具體描述
本書為教育部職業教育與成人教育司推薦教材。 全書分為五篇十六章，按照變壓器、異步電機、直流電機和控製電機的順序編排；主要內容有變壓器，交、直流電機，控製電機的基本結構、工作原理、運行分析及運行特性，交、直流電動機的電力拖動及使用。為瞭便於教學使用，在本書各章前麵提齣瞭教學要求，章後附有小結和思考題與習題，各篇附有階段測驗題。 本書主要作為職業技術學院電力技術類專業或相近專業的教材，也可作為電力類高級技術工人的培訓教材，還可供電氣類專業工程技術人員參考。
電力電子技術：現代電力係統的核心驅動力 【書籍名稱】：電力電子技術 【內容提要】 本書旨在全麵係統地闡述電力電子技術的基本原理、關鍵器件、主要電路拓撲及其在現代電力係統與工業驅動中的應用。內容覆蓋電力電子技術從基礎理論到前沿應用的完整知識體係，側重於工程實踐與係統分析能力培養。 第一部分：電力電子技術基礎與核心元件 第一章 緒論：電力電子技術的定位與發展 本章首先界定電力電子學的學科範疇，闡明其作為電能變換核心技術在能源、工業製造、交通運輸等領域不可替代的作用。深入剖析電力電子係統相對於傳統綫性電路係統的優勢，特彆是其在提高能源利用效率、改善電能質量方麵的突破性貢獻。探討電力電子技術的發展曆程，從早期的機械式整流到現代基於半導體器件的開關電源和變流器，分析技術迭代的關鍵驅動力，如新型器件的齣現、控製理論的進步以及數字化技術的影響。本章將勾勒齣電力電子技術在智能電網、電動汽車、可再生能源並網等新興領域的戰略地位。 第二章 功率半導體器件原理與特性 本章是全書的基礎，詳盡介紹瞭構成電力電子係統的核心——功率半導體器件的工作機理、關鍵參數和選型依據。 二極管 (Diode)： 重點分析整流二極管、快恢復二極管、肖特基二極管的結構、正嚮壓降、反嚮恢復特性，及其在續流和鉗位電路中的應用。 晶閘管 (SCR)： 闡述晶閘管的觸發機製、單嚮導通與關斷特性，以及晶閘管在早期的工頻調壓和串聯靜電滅磁電路中的應用曆史。 功率晶體管傢族： 深入解析雙極性功率晶體管 (BJT)、功率場效應晶體管 (MOSFET) 的導通機理、開關損耗模型。特彆關注 MOSFET 在高頻開關應用中的優勢，以及IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）作為中高功率應用主力器件的結構、驅動要求和安全工作區 (SOA) 分析。 新型器件： 介紹碳化矽 (SiC) MOSFET 和氮化鎵 (GaN) HEMT 等寬禁帶半導體器件的特性，包括其高耐壓、低導通電阻、極快開關速度的物理基礎，以及它們對未來高頻、高密度電源設計的意義。 第三章 功率半導體器件的驅動與保護技術 器件的可靠工作依賴於精確且強大的驅動和有效的保護。本章聚焦於驅動電路的設計和製造工藝。 驅動電路設計： 詳細闡述對不同器件（如IGBT和MOSFET）的柵極驅動要求，包括驅動電壓的幅值、上升/下降時間、隔離要求。分析光耦隔離、脈衝變壓器隔離驅動方案的優缺點。 熱管理與散熱設計： 分析器件工作時的功耗分布，介紹導熱迴路的分析方法，包括熱阻的概念、散熱器的選擇和安裝工藝對器件溫升的影響。 保護技術： 探討過流、過壓和過熱保護策略。重點講解直流母綫欠/過壓保護、短路保護（如飽和檢測、電流互鎖），以及器件關斷時的吸收電路（如RCD緩衝電路）設計。 第二部分：基礎電能變換電路 第四章 電力電子變流器基礎理論 本章建立變流器分析的通用數學模型。引入周期性脈衝電流和電壓源的傅裏葉分析方法，用於分析開關過程中的諧波含量。講解變流器的基本工作模式（如調製技術），並引入輸齣電壓和電流的平均值、有效值計算方法。 第五章 整流電路（AC-DC變換） 整流器是連接交流電網與直流負載的橋梁。 不可控整流： 分析單相和三相半波、全波整流電路的輸齣電壓、電流波形、紋波係數和平均輸齣直流值。 可控整流（晶閘管變流器）： 深入研究三相半控與全控橋式電路，重點分析晶閘管導通角（α）對輸齣電壓和輸入功率因數的影響。探討晶閘管電路的換相過程、直流輸齣電壓的調控原理。 有源前端 (PFC) 基礎： 介紹基於開關器件的有源功率因數校正（PFC）電路，包括單級和兩級PFC結構，分析如何實現輸入電流正弦化和功率因數接近1。 第六章 斬波電路（DC-DC變換） 斬波器用於調節直流電壓的幅值和極性。 非隔離型斬波器： 詳細分析降壓 (Buck)、升壓 (Boost) 和降壓-升壓 (Buck-Boost) 變換器的基本拓撲、工作模式（斷續/連續導通模式 CCM/DCM）下的電壓傳輸比推導，以及輸齣紋波的計算。 隔離型DC-DC變換器： 介紹基於高頻變壓器的隔離結構，如正激 (Forward)、反激 (Flyback)、半橋和全橋變換器。分析其工作原理、輸齣電壓控製方法（如占空比調製）以及變壓器設計對隔離和能量傳輸的影響。 第七章 逆變電路（DC-AC變換） 逆變器負責將直流電轉換為交流電，是變頻驅動和並網係統的核心。 方波逆變： 分析單相和三相逆變器的基本拓撲，利用脈寬調製 (PWM) 産生近似正弦波輸齣，介紹單極性與雙極性調製方式的區彆。 SPWM（正弦脈寬調製）： 深入講解SPWM的原理，包括載波比、調製比對輸齣電壓幅值和諧波特性的影響。分析三相逆變器中綫電壓和相電壓的閤成過程，以及零矢量對開關頻率和轉矩脈動的影響。 諧波分析與濾波： 討論逆變器輸齣的諧波特性，介紹LC濾波器在抑製高頻諧波和改善輸齣波形質量中的作用。 第三部分：電力電子在係統中的應用 第八章 交流調壓與軟啓動技術 本章側重於工頻交流電力的控製。 交流調壓器： 講解使用晶閘管或TRIAC實現的交流電壓控製電路，分析其對負載電流波形和輸入功率因數的影響，特彆是在電熱和照明控製中的應用。 軟啓動與浪湧電流抑製： 分析感性負載（如變壓器、電機）直接接入電網時産生的浪湧電流問題，並介紹使用晶閘管或電阻分級接入實現電機軟啓動的電路設計。 第九章 交流調速與變頻驅動基礎 本章將電力電子技術與鏇轉電機驅動相結閤。 異步電機變頻調速： 介紹V/f控製策略（恒壓頻比控製）的基本原理和實現框圖。分析交流電壓源型逆變器（VSI）在驅動異步電機時，如何通過改變輸齣頻率和電壓幅值來控製電機的轉速和轉矩。 直流電機控製基礎： 闡述基於斬波器控製直流電機轉速（通過電樞電壓調節）和基於晶閘管整流器控製直流電機（通過改變平均電樞電壓）的基本方法。 第十章 現代電力電子係統集成與趨勢 本章展望電力電子技術在電能質量改善和新能源接入方麵的最新發展。 有源電力濾波器 (APF)： 介紹APF的工作原理，如何實時檢測電網中的諧波電流和無功電流，並注入等值反相電流來補償諧波和無功功率，實現電能質量的動態改善。 高頻化與集成化： 探討提高開關頻率（kHz到MHz級彆）所帶來的體積、重量和效率的優化，討論多電平技術（如中點鉗位、飛跨電容）在處理高壓大功率時的優勢。 電能變換的數字化控製： 簡要介紹基於DSP或FPGA的高速數字控製技術在現代變流器中的應用，以及其在實現復雜算法（如磁通鏈定嚮控製、高級無源濾波）中的關鍵作用。 本書麵嚮電氣工程、自動化、電子信息工程等專業的本科高年級學生及研究生，也可作為電力電子工程師和研發人員的參考用書。
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