电力电子技术（第4版）/“十二五”职业教育国家规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

内容简介

　　《电力电子技术（第4版）/“十二五”职业教育国家规划教材》全书内容分为电力电子器件、电力电子电路及其控制技术和电力电子装置三部分。
　　第一部分内容包括常用电力电子器件（如SCR、GTO、VDMOS、IGBT、SIT、SITH、MCT、PIC等）的工作原理、特性、参数、驱动电路及保护方法；第二部分包括相控整流电路、直流变换电路、无源逆变电路和交流变换电路在内的常用电力电子电路的工作原理、参数计算方法和应用范围，还介绍了软开关技术、相控技术和PWM控制技术在上述各种电路中的应用：第三部分从应用的角度出发介绍了多种典型的电力电子装置的组成、工作原理和实际应用。
　　《电力电子技术（第4版）/“十二五”职业教育国家规划教材》适合作为高等专科学校、高等职业技术学院、成人高校以及本科院校的二级学院和民办高校电类专业的教材，也可供从事电力电子技术的工程技术人员参考。

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目录

概述

第1章 电力电子器件
1.1 电力电子器件的基本模型
1.1.1 电力电子器件的基本模型与特性
1.1.2 电力电子器件的分类
1.2 电力二极管
1.2.1 电力二极管及其工作原理
1.2.2 电力二极管的特性与主要参数
1.3 晶闸管
1.3.1 晶闸管及其工作原理
1.3.2 晶闸管的特性与主要参数
1.3.3 晶闸管的派生器件
1.4 可关断晶闸管
1.4.1 可关断晶闸管及其工作原理
1.4.2 可关断晶闸管的特性与主要参数
1.5 电力晶体管
1.5.1 电力晶体管及其工作原理
1.5.2 电力晶体管的特性与主要参数
1.6 电力场效晶体管
1.6.1 电力场效晶体管及其工作原理
1.6.2 电力场效晶体管的特性与主要参数
1.7 绝缘栅双极晶体管
1.7.1 绝缘栅双极晶体管及其工作原理
1.7.2 绝缘栅双极晶体管的特性与主要参数
1.8 其他新型电力电子器件
1.8.1 静电感应晶体管
1.8.2 静电感应晶闸管
1.8.3 MOS控制晶闸管
1.8.4 集成门极换流晶闸管
1.8.5 功率模块与功率篥成电路
1.9 电力电子器件的驱动与保护
1.9.1 电力电子器件的换流方式
1.9.2 驱动电路
1.9.3 保护电路
1.9.4 缓冲电路
1.9.5 散热系统
思考题与习题

第2章 相控整流电路
2.1 整流器的性能指标
2.2 单相相控整流电路
2.2.1 单相半波相控整流电路
2.2.2 单相全控桥式整流电路
2.3 三相相控整流电路
2.3.1 三相半波相控整流电路
2.3.2 三相全控桥式整流电路
2.4 相控整流电路的换相压降
2.5 整流电路的有源逆变工作状态
2.5.1 有源逆变的工作原理
2.5.2 三相半波有源逆变电路
2.5.3 三相桥式有源逆变电路
2.5.4 有源逆变最小逆变角βmin的限制
2.6 晶闸管相控电路的驱动控制
2.6.1 对触发电路的要求
2.6.2 晶闸管触发电路
2.6.3 触发脉冲与主电路电压的同步
思考题与习题

第3章 直流变换电路
3.1 直流变换电路的工作原理
3.2 降压变换电路
3.3 升压变换电路
3.4 升降压变换电路
3.5 库克变换电路
3.6 带隔离变压器的直流变换器
3.6.1 反激式变换器
3.6.2 正激式变换器
3.6.3 推挽式变换器
3.6.4 半桥式变换器
3.6.5 全桥式变换电路
3.7 直流变换电路的PWM控制技术
思考题与习题

第4章 无源逆变电路
4.1 逆变电路的性能指标与分类
4.1.1 逆变电路的性能指标
4.1.2 逆变电路的分类
4.2 逆变电路的工作原理
4.3 电压型逆变电路
4.3.1 电压型单相半桥逆变电路
4.3.2 电压型单相全桥逆变电路
4.3.3 电压型三相桥式逆变电路
4.3.4 电压型逆变电路的特点
4.4 电流型逆变电路
4.4.1 电流型单相桥式逆变电路
4.4.2 电流型三相桥式逆变电路
4.4.3 电流型逆变电路的特点
4.5 逆变电路的SPWM控制技术
4.5.1 SPWM控制的基本原理
4.5.2 单极性SPWM控制方式
4.5.3 双极性SPWM控制方式
4.5.4 三相桥式逆变电路的SPWM控制
4.5.5 SPWM控制的逆变电路的优点
4.6 负载换流式逆变电路
4.6.1 井联谐振式逆变电路
4.6.2 串联谐振式逆变电路
思考题与习题

第5章 交流变换电路
5.1 交流调压电路
5.1.1 单相交流调压电路
5.1.2 三相交流调压电路
5.2 交流调功电路
5.3 交流电力电子开关
5.4 交一交变频电路
5.4.1 单相输出交一交变频电路
5.4.2 三相输出交一交变频电路
5.4.3 交一交变频电路输出频率的上限值
5.4.4 交一交变频电路的优缺点
思考题与习题

第6章 软开关技术基础
6.1 软开关的基本概念
6.1.1 软开关及其特点
6.1.2 软开关的分类
6.2 基本的软开关电路
6.2.1 谐振型变换电路
6.2.2 零开关PWM变换电路
6.2.3 移相全桥型零电压软开关PWM变换电路
6.2.4 零转换PWM变换电路
思考题与习题

第7章 电力电子装置
7.1 电力电子装置的一般模型
7.2 开关电源
7.2.1 开关电源的工作原理
7.2.2 开关电源的应用
7.3 有源功率因数校正
7.3.1 有源功率因数校正技术的原理
7.3.2 PFC集成控制电路UC3854及其应用
7.4 不间断电源
7.4.1 UPS的分类
7.4.2 UPS中的整流器
7.4.3 UPS中的逆变器
7.4.4 UPS的静态开关
7.5 静止无功补偿装置
7.5.1 晶闸管控制电抗器(TCR)
……

掌控能量的魔术师：解析现代电力电子技术的奥秘 我们生活的世界，正以前所未有的速度拥抱电气化。从驱动着我们家中电器的微小芯片，到连接城市输送能量的宏伟电网，再到推动电动汽车和新能源发展的前沿技术，一股无形的力量——电力电子技术，正深刻地改变着我们的生活方式和工业格局。它如同现代社会的“魔术师”，在电能的转换、控制和分配过程中扮演着至关重要的角色，使得能量的利用更加高效、清洁和智能。 电力电子技术，顾名思义，是电能的变换和控制技术，其核心在于利用半导体器件（如二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等）作为电子开关，通过对这些开关的快速通断进行精确控制，从而实现电能形式的变换。这种变换远非简单的“开”与“关”，而是包含着极其复杂的理论和精巧的设计。它能够将一种形式的电能（如交流电）高效地转换为另一种形式（如直流电、不同频率的交流电），并能精准地调节电压、电流、频率和相位，以满足不同应用场景的需求。 溯源与演进：从粗放到精密的跨越 电力电子技术的萌芽可以追溯到早期的整流器和电机控制技术。然而，真正使其焕发生机的，是20世纪中叶以来半导体技术的飞速发展。从最初的晶闸管（SCR）到后来的功率MOSFET和IGBT，每一种新型半导体器件的出现，都极大地提升了电力电子设备的工作效率、功率密度和可靠性，并使其体积更小、成本更低。 早期的电力电子设备往往体积庞大，效率较低，主要应用于工业领域。但随着技术的进步，其应用范围不断拓展，并逐渐渗透到我们生活的方方面面。从简单的开关电源，到复杂的变频器、逆变器，再到新能源发电系统的并网控制器，电力电子技术的发展史，就是一部不断追求更高效率、更优控制、更低损耗的创新史。 核心构成：智慧的“开关”与精密的“大脑” 要理解电力电子技术，首先要认识其两大核心组成部分：功率半导体器件和控制电路。 功率半导体器件是电力电子系统的“体力劳动者”。它们负责直接承受和切换大功率的电能。这些器件就像高速运转的精密开关，能够在纳秒级别的时间内完成“开”和“关”的操作。不同的功率半导体器件拥有不同的特性，适合不同的应用场景。例如： 晶闸管（Thyristor, SCR）：最早的电力电子开关器件，具有高功率承受能力，但控制相对复杂，主要用于高压大功率场合。 功率MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）：开关速度快，栅极驱动方便，损耗低，尤其适用于中低压、高频应用，如开关电源、DC-DC变换器。 功率IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）：结合了MOSFET的易驱动和GTO（门极关断晶闸管）的高耐压、高电流能力，是目前应用最广泛的中高压、高功率开关器件，在变频器、逆变器等领域占据主导地位。 碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）器件：新一代宽禁带半导体材料制成的器件，具有更高的耐压、耐温能力，开关速度更快，损耗更低，是未来高性能电力电子设备的发展方向。 控制电路则是电力电子系统的“大脑”。它负责接收外部指令（如用户设定的功率需求、电网状态等），并根据预设的算法和策略，生成精确的控制信号，指挥功率半导体器件按照既定的时序进行开关动作。控制电路的设计需要涉及数字信号处理、微控制器技术、模数/数模转换等多个领域。现代电力电子设备通常采用微处理器或DSP（数字信号处理器）作为核心控制器，实现复杂功能的灵活编程和实时控制。 主要功能与应用：无处不在的能量使者 电力电子技术的功能是多样的，但其本质都是对电能进行高效、精确的变换和控制。由此衍生出两大基本功能：电能变换和电能控制。 1. 电能变换 这是电力电子技术最基本的功能，主要包括： 整流（Rectification）：将交流电（AC）转换为直流电（DC）。这是电网供电到各种直流电器（如手机充电器、电脑电源）的必经之路。最常见的整流电路如半波整流、全波整流、桥式整流等，通过二极管或可控硅实现。 逆变（Inversion）：将直流电（DC）转换为交流电（AC）。这是实现交流电机变频调速、太阳能光伏发电并网、不间断电源（UPS）的关键技术。逆变器通过功率半导体器件的巧妙组合和控制，生成所需频率和电压的交流电。 DC-DC变换（DC-DC Conversion）：在两个直流电压等级之间进行变换，可以实现升压（Boost）、降压（Buck）、升降压（Buck-Boost）等功能。广泛应用于便携式电子设备、电动汽车充电系统、通信电源等领域，以匹配不同器件的工作电压需求。 AC-AC变换（AC-AC Conversion）：直接将一种频率、电压的交流电转换为另一种频率、电压的交流电。例如，用于电机调速的变频器（V/f控制、矢量控制等）以及交流电压调节器。 2. 电能控制 在实现电能变换的同时，电力电子技术还能对电能进行精密的控制，以实现： 功率因数补偿：提高电网的功率因数，减少无功功率的损耗，提高供电效率。 谐波抑制：减少电力电子设备产生的谐波对电网的影响，净化电能质量。 电网谐波注入与补偿：在电网故障或不稳定时，通过精确控制注入合适的能量，补偿电网的无功功率，提高电网的稳定性（如柔性交流输电系统FACTS）。 精准的功率输出与调节：根据负载需求，精确控制输出功率的大小、频率、相位等参数，实现高效节能运行。 广泛的应用领域：渗透生活与工业的方方面面 电力电子技术的触角已经延伸到现代社会的各个角落，其应用领域之广泛，几乎难以穷尽： 工业驱动与自动化：变频器是工业领域最常见的电力电子设备之一，广泛应用于电动机的调速。通过变频器，可以实现对电动机的精确控制，显著降低能耗，提高生产效率，如在空调、风机、水泵、起重机、输送带等设备中。机器人、数控机床等自动化设备的核心控制单元也离不开电力电子技术。 新能源发电与并网：太阳能光伏发电系统需要逆变器将太阳能电池板产生的直流电转换为符合电网要求的交流电并入电网。风力发电同样需要电力电子变换器来匹配风速变化和电网要求。这些技术是实现可持续能源发展的重要支撑。 交通运输：电动汽车（EV）和混合动力汽车（HEV）的驱动系统、电池管理系统（BMS）、车载充电器等都大量使用了电力电子技术。高压直流输电（HVDC）在远距离输送电能方面具有显著优势，也依赖于电力电子换流站。 消费电子与家用电器：几乎所有的家用电器都离不开电力电子技术。例如，电视机、电脑、手机的电源适配器（开关电源），LED照明的驱动器，洗衣机、冰箱的变频控制，电磁炉、微波炉的功率调节等。 航空航天与国防：高性能的航空电子设备、雷达系统、电子战装备、卫星通信等领域，对电力电子器件的可靠性、效率和小型化提出了极高要求。 医疗设备：CT、MRI、X光机等大型医疗设备的供电系统，以及各种生命支持设备，都依赖于稳定、可靠的电力电子技术。 电网的智能化升级：智能电网的建设离不开电力电子技术的支撑，如配电自动化、分布式能源接入、储能系统控制、需求侧管理等。柔性交流输电系统（FACTS）和高压直流输电（HVDC）等先进技术，正在重塑电网的结构和运行方式。 未来的发展趋势：更高效、更智能、更绿色 面对全球能源挑战和技术革新，电力电子技术正朝着以下几个方向持续演进： 更高效率：不断研发和应用新型功率半导体材料（如SiC、GaN），以及更优化的电路拓扑和控制算法，以进一步降低能量损耗，提高能量转换效率。 更高功率密度：通过器件小型化、集成化设计，以及先进的散热技术，实现设备体积更小、重量更轻，以满足移动和空间受限的应用需求。 智能化与网络化：集成先进的感知、通信和计算能力，使电力电子设备具备自学习、自适应、自诊断功能，并能融入物联网（IoT）和工业互联网（IIoT），实现与电网、用户设备的互联互通和协同控制。 可靠性与安全性：提升器件和系统的鲁棒性，使其能在更恶劣的环境下稳定运行，并加强电磁兼容性（EMC）设计，确保设备和系统的安全可靠。 绿色化与可持续性：在整个生命周期中，减少能源消耗和环境影响，包括设计、制造、运行和回收等环节，助力构建低碳社会。 宽禁带半导体技术的普及：SiC和GaN器件的成本逐渐下降，性能优势将使其在电动汽车、新能源、高端电源等领域得到更广泛的应用，推动电力电子性能的飞跃。 总之，电力电子技术作为连接电能生成、输送、使用各个环节的关键纽带，是现代电气工程领域的核心技术之一。它不仅是工程师解决实际工程问题的利器，更是推动社会进步、实现可持续发展的强大引擎。理解并掌握电力电子技术，就是掌握了控制能量、改变未来的力量。