电力电子实用技术及典型案例

本书以培养应用型人才为目标，结合工程教育认证的要求，将电力电子技术的理论与实践相结合，着重培养学习者分析问题和实践操作的能力，使学习者树立正确的世界观、人生观、价值观等。本书有6个模块（单相整流电路、三相整流电路及有源逆变电路、无源逆变电路、直流-直流变换电路、交流调压电路、变频电路），每个模块的重要知识均配有教学视频的二维码，且每个模块均有“理实一体化线上线下混合学习导学”和“典型案例”。“实训提高”部分涉及基础实训台操作、SIMULINK建模仿真、电路板焊接调试。理论教学、实践教学、案例教学相辅相成，有利于加强学习者的感性认识。全书内容深入浅出、简明扼要、实用性强。本书既可作为应用型本科学校电气工程及其自动化、自动化等专业的教材，也可作为从事电力电子技术工作的工程技术人员的参考书。

杭阿芳，汉族，教研室主任。电气系党支部纪检委员。主持项目6项。两项校级教改。两项横向课题。一项校级科研激励项目.一项教育部协同育人项目。参编、副主编教材2本。

目 录 绪论 1 0.1 电力电子技术基本概念 1 0.2 电力电子技术发展史 2 0.3 电力电子技术应用 3 0.4 本书学习内容、方法及要求 5 习题 6 模块一 单相整流电路 7 1.1 晶闸管 7 1.1.1 晶闸管的外形、内部结构、符号 7 1.1.2 晶闸管的工作原理及导通/截止条件 8 1.1.3 晶闸管的特性 9 1.1.4 晶闸管的主要参数 11 1.1.5 晶闸管的型号 14 1.1.6 晶闸管的测试 16 1.2 单相半波可控整流电路 16 1.2.1 电阻负载 17 1.2.2 阻感负载 18 1.2.3 大电感负载反接续流二极管 20 1.3 单相桥式全控整流电路 22 1.3.1 电阻负载 22 1.3.2 大电感负载 24 1.3.3 大电感加反电动势负载 26 1.4 单相桥式半控整流电路 28 1.4.1 大电感负载 28 1.4.2 大电感负载带续流二极管 30 1.5 典型例题 33 1.6 单相相控电路的驱动控制 35 1.6.1 触发电路的基本要求 36 1.6.2 单结晶体管触发电路 36 1.6.3 同步信号为锯齿波的触发电路 40 1.7 实训提高 47 实训1 晶闸管半控特性测试 47 实训2 单相半波可控整流电路仿真实践 49 实训3 单相桥式全控整流电路仿真实践 52 实训4 锯齿波触发电路及单相桥式全控整流电路调试 55 实训5 调光电路的制作 59 1.8 典型案例 62 案例1 自动控温电热毯 62 案例2 内圆磨床主轴电动机直流调速系统 64 习题 67 模块二 三相整流电路及有源逆变电路 69 2.1 三相半波可控整流电路 69 2.1.1 电阻负载 69 2.1.2 大电感负载 73 2.1.3 共阳极组三相半波可控整流电路 74 2.2 三相桥式全控整流电路 76 2.2.1 电阻负载 76 2.2.2 大电感负载 82 2.2.3 大电感带反电动势负载 83 2.3 带平衡电抗器的双反星形三相可控整流电路 83 2.3.1 电路结构 83 2.3.2 变压器直流磁化现象的消除 84 2.3.3 工作原理 84 2.4 可控整流电路中的其他问题 87 2.5 有源逆变电路 88 2.5.1 有源逆变电路的工作条件 88 2.5.2 逆变角的计量 90 2.5.3 逆变失败与最小逆变角的确定 90 2.6 典型例题 92 2.7 三相整流电路的驱动控制 94 2.7.1 KC04移相集成触发器 95 2.7.2 六路双窄脉冲发生器KC41C 96 2.7.3 三相桥式全控整流电路完整触发电路 96 2.7.4 定相 98 2.8 实训提高 99 实训1 三相半波可控整流电路仿真实践 99 实训2 三相桥式全控整流电路仿真实践 104 实训3 三相桥式全控整流电路及有源逆变电路调试 108 实训4 直流调速系统调试 112 2.9 典型案例 116 案例1 电力机车控制系统 116 案例2 高压直流输电技术 119 案例3 双向柔性互联装置 122 习题 126 模块三 无源逆变电路 128 3.1 全控型电力电子器件 128 3.2 电压型逆变电路 129 3.2.1 基本逆变原理 129 3.2.2 电压型单相半桥逆变电路 130 3.2.3 电压型单相全桥逆变电路 131 3.2.4 移相调压式电压型单相全桥逆变电路 133 3.2.5 电压型三相桥式逆变电路 135 3.2.6 电压型逆变电路的特点 138 3.3 电流型逆变电路 138 3.3.1 电流型单相桥式逆变电路 138 3.3.2 电流型三相桥式逆变电路 142 3.3.3 电流型逆变电路的特点 144 3.4 逆变电路的消谐 144 3.4.1 单相电压型二重逆变电路 144 3.4.2 其他多重逆变电路和多电平逆变电路 145 3.5 SPWM逆变电路 145 3.5.1 SPWM基本原理 145 3.5.2 计算法与调制法 146 3.5.3 单相桥式单极性SPWM逆变电路 147 3.5.4 单相桥式双极性SPWM逆变电路 148 3.5.5 三相桥式双极性SPWM逆变电路 148 3.5.6 SPWM逆变电路的优点 149 3.5.7 特定谐波消去法 150 3.5.8 异步调制与同步调制 150 3.5.9 SPWM控制电路 151 3.6 实训提高 151 实训1 三相电压型逆变电路仿真实践 151 实训2 单相桥式SPWM逆变电路仿真实践 155 实训3 单相并联逆变器的制作 161 3.7 典型案例 164 案例1 纯正弦波逆变器 164 案例2 电磁炉 167 案例3 不间断电源 168 习题 169 模块四 直流-直流变换电路 170 4.1 基本斩波电路 170 4.1.1 降压斩波电路 170 4.1.2 升压斩波电路 172 4.1.3 升降压斩波电路 173 4.1.4 Cuk斩波电路 175 4.1.5 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路 177 4.2 复合斩波电路与多相多重斩波电路 178 4.2.1 电流可逆斩波电路 178 4.2.2 桥式可逆斩波电路 179 4.2.3 多相多重斩波电路 180 4.3 带隔离的直流-直流变换电路 181 4.3.1 正激式变换电路 181 4.3.2 其他带隔离的直流-直流变换电路 183 4.4 PWM直流-直流变换电路 184 4.5 实训提高 184 实训1 升/降压斩波电路仿真实践 184 实训2 Cuk斩波电路调试 188 实训3 小型开关电源的制作 190 4.6 典型案例 194 案例1 TCG-1型无轨电车 194 案例2 UC3842A开关电源 196 案例3 有源功率因数校正器 199 案例4 储能双向变换器 202 案例5 直流光伏变换器 205 案例6 线圈类电压暂降保护电源 207 习题 210 模块五 交流调压电路 211 5.1 双向晶闸管 211 5.1.1 双向晶闸管的外形、结构、符号 211 5.1.2 伏安特性 212 5.1.3 双向晶闸管的触发方式 212 5.1.4 双向晶闸管的主要参数 213 5.1.5 双向晶闸管其他问题 214 5.2 单相交流调压电路 215 5.2.1 电阻负载 215 5.2.2 阻感负载 216 5.2.3 谐波分析 220 5.2.4 斩控式交流调压电路 221 5.3 三相交流调压电路 222 5.3.1 主电路基本形式 222 5.3.2 星形联结三相三线制交流调压电路波形分析 222 5.4 其他交流电力控制电路 226 5.5 实训提高 226 实训1 单相交流调压电路仿真实践 226 实训2 三相三线制交流调压电路仿真实践 232 实训3 三相交流调压电路调试 235 实训4 电风扇无级调速器制作 237 5.6 典型案例 240 案例1 工业锅炉温度控制 240 案例2 软启动器 241 习题 243 模块六 变频电路 244 6.1 交-交变频电路 244 6.1.1 单相交-交变频电路 244 6.1.2 三相交-交变频电路 248 6.1.3 输入功率因数的改善 249 6.1.4 总结 250 6.2 交-直-交变频电路 250 6.2.1 交-直-交变频电路分类 250 6.2.2 交-直-交变频主电路 251 6.2.3 三菱变频器工作原理 253 6.3 软开关技术 255 6.3.1 软开关的基本概念 255 6.3.2 软开关电路分类 256 6.3.3 软开关电路分析 257 6.4 实训提高 258 实训1 单相交-交变频电路仿真实践 258 实训2 变频器的认识 263 6.5 典型案例 266 案例1 中频感应加热电源 266 案例2 变频器与DC/DC装置综合示例―变频器电压暂降保护电源 269 习题 276 附录A 元器件符号/标注说明 277 参考文献 280