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马宏骞 编

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• 实践教程
• 电子工程
• 电源设计
• 变流器
• 逆变器
• 电机控制
• 仿真实验

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121150449

版次：1

商品编码：11513243

包装：平装

丛书名： 工业和信息产业职业教育教学指导委员会“十二五”规划教材 高等职业教育自动化类专业规划教材?项目导向系列

出版时间：2011-12-01

用纸：胶版纸

页数：260

正文语种：中文

内容简介

《电力电子技术及应用项目教程》是高职“电气自动化技术专业”的一门专业课程教材，介绍了当今流行的电力电子器件、电力电子技术等，重在使学生掌握多学科的综合知识与基本技能，具备电力电子技术的设计、调试的综合应用能力。本书以多个实用项目为例，详细介绍了电子电力技术及其应用： 晶闸管、可控整流器、有源逆变器、全控型电力电子器件、变频器、直流斩波器、交流变换器。

目录

绪论
0 1电力电子技术应用概况
0 2电力电子技术发展方向
0 3本课程的学习要求
项目1晶闸管
项目情境
项目资讯1普通晶闸管
1 1普通晶闸管的结构
1 1 1晶闸管的外部结构
1 1 2晶闸管的内部结构
1 2晶闸管的工作原理
1 3普通晶闸管的测量
1 4普通晶闸管的特性
1 4 1晶闸管的阳极伏安特性
1 4 2晶闸管的门极伏安特性
1 5晶闸管的主要参数
1 5 1晶闸管的电压参数
1 5 2晶闸管的电流参数
1 5 3晶闸管的动态参数
1 6晶闸管的分类及型号
1 7晶闸管模块
项目资讯2晶闸管主电路
1 8晶闸管的保护
1 8 1过电压保护
1 8 2过电流保护
1 9晶闸管的容量扩展
1 9 1晶闸管的串联
1 9 2晶闸管的并联
1 9 3晶闸管装置成组串并联
1 10晶闸管的使用
1 11晶闸管的查表选择法
项目实训晶闸管基本认识
网上学习
思考题与习题
项目2可控整流器
项目情境
项目资讯1单相可控整流电路
2 1单相半波可控整流电路
2 1 1电阻性负载
2 1 2电感性负载
2 1 3电感性负载并接续流二极管
2 2单相全波可控整流电路
2 2 1电路结构特点
2 2 2电阻性负载
2 2 3电感性负载
2 2 4电感性负载并接续流二极管
2 3单相全控桥式可控整流电路
2 3 1电路结构特点
2 3 2电阻性负载
2 3 3电感性负载
2 3 4电感性负载并接续流二极管
2 4单相半控桥式可控整流电路
2 4 1电路结构特点
2 4 2电阻性负载
2 4 3电感性负载
项目资讯2三相可控整流电路
2 5三相半波不可控整流电路
2 5 1三相半波不可控整流电路
2 5 2三相半波可控整流电路
2 5 3共阳极三相半波可控整流电路
2 6三相全控桥式可控整流电路
2 6 1电路结构特点
2 6 2α=0°时的电路工作分析
2 6 3电阻性负载
2 6 4电感性负载
2 6 5电感性负载并接续流二极管
2 7三相半控桥式可控整流电路
2 7 1电路结构特点
2 7 2电阻性负载
2 7 3感性负载
2 7 4电感性负载并接续流二极管
项目资讯3晶闸管触发电路
2 8触发电路概述
2 9单结晶体管触发电路
2 10同步电压为锯齿波的晶闸管触发电路
2 11集成化晶闸管移相触发电路
项目资讯4可控整流器应用实践
项目实训家用调光灯的安装
网上学习
思考题与习题
项目3有源逆变器
项目情境
项目资讯1有源逆变的工作原理
3 1晶闸管装置与直流电机间的能量传递
3 2有源逆变的工作原理
3 3逆变角的确定
3 4常用的有源逆变电路
3 4 1单相全控桥式有源逆变电路
3 4 2三相半波有源逆变电路
3 4 3三相桥式有源逆变电路
3 5逆变失败及最小逆变角的确定
3 5 1逆变失败的原因
3 5 2最小逆变角的确定及限制
项目资讯2有源逆变电路的应用
3 6绕线转子异步电动机的串级调速
3 7直流高压输电
项目实训晶闸管串级调速装置基本认识
网上学习
思考题与习题
项目4全控型电力电子器件
项目情境
项目资讯1电力电子器件概述
项目资讯2全控型电力电子器件
4 1电力晶体管（GTR）
4 1 1GTR的结构和工作原理
4 1 2GTR的分类
4 1 3GTR的主要特性
4 1 4GTR的参数
4 1 5GTR的二次击穿与安全工作区
4 1 6驱动电路与保护
4 2门极可关断晶闸管（GTO）
4 2 1GTO的结构与工作原理
4 2 2GTO的主要特性
4 2 3GTO的主要参数
4 2 4GTO门极驱动电路
4 2 5GTO的测量
4 3功率场效应晶体管（Power MOSFET）
4 3 1功率场效应管的结构和工作原理
4 3 2功率场效应管的静态特性和主要参数
4 3 3功率场效应管的动态特性和主要参数
4 3 4功率场效应管的安全工作区
4 3 5功率场效应管的栅极驱动电路
4 3 6功率场效应管模块
4 3 7功率场效应管主要特点
4 3 8功率场效应管在使用中的静电保护措施
4 4绝缘栅双极晶体管（IGBT）
4 4 1IGBT的结构和工作原理
4 4 2IGBT的主要特性
4 4 3IGBT的锁定效应
4 4 4IGBT的主要参数
4 4 5IGBT的安全工作区
4 4 6IGBT的栅极驱动电路
项目实训全控型器件基本认识
网上学习
思考题与习题
项目5变频器
项目情境
项目资讯1变频器概述
5 1变频器的结构
5 1 1变频器的外形结构
5 1 2变频器主电路端子
5 1 3变频器的控制电路端子
5 1 4变频器的面板
5 1 5变频器的额定值和频率指标
5 2变频器的工作原理
5 2 1变频器的基本构成
5 2 2交-直-交变频器的主电路分析
5 2 3逆变器的基本工作原理
项目资讯2变频器的控制模式
5 3PWM控制技术
5 3 1恒压频比
5 3 2实现恒压频比的控制方法
5 3 3SPWM控制原理
5 3 4SPWM逆变电路的控制方式
5 4变频器的功能设定与运行
5 4 1变频器的功能码及设定
5 4 2变频器的功能预置与运行
项目资讯3变频调速系统的基本控制电路
5 5变频调速系统的主电路
5 6变频调速系统的基本控制电路
5 6 1电动机单向运行控制电路
5 6 2电动机正、反转运行控制电路
项目资讯4变频器的安装调试及维修
5 7变频器的安装
5 8变频调速系统的调试
5 9变频器的维修
项目实训变频器的面板操作
网上学习
思考题与习题
项目6直流斩波器
项目情境
项目资讯1直流斩波器的工作原理
6 1直流斩波器概述
6 2直流斩波器基本电路
6 2 1降压斩波器
6 2 2升压斩波器
6 2 3双象限斩波器
6 2 4四象限斩波器
项目资讯2直流斩波器在电力传动中的应用
6 3由降压型斩波器供电的直流电力拖动
6 4由降压型和升压型斩波器组合供电的直流电力拖动
6 5可以四象限运行的斩波器供电直流电力拖动
6 6升压型斩波器在串级调速中的应用
项目资讯3直流变换器的脉宽调制（PWM）控制技术及应用
6 7直流PWM控制的基本原理及控制电路
6 8直流PWM控制技术的应用
6 8 1直流电动机PWM控制
6 8 2直流开关电源
项目实训晶闸管串级调速装置基本认识
网上学习
思考题与习题
项目7交流变换器
项目情境
项目资讯1双向晶闸管
7 1双向晶闸管的结构
7 2双向晶闸管的伏安特性
7 3双向晶闸管的主要参数
7 3 1额定电流、通态压降
7 3 2晶闸管的动态参数
7 4双向晶闸管的极性及好坏判别
项目资讯2交流调压器
7 5单相交流调压电路
7 5 1单相交流调压电路分析
7 5 2单相交流调压电路应用举例
7 6三相交流调压电路
7 6 1三相交流调压主电路形式
7 6 2三相交流调压电路应用举例
项目资讯3交流调功器
7 7交流调功电路的基本原理
7 8交流调功电路应用举例
项目资讯4交流无触点开关
7 9交流开关的常见形式及其应用
7 9 1交流开关的常见形式
7 9 2交流开关的应用
7 10固态继电器
项目实训交流调压技术讲座
网上学习
思考题与习题
参考文献

前言/序言

风起云涌的能源时代：电力电子技术引领未来 在当今世界，能源正以前所未有的速度变革，而驱动这场变革的核心力量之一，便是日新月异的电力电子技术。它如同血液，将电能输送到我们生活的每一个角落，赋能从微小的家用电器到庞大的工业系统，再到我们赖以生存的整个社会。本书旨在深入剖析电力电子技术这一关键领域，揭示其背后蕴含的深刻原理、前沿发展及其在各个应用场景中的无限潜力。 第一篇：电力电子技术的基础理论与核心器件 电力电子技术的核心在于对电能进行高效、精确的变换与控制。要掌握这项技术，首先需要坚实的基础理论支撑。本篇将从最基础的电学原理出发，逐步深入到电力电子领域特有的概念。 电能变换的基本原理： 我们将从交流到直流（AC-DC）、直流到直流（DC-DC）、直流到交流（DC-AC）以及交交流（AC-AC）等基本电能变换形式讲起，阐述这些变换是如何通过开关器件的快速通断来实现的。我们会探讨谐波、功率因数、效率等关键指标，理解它们如何影响电能变换的质量与性能。 电力电子核心器件： 这些“心脏”部件是电力电子变换器的灵魂。本书将详细介绍各类关键器件，包括： 二极管： 从基础的整流二极管到快速恢复二极管，理解其单向导电性及其在整流电路中的作用。 晶闸管（Thyristor，SCR）： 深入讲解其触发控制原理，以及在高功率应用中的独特优势。 可关断晶闸管（GTO）： 介绍其具备关断功能的特性，相较于晶闸管的进步之处，以及其在某些大功率变流器中的应用。 双极型晶体管（BJT）： 探讨其电流驱动特性，以及在早期电力电子电路中的应用。 金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）： 重点分析其电压驱动特性、快速开关速度和低导通损耗，以及其在中小功率、高频应用中的广泛地位。 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）： 结合BJT和MOSFET的优点，深入剖析其在高功率、高效率应用中的卓越表现，如在变频器、逆变器中的核心作用。 功率集成器件（PIM）与智能功率器件（IPM）： 介绍这些集成了功率开关、驱动电路甚至保护电路的模块化器件，分析其在简化设计、提高可靠性方面的优势。 开关电源原理： 重点讲解各种经典的开关电源拓扑结构，如Buck（降压）、Boost（升压）、Buck-Boost（升降压）、Cuk、SEPIC、Zeta等。对于每种拓扑，我们将深入分析其工作模式、电压/电流关系、占空比控制原理，并讨论其各自的优缺点及适用范围。 控制理论在电力电子中的应用： 电力电子变换器的高效运行离不开精确的控制。本篇将介绍PID控制、滞环控制、PWM（脉冲宽度调制）控制等常用的控制策略，以及其在稳定输出电压/电流、改善动态响应等方面的作用。 第二篇：电力电子变换器的高级理论与设计 在掌握了基础理论和核心器件后，我们将进一步探索更复杂的电力电子变换器及其设计方法。 多相变换与多电平变换： 随着功率和电压要求的提高，单相单桥变换器已难以满足需求。本篇将介绍多相变换技术，如三相桥式变换器，以及多电平变换器，如NPC（中点箝位）逆变器、飞跨电容（FC）逆变器、级联H桥（CHB）逆变器等。我们将深入分析这些拓扑结构的原理、优点（如降低谐波、减小开关损耗）、缺点以及在超高压输电、风力发电等领域的应用。 软开关技术： 为了克服硬开关带来的高损耗和电磁干扰问题，软开关技术应运而生。我们将详细介绍零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）等软开关技术，分析其实现原理、对器件的要求以及对系统性能的提升。 谐波抑制与功率因数校正： 谐波和低功率因数是电力电子系统常见的问题。本篇将探讨无源和有源功率因数校正（PFC）技术，以及如何通过滤波器设计、PWM策略优化等手段抑制谐波，提高电能质量。 电磁兼容性（EMC）设计： 电力电子变换器在工作时会产生电磁干扰，同时也会受到外部电磁干扰的影响。本篇将讲解EMC的基本原理，以及在电路设计、布局、屏蔽、滤波等方面的EMC设计方法，确保电力电子设备能够安全可靠地运行。 可靠性与散热设计： 功率器件的可靠性直接关系到整个系统的稳定性。我们将讨论器件的可靠性指标、失效模式，以及如何通过合理的散热设计，如选择合适的散热器、风扇，优化PCB布局等，来保证器件在正常工作温度范围内运行，延长其使用寿命。 第三篇：电力电子技术的关键应用领域 电力电子技术已渗透到现代社会的方方面面，其应用场景之广泛，令人惊叹。本篇将聚焦几个具有代表性的应用领域，展现电力电子技术的强大生命力。 新能源发电系统： 光伏发电： 深入分析光伏阵列的特性，介绍光伏逆变器的基本原理、MPPT（最大功率点跟踪）技术，以及并网逆变器的关键技术，如同步锁相环（PLL）、功率控制等，实现光伏电能的高效捕获与稳定并网。 风力发电： 讲解不同类型风力发电机的电气拓扑，重点分析其变流器系统的设计，如双馈感应发电机的变流器、直驱永磁发电机的变流器，以及如何实现风能的最大化利用和电网的稳定接入。 储能系统： 介绍电池管理系统（BMS）中常用的DC-DC变换器和DC-AC逆变器，以及如何构建高效、安全的储能系统，支持电网的削峰填谷和新能源的消纳。 电动汽车（EV）与混合动力汽车（HEV）： 动力电池管理系统（BMS）： 讲解BMS中高效率的DC-DC变换器，用于电池均衡、充电管理等。 电机控制器： 详细介绍三相逆变器在驱动电机时的PWM控制策略，如SPWM、SVPWM，以及如何实现电机的高效、精准控制，提升续航里程和驾驶体验。 车载充电机（OBC）： 分析OBC的拓扑结构和控制原理，实现交流电到直流电池的快速高效充电。 DC-DC变换器： 介绍用于不同电压等级转换的DC-DC变换器，如将高压电池电压降至12V系统。 工业驱动与自动化： 变频器（VFD）： 深入剖析工业变频器的核心构成——整流、直流环节、逆变，以及其在电机调速、节能降耗方面的关键作用。介绍不同控制模式（V/f控制、矢量控制、直接转矩控制）及其优缺点。 伺服驱动器： 讲解伺服系统对高精度、高响应速度的要求，以及伺服驱动器如何通过精确的电流、速度、位置控制实现复杂运动。 工业电源： 介绍用于各种工业设备的开关电源，如焊接电源、电解电源等，强调其高可靠性、高功率密度和特殊输出特性的要求。 智能电网与电力输配电： 高压直流输电（HVDC）： 介绍LCC-HVDC（线换相）和VSC-HVDC（压换相）两种主流技术，重点分析其变流器的复杂拓扑和控制策略，以及在长距离、大容量输电中的优势。 柔性交流输电系统（FACTS）： 讲解STATCOM（静态同步补偿器）、SVC（静止无功补偿器）、TCSC（可控串联补偿器）等装置，分析其如何通过电力电子技术实现对电网电压、功率流的动态补偿与控制，提高电网的稳定性和输电能力。 配电自动化： 介绍智能断路器、分布式电源接口等，以及电力电子技术在提高配电网的可靠性、灵活性和效率方面的作用。 消费电子与家用电器： 开关电源： 介绍手机充电器、电脑电源、电视电源等广泛应用的开关电源，强调其小型化、高效率和低成本的特点。 LED照明驱动： 分析LED驱动电源的设计要点，如何实现恒流输出、调光控制，以及提高LED照明的能效和寿命。 变频家电： 讲解冰箱、空调、洗衣机等家电中变频技术在节能、降噪、提升性能方面的应用。 第四篇：面向未来的电力电子技术展望 电力电子技术正以前所未有的速度向前发展，本篇将展望未来的发展趋势和挑战。 新一代功率器件： 探讨宽禁带半导体材料（如SiC碳化硅、GaN氮化镓）在电力电子领域的应用潜力，分析其相较于硅基器件在耐高压、耐高温、高频特性和低损耗方面的优势，以及其在电动汽车、新能源、航空航天等领域的颠覆性影响。 集成化与智能化： 预测电力电子系统将朝着更高集成度（如功率模块化、系统级封装）和更高智能化（如基于AI的控制、自诊断与自修复）的方向发展。 数字化与网络化： 讨论电力电子系统与物联网、大数据、云计算等技术的融合，实现远程监控、预测性维护和更精细化的能源管理。 可持续发展与绿色电力电子： 强调电力电子技术在实现碳中和目标中的关键作用，包括提高能源效率、支持可再生能源的大规模接入、以及发展更环保的材料与制造工艺。 面临的挑战与研究方向： 指出当前电力电子技术在散热、可靠性、成本、电磁兼容性等方面仍面临的挑战，并展望未来的研究热点，如新型拓扑结构、先进控制算法、功率器件的高效制造等。 本书致力于为读者构建一个全面、深入的电力电子技术知识体系。通过理论讲解、原理分析和应用实例的结合，希望能够激发读者对这一关键技术领域的兴趣，掌握其核心知识，并为未来在能源、电子、控制等相关领域的研究与实践打下坚实的基础。在这场能源革命的浪潮中，电力电子技术必将扮演越来越重要的角色，而掌握它，就意味着掌握了驱动未来的核心力量。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本书后，最先看的是后面的附录和参考资料。很多技术书籍在这方面都比较随意，但这本书的附录部分倒是挺有价值的。它包含了一些常用功率器件的选型指南，以及一些基本的电路设计公式的汇总，这对我来说很有用，可以作为日常查阅的工具。而且，书中的插图和图表质量都挺不错的，清晰易懂，关键时刻能帮助理解复杂的电路原理。不过，我在阅读过程中，感觉有些章节在理论深度的挖掘上还可以做得更好。比如，在讲解某个拓扑结构时，作者只是简单地给出了输入输出关系，但对于其在高负载、低负载时的性能变化，或者在不同工作模式下的详细分析，就略显不足。我更希望它能像一本学术著作一样，有严谨的数学推导和深入的理论分析，这样才能真正理解其精髓。另外，我对于本书的“项目教程”属性，也有一些期待。我希望它不仅仅是提供一些固定的项目案例，更能教会我如何分析和解决在实际项目开发过程中遇到的各种问题，比如如何进行EMC设计，或者如何进行热管理。这才是真正的“教程”的价值所在。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节划分倒是挺有条理的，从基础的二极管、三极管讲起，然后逐步深入到IGBT、MOSFET等功率器件，再到各种拓扑结构，如Buck、Boost、Buck-Boost等。理论部分的讲解我感觉还算清晰，虽然有些公式推导我还需要反复琢磨，但总体来说，作者的逻辑性还是比较强的。令我印象深刻的是，它似乎不仅仅是罗列公式和理论，还在一些章节中穿插了相关的应用场景，比如在讲解开关电源时，就提到了手机充电器、电脑电源等。这让我觉得书中的知识更有现实意义，不会那么抽象。不过，我在阅读过程中，感觉有些地方的讲解还可以更深入一些，比如对于某些器件的选择依据，或者在不同应用场景下，最优拓扑结构的选择原则，这些希望能有更详细的阐述。另外，如果能增加一些实际的元器件参数的参考，比如在某个应用中，具体型号的MOSFET应该如何选取，以及其主要的参数指标，那对实际操作会非常有帮助。我希望这本书能给我提供一个扎实的理论基础，同时也能让我对实际的电力电子电路设计有更直观的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺吸引人的，简约大气，标题“电力电子技术及应用项目教程”也挺直接，让人一看就知道是讲什么的。我翻了翻目录，感觉内容涵盖的范围挺广的，从基础的概念到一些具体的应用案例，似乎都涉及到了。不过，我更关注的是它有没有一些实际操作的指导，毕竟“项目教程”这个名字就意味着它应该是偏向实践的。我希望它能提供清晰的电路图，详细的元器件选型说明，甚至是一些调试的技巧。毕竟，理论学得再好，如果不能转化为实际操作，那也只是纸上谈兵。我之前也看过一些电力电子的书，有的过于理论化，读起来很枯燥，有的又过于简单，缺乏深度。所以我非常期待这本书能在理论与实践之间找到一个很好的平衡点，既能让我理解背后的原理，又能指导我完成一些实际的电力电子项目。如果它能包含一些实用的开发板介绍，或者常见故障的排除方法，那就更完美了。我个人对逆变器和变换器这类应用特别感兴趣，希望能在这本书里找到更深入的讲解和相关的项目实例。

评分☆☆☆☆☆

我之前对电力电子这个领域接触不多，这次是抱着学习的态度来翻看这本书的。一开始有点担心会太难，毕竟涉及到很多专业术语和复杂的电路。但是，这本书的语言风格倒是比较亲民，没有使用太多晦涩难懂的词汇，而且作者在讲解一些基础概念时，会用一些生动的比喻来帮助理解，这一点我非常欣赏。比如，在讲解电感和电容的作用时，作者就将其类比成了储水罐和水龙头，让我这个初学者也能大致明白它们在电路中的功能。当然，作为一本“项目教程”，我最期待的还是其中的项目实践部分。我希望它能提供一些从零开始搭建简单电力电子系统的指导，比如一个简单的LED驱动电路，或者一个基本的DC-DC变换器。如果能有详细的步骤说明，以及所需元器件的清单，那简直太棒了。我还希望它能提供一些关于电路仿真的指导，或者可以直接用的仿真文件，这样我就可以在电脑上先模拟一下，再进行实际的搭建，大大降低试错成本。我个人对新能源相关的电力电子应用比较感兴趣，比如太阳能逆变器或者电动汽车充电桩，如果这本书里能有一些这方面的入门级项目，那就太好了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排结构确实很有特点，它并非简单地按照理论知识的深度来划分，而是在讲解完一些基础的功率器件和电路拓扑之后，就立刻引入了相关的应用项目。这种“理论结合实践”的模式，让我觉得学习起来不会那么枯燥，而且能更快地看到学习成果。我在阅读其中一个关于“LED恒流驱动器设计”的项目时，就发现作者从元器件的选择，到PCB的布线，再到最后的调试过程，都进行了比较详细的说明。这对于我这种希望能够独立完成项目的人来说，无疑是巨大的帮助。不过，我注意到有些项目的复杂度似乎有点高，对于完全没有电力电子基础的读者来说，可能会有点吃力。我希望作者在引入复杂项目的同时，也能提供一些更基础的“练手”小项目，或者对复杂项目进行更详细的分解，让初学者也能循序渐进地掌握。另外，我个人比较关注工业级的应用，比如大功率的电机驱动，或者工业电源的功率因素校正。如果书中能增加一些这方面的项目实例，或者对其原理进行更深入的探讨，那就更符合我的需求了。