電力電子技術項目化教程
內容描述
本書採用項目化編寫思路，從電力電子技術在生產、生活中的實際應用入手，
由實際應用電路引出學習知識點，包括調光燈電路、交直型電力機車傳動調速系統、
逆變式直流弧焊機、三相異步電動機的三相交流調壓軟起動裝置、
變速恆頻風力發電機變流裝置5個項目，系統性講解了電力電子器件的結構、
原理、工作特性、參數、型號與器件的保護；各種變流電路的電路結構、
工作原理、波形分析及部分相關物理量的計算。
各項目配有MATLAB仿真實踐與微課視頻，實現了從理論到實踐、
課堂教學與在線學習的結合，幫助學生高效而紮實地掌握電力電子技術有關知識。
目錄大綱
目錄
緒論8
0.1什麼是電力電子技術8
0.2 電力電子器件8
0.3 電力電子變流技術10
0.4 電力電子系統的組成11
0.5 電力電子技術的應用11
0.6 練習題與思考題13
項目1 認識調光燈電路14
1.1 知識點引入14
1.2 知識點1：認識晶閘管15
1.2.1晶閘管的結構與外形15
1.2.2晶閘管的工作原理17
1.2.3晶閘管的伏安特性17
1.2.4晶閘管的主要參數與型號18
1.3 知識點2：單相半波可控整流電路24
1.3.1帶電阻性負載的單相半波可控整流電路24
1.3.2帶阻感性負載的單相半波可控整流電路29
1.4 知識點3：單結晶體管觸發電路33
1.4.1 對觸發電路的要求33
1.4.2 單結晶體管34
1.4.2 單結晶體管觸發電路37
1.5 擴展知識點：門極可關斷晶閘管GTO41
1.5.1 GTO的結構及工作原理41
1.5.2 GTO的特性及主要參數42
1.6 任務1：晶閘管的測試及導通關斷實驗44
1.6.1任務目的44
1.6.2相關原理44
1.6.3需用設備44
1.6.4 晶閘管極性的判定44
1.6.5 晶閘管好壞的判別45
1.6.6 閘管觸發能力的測試45
1.6.7 晶閘管的導通關斷條件實驗47
1.7 任務2: 單相半波可控整流電路的建模與仿真49
1.7.1 任務目的49
1.7.2 MATLAB介紹49
1.7.3 單相半波可控整流電路（電阻性負載）建模與仿真55
1.8 練習題與思考題63
項目2 認識交-直型電力機車傳動調速系統67
2.1 知識點引入67
2.2 知識點1：單相橋式可控整流電路70
2.2.1 單相橋式全控整流電路70
2.2.2 單相橋式半控整流電路77
2.3 知識點2：單相橋式有源逆變電路82
2.3.1 兩電源間的能量傳遞82
2.3.2 單相橋式有源逆變電路的工作原理84
2.3.3 逆變失敗與小逆變角的限制85
2.4 擴展知識點1 ：三相可控整流及有源逆變電路87
2.4.1 三相半波可控整流電路87
2.4.2 三相半波有源逆變電路93
2.4.3 三相橋式可控整流電路94
2.4.4 三相橋式有源逆變電路100
2.5 擴展知識點2：同步觸發電路101
2.5.1 鋸齒波同步觸發電路102
2.5.2 正弦波同步觸發電路107
2.6 擴展知識點3：變壓器漏感對整流電路的影響110
2.6.1 考慮變壓器漏感的換流過程110
2.6.2 換流壓降與換流重疊角111
2.7 任務1：單相橋式全控整流及有源逆變電路的建模與仿真115
2.7.1 任務目的115
2.7.2 單相橋式全控整流電路的建模與仿真115
2.7.3 單相橋式有源逆變電路的建模與仿真124
2.8 任務2：三相可控整流電路的建模與仿真127
2.8.1 任務目的127
2.8.2 三相半波可控整流電路的建模與仿真127
2.8.3 三相橋式全控整流電路的建模與仿真130
2.9 練習題與思考題134
項目3 認識逆變式直流弧焊機140
3.1知識點引入140
3.2 知識點1：單相雙半波可控整流電路142
3.2.1 電路結構與工作原理142
3.2.2 單相雙半波整流電路的優缺點分析143
3.3 知識點2：全控型電力電子器件144
3.3.1 電力晶體管GTR144
3.3.2 電力場效應管MOSFET147
3.3.3 絕緣柵雙極型晶體管IGBT151
3.4 知識點3：單相無源逆變電路155
3.4.1 無源逆變電路概述155
3.4.2 單相電壓型無源逆變電路159
3.4.3 單相電流型無源逆變電路161
3.5 擴展知識點：三相無源逆變電路163
3.5.1 三相電壓型無源逆變電路163
3.5.2 三相電流型無源逆變電路169
3.6 任務1：單相橋式無源逆變電路的建模與仿真173
3.6.1 任務目的173
3.6.2 相關原理173
3.6.3 任務內容及步驟173
3.6.4 任務總結177
3.7 任務2：三相橋式無源逆變電路的建模與仿真178
3.7.1 任務目的178
3.7.2 相關原理178
3.7.3 任務內容及步驟178
3.7.4 任務總結180
3.8 練習題與思考題181
項目4 認識三相異步電動機的三相交流調壓軟起動裝置185
4.1知識點引入185
4.2 知識點1：雙向晶閘管188
4.2.1 雙向晶閘管的結構與外形188
4.2.2 雙向晶閘管的伏安特性與觸發方式189
4.2.3 雙向晶閘管的參數與選擇191
4.2.4 雙向晶閘管的觸發電路192
4.3 知識點2：單相交流調壓電路194
4.3.1電阻性負載的單相交流調壓電路195
4.3.2阻感性負載的單相交流調壓電路196
4.4 知識點3: 三相交流調壓電路198
4.4.1 星形聯結的三相交流調壓電路198
4.4.2 支路控制的三角形聯結三相交流調壓電路201
4.4.3 其他形式三相交流調壓電路202
4.5 擴展知識點1: 晶閘管交流開關及交流調功器203
4.5.1 晶閘管交流開關204
4.5.2 晶閘管交流調功器206
4.6 擴展知識點2：交-交直接變頻器208
4.6.1 單相交-交變頻電路208
4.6.2 三相交-交變頻電路211
4.6.3 交-交變頻電路與交-直-交變頻電路的區別212
4.7 任務1：單相交流調壓電路的建模與仿真213
4.7.1 任務目的213
4.7.2 相關原理213
4.7.3 任務內容及步驟213
4.7.4 任務總結215
4.8 任務2：三相交流調壓電路的建模與仿真217
4.8.1 任務目的217
4.8.2 相關原理217
4.8.3 任務內容及步驟217
4.8.4 任務總結219
4.9 練習題與思考題220
項目5 認識變速恆頻風力發電機變流裝置225
5.1 知識點引入225
5.2 知識點1：正弦脈寬調製逆變器227
5.2.1 PWM控制的基本原理227
5.2.2 PWM逆變電路及其控制方法229
5.3 知識點2 ：直流-直流變換電路234
5.3.1 升壓斬波電路235
5.3.2降壓斬波電路236
5.3.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路238
5.4 擴展知識點：電力電子器件的保護239
5.4.1 電力電子器件的過電壓保護240
5.4.2 電力電子器件的過電流保護242
5.5 任務1：升壓式直流斬波電路的建模與仿真243
5.5.1 任務目的243
5.5.2 相關原理244
5.5.3 任務內容與步驟244
5.5.4 任務總結246
5.6 任務2：PWM變流電路的建模與仿真246
5.6.1 任務目的246
5.6.2 相關原理246
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