驱动控制系统
8.4.6步进电动机驱动控制系统
本章小结
附录
附录A教学实验
实验一电力电子器件特性实验
实验二直流斩波器实验
实验三SPWM变频调速实验
实验四晶闸管整流电路实验
实验五单相交流调压实验
附录B术语索引
参考文献
第1章绪论
1.1电力电子技术的定义
1.2电力变换的基本原理
1.3电力电子技术的发展史
1.4电力电子技术的应用
本章小结
习题和思考题
实践题
第2章电力电子器件
2.1电力电子器件概述
2.2电力二极管
2.3半控型电力电子器件
2.3.1晶闸管
2.3.2晶闸管派生器件
2.4全控型电力电子器件
2.4.1门极关断晶闸管
2.4.2电力晶体管
2.4.3电力场效应晶体管
2.4.4绝缘栅双极型晶体管
2.4.5其他全控型器件和模块
2.5宽禁带半导体电力电子器件
2.6电力电子器件的应用技术
2.6.1电力电子器件的驱动
2.6.2电力电子器件的散热
2.6.3电力电子器件的保护
2.6.4电力电子器件的串并联
本章小结
习题和思考题
实践题
第3章DC-DC变换——直流
斩波器
3.1斩波电路概述
3.2基本斩波电路
3.2.1降压斩波电路
3.2.2升压斩波电路
3.2.3其他基本斩波电路
3.3复合斩波电路
3.3.1电流可逆斩波电路
3.3.2桥式可逆斩波电路
3.4多相多重斩波电路
3.5带隔离的DC-DC变流电路
3.6直流斩波器的典型应用
3.6.1升压斩波电路的应用
3.6.2直流斩波调速电路
本章小结
习题和思考题
实践题
第4章DC-AC变换——
逆变器
4.1逆变电路概述
4.1.1逆变电路的分类
4.1.2逆变电路的控制方式
4.1.3换流方式
4.2单相逆变电路的工作原理
4.2.1电压源型单相逆变电路
4.2.2电流源型单相逆变电路
4.3PWM控制技术
4.3.1PWM控制的基本原理
4.3.2调制法生成SPWM波形
4.3.3规则采样法
4.3.4跟踪型SPWM控制技术
4.3.5空间矢量PWM控制
4.4三相逆变电路的工作原理
4.4.1电压源型三相逆变电路
4.4.2电流源型三相逆变电路
4.4.3三相逆变电路PWM控制原理
4.5逆变电路的典型应用
本章小结
习题和思考题
实践题
第5章AC-DC变换——整流器
5.1整流电路概述
5.2单相整流电路
5.2.1单相半波可控整流电路
5.2.2单相桥式全控整流电路
5.2.3单相全波可控整流电路
5.2.4单相桥式半控整流电路
5.3三相整流电路
5.3.1三相半波可控整流电路
5.3.2三相桥式全控整流电路
5.3.3变压器漏感对整流电路的影响
5.4整流电路的谐波与功率因数
5.5整流电路的有源逆变工作状态
5.5.1单相整流电路的有源逆变工作状态
5.5.2三相整流电路的有源逆变工作状态
5.5.3逆变失败和最小逆变角的限制
5.6整流电路相位控制的实现
5.7PWM整流电路
5.7.1概述
5.7.2电压源型（VSR）PWM整流电路
5.7.3电流源型（CSR）PWM整流电路
5.8整流器的典型应用
本章小结
习题和思考题
实践题
第6章AC-AC变换——交流调压和交-交变频器
6.1AC-AC变换电路概述
6.2单相交流调压电路
6.2.1电阻性负载
6.2.2阻感性负载
6.2.3斩控式单相交流调压
6.3三相交流调压电路
6.4其他交流电力控制电路
6.4.1交流调功电路
6.4.2交流电力电子开关
6.5交-交变频电路
6.5.1单相交-交变频电路
6.5.2三相交-交变频电路
6.6AC-AC变换器的典型应用
本章小结
习题和思考题
实践题
第7章软开关技术
7.1软开关技术的基本概念
7.2软开关技术的分类
7.3软开关技术的典型应用
7.3.1准谐振变换器
7.3.2零开关PWM变换器
7.3.3零转换PWM变换器
本章小结
习题和思考题
第8章电力电子技术仿真及实训
8.1仿真工具MATLAB/Simulink软件基础
8.1.1计算机仿真技术
8.1.2MATLAB/Simulink仿真软件介绍
8.1.3电力电子电路仿真
8.2仿真工具Proteus软件基础
8.2.1Proteus功能简介
8.2.2Proteus Schematic Capture虚拟仿真
8.2.3Proteus Schematic Capture开发环境简介
8.3硬件焊接技术基础
8.3.1焊接技术概述
8.3.2焊接材料与工具
8.3.3焊接工艺
8.3.4拆焊
8.4电力电子实训项目
8.4.1降压直流斩波控制系统
8.4.2升压直流斩波控制系统
8.4.3PWM调光控制系统
8.4.4风扇智能温度控制系统
8.4.5直流电动机PWM驱动控制系统
8.4.6步进电动机驱动控制系统
本章小结
附录
附录A教学实验
实验一电力电子器件特性实验
实验二直流斩波器实验
实验三SPWM变频调速实验
实验四晶闸管整流电路实验
实验五单相交流调压实验
附录B术语索引
参考文献
前 言
电是当今社会不可缺少的能源，无论生产、生活、交通运输、通信和军事都离不开电。现代科学技术对电能的要求越来越高，各种不同装置和设备要求有不同的电源，需要对电能进行变换和控制。采用半导体电力开关器件构成各种开关电路，按一定规律周期性、实时控制开关器件的通、断状态，可以实现电能的高效变换与控制。这种利用半导体电力开关器件对电能进行处理、控制和变换的技术，称为电力电子技术。
晶闸管的问世，标志着电力电子技术的诞生。电力电子技术建立在电力电子器件的基础上，伴随着电力电子器件的发展而不断进步，各种全控型器件的出现大大提高了变流装置的性能。因此，本书在章节安排上突出了全控型器件及其变流电路的应用，并依据电力电子技术近年来的发展情况进行内容编排。第1章绪论，概括性地介绍电力电子技术的定义、发展史、开关变流的基本原理及应用领域；第2章电力电子器件，介绍电力电子器件的基本原理、主要参数、开关特性，以及散热、驱动条件和保护措施；第3章DC-DC变换——直流斩波器，介绍基本斩波电路、复合斩波电路、多相多重斩波电路、直流斩波电路的PWM控制方法及应用；第4章DC-AC变换——逆变器，介绍逆变电路的概念、单相/三相逆变电路的工作原理、PWM控制技术及该技术在逆变电路中的应用；第5章AC-DC变换——整流器，介绍单相/三相整流电路的工作原理、谐波与功率因数、有源逆变工作状态、相位控制、PWM整流，以及整流器的典型应用；第6章AC-AC变换——交流调压和交-交变频器，简述了交-交变换电路的分类及应用，介绍了单相/三相交流调压电路、交流调功电路、交流电力电子开关、交-交变频电路的工作原理和控制方式及相关应用；第7章软开关技术，介绍软开关的基本概念、分类及其典型应用；第8章电力电子技术仿真及实训，介绍MATLAB/Simulink和Proteus的使用方法及硬件焊接技术，将单片机控制技术与电力电子变流电路相结合，设计了六种简单实用的电力电子技术实训项目。
本书编写时关注近年来电力电子技术的最新研究进展，内容侧重电力电子技术的应用性和实用性，内容充实、语言简练、概念清晰、案例简单实用。每章后面均配有小结，大部分章配有习题和思考题或实践题，方便学生学习和思考。
“电力电子技术”对自动化、电气工程及其自动化、电子信息工程、机械设计制造及自动化等专业而言，既是一门必修的技术基础课，又是一门专业性课程，它不仅分析了各种变换电路的基本原理，而且结合实际介绍了其在各方面的应用。考虑到各专业的侧重点有所不同，本书内容较全面，以满足不同专业教学要求和培养对象的需求。对于自动化专业，负载多为电动机，需与“运动控制系统（电气传动）”课程相衔接。对于电气工程及其自动化专业，需关注电力补偿与调节、电能质量改善、DC-DC变换和软开关技术等。本书适合32～64学时的教学使用。
本书在编写过程中，参考了许多专家学者的论文和著作，也参考了许多网上的资料，在此一并表示感谢。书后仅列出了一些主要的参考文献，如有不妥之处首先表示歉意，并恳请与本书编者或出版社联系，以便及时更正。
本书由周永勤、李然、于乐和赵鹏舒编写。李然编写了第3、6章，于乐编写了第4、7、8章，赵鹏舒编写了第5章和附录，周永勤编写了第1、2章并完成了全书的规划统稿。哈尔滨理工大学李文娟教授对本书的编写给予了大力支持和帮助，并作为本书主审，对全书进行了认真审阅，提出了许多宝贵意见；周凯、金宁治、杨光仪、耿新、郭庆波为本书的编写提供了许多资料及指导，在此表示衷心感谢。
特别感谢哈尔滨理工大学电气与电子工程学院为本书的编写提供了政策和资金的支持，特别感谢教学主管院长高俊国教授和电力电子系主任于德亮博士给予的持续、大力帮助。
由于编者学识水平有限，书中难免会有错误和疏漏之处，恳请广大读者批评指正。
编者
晶闸管的问世，标志着电力电子技术的诞生。电力电子技术建立在电力电子器件的基础上，伴随着电力电子器件的发展而不断进步，各种全控型器件的出现大大提高了变流装置的性能。因此，本书在章节安排上突出了全控型器件及其变流电路的应用，并依据电力电子技术近年来的发展情况进行内容编排。第1章绪论，概括性地介绍电力电子技术的定义、发展史、开关变流的基本原理及应用领域；第2章电力电子器件，介绍电力电子器件的基本原理、主要参数、开关特性，以及散热、驱动条件和保护措施；第3章DC-DC变换——直流斩波器，介绍基本斩波电路、复合斩波电路、多相多重斩波电路、直流斩波电路的PWM控制方法及应用；第4章DC-AC变换——逆变器，介绍逆变电路的概念、单相/三相逆变电路的工作原理、PWM控制技术及该技术在逆变电路中的应用；第5章AC-DC变换——整流器，介绍单相/三相整流电路的工作原理、谐波与功率因数、有源逆变工作状态、相位控制、PWM整流，以及整流器的典型应用；第6章AC-AC变换——交流调压和交-交变频器，简述了交-交变换电路的分类及应用，介绍了单相/三相交流调压电路、交流调功电路、交流电力电子开关、交-交变频电路的工作原理和控制方式及相关应用；第7章软开关技术，介绍软开关的基本概念、分类及其典型应用；第8章电力电子技术仿真及实训，介绍MATLAB/Simulink和Proteus的使用方法及硬件焊接技术，将单片机控制技术与电力电子变流电路相结合，设计了六种简单实用的电力电子技术实训项目。
本书编写时关注近年来电力电子技术的最新研究进展，内容侧重电力电子技术的应用性和实用性，内容充实、语言简练、概念清晰、案例简单实用。每章后面均配有小结，大部分章配有习题和思考题或实践题，方便学生学习和思考。
“电力电子技术”对自动化、电气工程及其自动化、电子信息工程、机械设计制造及自动化等专业而言，既是一门必修的技术基础课，又是一门专业性课程，它不仅分析了各种变换电路的基本原理，而且结合实际介绍了其在各方面的应用。考虑到各专业的侧重点有所不同，本书内容较全面，以满足不同专业教学要求和培养对象的需求。对于自动化专业，负载多为电动机，需与“运动控制系统（电气传动）”课程相衔接。对于电气工程及其自动化专业，需关注电力补偿与调节、电能质量改善、DC-DC变换和软开关技术等。本书适合32～64学时的教学使用。
本书在编写过程中，参考了许多专家学者的论文和著作，也参考了许多网上的资料，在此一并表示感谢。书后仅列出了一些主要的参考文献，如有不妥之处首先表示歉意，并恳请与本书编者或出版社联系，以便及时更正。
本书由周永勤、李然、于乐和赵鹏舒编写。李然编写了第3、6章，于乐编写了第4、7、8章，赵鹏舒编写了第5章和附录，周永勤编写了第1、2章并完成了全书的规划统稿。哈尔滨理工大学李文娟教授对本书的编写给予了大力支持和帮助，并作为本书主审，对全书进行了认真审阅，提出了许多宝贵意见；周凯、金宁治、杨光仪、耿新、郭庆波为本书的编写提供了许多资料及指导，在此表示衷心感谢。
特别感谢哈尔滨理工大学电气与电子工程学院为本书的编写提供了政策和资金的支持，特别感谢教学主管院长高俊国教授和电力电子系主任于德亮博士给予的持续、大力帮助。
由于编者学识水平有限，书中难免会有错误和疏漏之处，恳请广大读者批评指正。
编者
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