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目录1

第一章 功率晶体管（GTR）及其应用1

1.1 GTR器件1

1.1.1 GTR的参数和性能指标1

1.1.2 GTR的参数测定4

1.1.3 GTR的安全工作区5

1.1.4 GTR的保护和驱动级6

1.1.5 GTR的缓冲器8

1.1.6 逆变器桥臂上的缓冲器11

1.1.7 GTR的串并联17

1.2 GTR直流电源18

1.2.1 放电电路19

1.2.2 高低压电路21

1.2.3 斩波器电路23

1.2.4 实用的斩波器电路24

1.3 GTR变频器26

1.3.1 典型的桥式电路26

1.3.2 三相桥式电路的开关模式28

1.3.3 实用的桥式电路32

参考文献33

第二章 门极可关断晶闸管（GTO）及其应用34

2.1 GTO器件34

2.1.1 GTO的主要特点、功能及发展历史34

2.1.2 GTO与其它全控型（自关断）器件的比较及其应用范围38

2.1.3 GTO的工作原理及其结构41

2.1.4 GTO晶闸管的主要技术参数45

2.1.5 GTO晶闸管门极控制特性与有关电气参数的关系曲线48

2.2 GTO电路工作过程的分析53

2.2.1 GTO电路结构的基本单元53

2.2.2 GTO的开通与关断动态过程波形分析54

2.2.3 缓冲吸收电路的作用及其参数选择57

2.2.4 GTO的关断开关损耗与吸收电路的功耗61

2.2.5 对并联续流二极管的技术要求64

2.3 GTO门极控制驱动电路64

2.3.1 门极控制电路的波形要求及主要参数的确定65

2.3.2 门极控制驱动电路的设计要求70

2.3.3 门极控制驱动电路实例71

2.4 GTO串并联工作的技术要求77

2.4.1 GTO的串联工作77

2.4.2 GTO的并联工作79

2.5 GTO晶闸管的应用电路81

2.5.1 三相GTO逆变器81

2.5.2 单相交流供电的GTO交流传动电力机车83

2.5.3 GTO三相交流传动内燃机车85

2.5.4 GTO三相交流传动电动车辆86

2.5.5 GTO高频四象限斩波器在电动车辆上的应用87

2.5.6 高电压大功率的GTO三相交流传动变频器88

2.5.7 GTO电流型三相交流传动变频器90

2.5.8 GTO不停电（逆变）电源91

2.5.9 GTO电路的过电压与过电流保护问题93

2.6 GTO的冷却方式94

2.6.1 空气冷却95

2.6.2 油冷却96

2.6.3 氟里昂冷却97

参考文献99

第三章 功率场控器件及其应用101

3.1 电力半导体器件简要工作原理103

3.1.1 固体电行为的差异103

3.1.2 半导体中的势垒104

3.1.3 电导调制和反向恢复105

3.1.4 结的相互作用105

3.1.5 晶闸管效应（锁定效应）106

3.1.6 MOS电容器106

3.2.1 基本工况和各参数间的关系107

3.1.7 空间电荷层的扩展和电流通道的夹断107

3.2 功率场控器件的参数与结构107

3.2.2 结构与分类108

3.2.3 特性与参数114

3.2.4 功率场控器件优点的分析116

3.3 功率场控器件的应用117

3.3.1 基本电路118

3.3.2 交流变频调速方面的应用123

3.3.3 直流斩波调速方面的应用124

3.3.4 直流伺服驱动方面的应用125

3.3.5 荧光灯镇流器方面的应用126

3.4 功率场控器件失效机制与分析127

3.4.1 晶闸管损坏的某些机制127

3.4.2 VDMOS管的应用问题132

3.4.3 IGBT管的限流保护133

3.4.4 霍尔效应电流传感器——电力半导体器件的最佳电流保护措施133

3.4.5 热力学考虑135

3.5.1 MCT管136

3.5 功率场控器件的最新发展136

3.5.2 功率集成电路简介138

第四章 脉宽调制（PWM）逆变器与控制140

4.1 交—直—交逆变器输出谐波的分析141

4.1.1 谐波的分析141

4.1.2 谐波的形响142

4.2 PWM逆变器的工作原理145

4.2.1 问题的提出145

4.2.2 PWM逆变器的工作原理145

4.2.3 逆变器输出与脉宽的关系146

4.3 PWM型逆变器的控制方式148

4.3.1 以参考信号分类148

4.2.4 对脉宽路制的制约条件148

4.3 2 以逆变器开关元件工作方式分类149

4.3.3 以载波信号频率与参考信号的频率的关系分类151

4.4 SPWM的控制模式与其求解152

4.4.1 SPWM控制模式的自然采样法152

4.4.2 SPWM控制的规则采样法154

4.5.1 HEF4752电路概述155

4.5 LSI专用芯片的应用155

4.5.2 HEF4752的内部结构与基本工作原理156

4.5.3 HEF4752各输入输出信号的功能158

4.5.4 使用举例161

4.6 PWM逆变器控制模式的优化161

4.6.1 一般方法161

4.6.2 双极性调制波的谐波消除162

参考文献164

5.1 引言165

第五章 交流变频传动控制系统165

5.2 变频调速的基本控制方式166

5.2.1 基频以下调速166

5.2.2 基频以上调速166

5.3 静止式变频装置167

5.3.1 间接变频装置（交—直—交变频装置）167

5.3.2 直接变频装置（交—交变频装置）168

5.3.3 电压源和电流源变频器169

5.4 异步电动机在电压、频率协调控制下的稳态机械特性170

5.4.1 恒压恒频时异步电动机的机械特性171

5.4.2 电压—频率协调控制172

5.4.3 小结174

5.5 转速开环、恒压频比控制的变频调速系统174

5.5.1 转速开环的交—直—交电压源变频调速系统174

5.5.2 转速开环的交—直—交电流源变频调速系统179

5.6 转速闭环、转差频率控制的变频调速系统182

5.6.1 转差频率控制的基本概念183

5.6.2 转差频率控制规律184

5.6.4 优点与不足185

5.6.3 转差频率控制的变频调速系统185

5.6.5 近似动态结构图186

5.7 异步电动机的多变量数学模型和座标变换188

5.7.1 异步电动机动态数学模型的性质188

5.7.2 三相异步电动机的多变量数学模型189

5.7.3 坐标变换和变换阵193

5.7.4 异步电动机在任意二相旋转坐标系上的数学模型200

5.7.5 异步电动机在二相静止坐标系上的数学模型205

5.7.7 异步电动机在二相同步旋转坐标系上按转子磁场定向的数学模型206

5.7.6 异步电动机在二相同步旋转坐标系上的数学模型206

5.8 矢量控制的变频调速系统207

5.8.1 异步电机的坐标变换结构图和等效直流电机模型207

5.8.2 矢量控制系统的构想208

5.8.3 矢量控制基本方程式208

5.8.4 磁链开环、转差型矢量控制的交—直—交电流源变频调速系统210

5.8.5 转子磁链观测模型211

5.8.6 转速、磁链闭环控制的电流跟随型PWM变频调速系统212

参考文献213