电电子 贾正素马志源至编 学 忄电力出照社 www.cepp.comcn
内容提要 电力电子学是20世纪70年代发展起来的新兴学科。 全书共分八章：第一章是从应用的角度介绍电力半导体器件的特性；第二、三 章是讲述利用相控原理的可控整流与有源逆变和交一交变频器；第四章是讲述研究 DC一DC变换的斩波器的工作原理；第五章主要是研究采用PWM技术的无源逆变 器；第六章是功率因数校正；第七章是软开关技术及其应用；第八章是开关电源。 本书的第六~八章是电力电子学最新的内容，其中，电感电流连续的功率因数校正 的原理电路分析，直流环节谐振的软开关逆变器的补偿损耗电流的计算公式，电压 电流工作波形的计算；推导出的反激式、正激式、半桥式和桥式变换的开关电源的 输入输出和导通时间的统一公式，这些都是由我们首先完成但还没有正式发表过论 文的科研工作的成果。 本书可作为授课80学时左右的本科电工类学生的专业用书，也可供相关专业 的技术人员作为参考！ 图书在版编目(CIP)数据 电力电子学/贾正春马志源主编，北京：中国电力出 版社，2001 ISBN7-5083-0839-5 I.电…Ⅱ.①贾…②马…Ⅲ.电力电子学Ⅳ.TM1 中国版本图书馆CIP数据核字(2001)第076403号 中国电力出版社出版、发行 (北京三里河路6号100044hip:1/www,cpp.com.cm) 北京密云红光印剧厂印刷 各地新华书店经售 米 2002年1月第一版2002年1月北京第一次印刷 787毫米×1092毫米16开本18印张406千字 印数0001一3000册定价29.00元 版权专有翻印必究 (本书如有印装质量问题，我社发行部负责退换)
电力电子学是研究釆用电力半导体器件实现对电能的变换和控制的科学,是20世纪 70年代发展起来的新兴学科。由华中理工大学贾正春、许锦兴老师编写的《电力电子 学》,在过去十多年的教学实践中,获得了许多宝费的经验。本书的前版曾经华中理工大 学岀版社出版并多次重印,196年被评为国家电力部优秀教村二等奖。但是,随着电力 半导体器件和控制理论的发展,电力电子学的发展也很快,必须对原有的教村进行修改, 推陈出新,才能适应电力电子学本身的发展和培养21世纪电工学科人才的需要。因此, 华中理工大学的贾正春、马志源等老师重新编写了这本《电力电子学》教材。 电力电子学是由电力屯子器件、电力电子电路和控制三个主要方面的内容所构成,其 内容极其丰富多彩。为了不使教村篇幅过于庞大,我们在选材上考虑了以下几点:①站在 多学科交叉的角度来研究电力电子学;②对于各种类型的变换器,重点研究常用的典型电 路,且只讨论典型变换器本身的工作原理,而不涉及到各种变换器的翰出外特性等;③控 制部分只研究与各类变换器相关的控制特点和专用的集成电路。这样既避免了和电力拖 动、自动控制原理课程的重复,同时在有限的版面可以将电力电子学最新的内容都纳入。 例如,在10年前IGB刚刚问世,它的发展和应用潜力还不明朗。而现在IGBT已成为电 力电子器件发展的平台,因此必须在教衬中较多的反映出来。晶闸管斩波电路、晶闸管 PwM逆变器,在很多的应用领域已逐渐被CBT所替代,因此必须从教材中尽量删除这部 分内容。而在交流调压中,我们认为采用晶闸管的相控交流调压有明显的特点,因此对于 采用G班的高频斩波交流调压的 Buck、 Boost和Buck- Boost电路,本书就没有作讨论。功 率因数校正和软开关技术是电力电子学的最新发展成就,对今后电力电子学的发展将产生 深远影响,因此,本书都以一定的篇幅作了阐述。控制原理是电力电子学的重要组成部 分,在本书中我们是根据各类变换器的特点,研究相关的控制原理。如可控整流与有源逆 变器,我们只研究移相触发电路的原理。无源逆变器用的最多的是交流电动机调速,其控 制部分几平用上了现代控制理论中的所有理论,但是这些都只能在拖动、电机调速的课程 中讲授,而其与主电路开关有关的基极驱动、过压过流保护及牵涉到逆变器安全运行的控 制问題则是研究的重点。又如有源功率因数校正,其主电路就是一个Bos整沆器,但为 了实现功率因数为1,其控制部分必须与之构成一个不可分割的整体,它必须有由输入电 压、输出电压检测反馈构成的电压外环,同时还必须有电流内环,以达到控制龟感电流为 与电压间相位的正弦波。即该升压整流器是一个典型的双环控制系统,并与输入输出的外 电路无关。因此,对于功率因数校正,重点研究了功率因数的控制芯片和其独特的控制原 理
本书共分八章,可作为投课80学时左右的本科电工类专业用书。第一章是从应用的 角度介绍咆力半导体器件的特性;第二、三章是讲述利用相控厚理的可控整流与有源逆变 和交一交变频器;第四章是讲述研究DC一DC变换的斩波器的工作原理;第五章主要是分 析釆用PWM技术的无源逆变器;第六章是功率因数校正;第七章是软开关技术及其应 用;第八章是开关电源。本书第六~八章的内容是电力电子学最新技术,其中,电感电流 临界连续的功率因数校正的原理电路分析,直流环节谐振的软开关逆变器补偿损耗电流的 计算公式,电压电流工作波形的计算,以及本书推导出的反激式、正激式、半桥式和桥式 变换的开关电源的输入输出和导通时间的统一公式,这些都是我们首先完成但还没有发表 过论文的科研工作的成果。 本书的第一章由黄声华教授编写,第二、三章由马志源教授编写,第四章由夏胜芬讲 师编写,第五章由韦忠朝副教授编写,第六、七、八章由贾正春教授编写。全书由贾正 春、马志源教授负责统审稿工作。在编写过程中,部分章节的文字输入和绘图的计算机工 作得到了肯年教师熊娅俐和研究生邹志革的热心配合,在此一并表示感谢。 电力电子学是一门边缘学科,由于作者水平有限,书中难免有不妥甚至错误之处,恳 请读者批评指正。 縞者
前言 绪论 第1章电力半导体器件 1.1电力半导体器件种类与特点…… 1557 1.2功率二极管 1.3功率晶体管 1.4功率场效应管 1.5绝缘栅极双极型品体管 16晶闸管………………… 1.7晶闸管的派生器件 1.8主要电力半导体器件特性比较………… 习题与思考题 第2章流与有源逆变 2.1概述 2.2单相可控整流电路………………………… 23三相半波可控整流电路 2.4三相析式全控整流电路… 25整流电路换流过程 26有源逆变电路 27电动势负裁和电容性负载的整流电路 28可控整流器主电路的参数选择 70890 2.9晶闸管触发电路……… 习题与思考题 第3章交流一交流变换器… 117 31交流调压器概述… 3.2相控单相交流调压器 3.3相控三相交流调压器……… 34两组晶闸管整流器反并联的可逆电路 3.5交一交变频器……… 习题与思考题…