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谢树林 编

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• 逆变器
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• 开关电源
• 电机控制
• 新能源
• 电力质量

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121232947

版次：1

商品编码：11527290

包装：平装

丛书名： 高等职业教育教学改革系列规划教材

出版时间：2014-08-01

用纸：胶版纸

页数：208

正文语种：中文

内容简介

本书以能力培养为目标，突出了实际、实用、就业导向的原则。适当降低了理论深度，尽量避免繁琐的理论推导，力求深入浅出。以引例入手讲解相关知识、拓展知识，循序渐进地介绍电力电子应用技术的概念、原理及应用。主要内容包括：电力电子器件，触发驱动保护电路，可控整流电路，逆变电路，交流调压电路，直流斩波电路，软开关技术，UPS电路分析及应用。

作者简介

谢树林，省级特色专业《电子信息工程技术》项目负责人，院级精品课程《电力电子应用技术》负责人，市级课题《变频回馈提升装置控制系统》项目负责人，省级优秀教师。

目录

项目1 光控频闪指示灯电路设计与制作 （1）
1．1 晶闸管 （2）
1．1．1 晶闸管的结构 （2）
1．1．2 晶闸管的工作原理 （3）
1．1．3 晶闸管的特性 （4）
1．1．4 晶闸管的主要参数 （5）
1．1．5 晶闸管的型号和简单测试 （7）
1．1．6 晶闸管的其他派生器件 （8）
1．2 门极可关断晶闸管（GTO） （10）
1．2．1 GTO的结构和工作原理 （10）
1．2．2 GTO的特性和主要参数 （11）
1．3 功率场效应晶体管（MOSFET） （13）
1．3．1 MOSFET的结构和工作原理 （13）
1．3．2 MOSFET的特性 （14）
1．4 绝缘栅双极型晶体管（IGBT） （15）
1．4．1 IGBT的结构与工作原理 （16）
1．4．2 IGBT的基本特性 （16）
1．4．3 IGBT的主要参数 （18）
1．4．4 IGBT的擎住效应和安全工作区 （18）
1．5 其他新型电力电子器件 （19）
1．6 电力电子器件的保护 （20）
1．6．1 晶闸管的过电压保护 （20）
1．6．2 晶闸管的过电流保护 （24）
1．6．3 电力电子器件的串、并联使用 （26）
技能训练 （28）
训练项目1 晶闸管的导通、关断条件 （28）
训练项目2 光控频闪指示灯电路安装、调试 （30）
思考题 （31）
项目2 直流电动机调速电路的设计与制作 （33）
2．1 单相可控整流电路 （ 33）
2．1．1 单相半波可控整流电路 （34）
2．1．2 单相桥式全控整流电路 （35）
2．1．3 单相桥式半控整流电路 （38）
2．1．4 单相全波可控整流电路 （40）
2．2 三相可控整流电路 （41）
2．2．1 三相半波可控整流电路 （41）
2．2．2 三相桥式全控整流电路 （45）
2．2．3 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路 （49）
2．3 变压器漏抗对整流电路的影响 （50）
2．4 有源逆变电路 （52）
2．4．1 有源逆变的工作原理 （53）
2．4．2 有源逆变产生的条件 （54）
2．4．3 逆变失败与最小逆变角限制 （55）
技能训练 （57）
训练项目 单相半控桥式整流电路实验 （57）
思考题 （59）
项目3 晶闸管触发电路的制作与分析 （61）
3．1 对晶闸管触发电路的要求 （62）
3．2 单结晶体管的结构及伏安特性 （63）
3．3 单结晶体管的外观与测试 （64）
3．4 单结晶体管自激振荡电路 （64）
3．5 具有同步环节的单结晶体管触发电路 （66）
3．6 锯齿波触发电路 （66）
3．7 触发电路的定相 （71）
3．7．1 概述 （71）
3．7．2 触发器定相的方法 （72）
3．8 集成触发器 （74）
3．8．1 国产KC系列集成触发器 （74）
3．8．2 集成触发电路TCA785 （76）
3．9 数字触发器 （82）
3．9．1 由硬件构成的数字触发器 （82）
3．9．2 微机数字触发器 （84）
技能训练 （87）
训练项目1 安装、测试单结晶体管触发电路 （87）
训练项目2 锯齿波同步移相触发电路实验 （89）
训练项目3 集成触发电路与单相桥式全控整流电路实验 （91）
思考题 （93）
项目4 全控器件的驱动与保护电路分析 （94）
4．1 绝缘栅双极型晶体管驱动与保护电路 （95）
4．1．1 对IGBT栅极驱动电路的要求 （95）
4．1．2 IGBT栅极驱动电路 （96）
4．1．3 绝缘栅双极型晶体管保护电路 （100）
拓展知识 （102）

4．2 门极可关断晶闸管GTO 的驱动和保护 （102）
4．2．1 GTO晶闸管的驱动电路 （102）
4．2．2 GTO晶闸管的保护和缓冲 （103）
4．3 电力晶体管的驱动与保护 （104）
4．3．1 GTR晶闸管的驱动电路 （104）
4．3．2 GTR的保护 （106）
4．4 电力场效应晶体管的驱动与保护 （107）
4．4．1 MOSFET晶闸管的驱动 （107）
4．4．2 MOSFET的保护措施 （110）
技能训练 （111）
训练项目 自关断器件及其驱动与保护电路实验 （111）
思考题 （114）
项目5 交流调光台灯的制作 （115）
5．1 双向晶闸管的结构与符号 （115）
5．2 双向晶闸管的特性与参数 （116）
5．3 双向晶闸管的触发方式 （118）
5．4 双向晶闸管的触发电路 （118）
5．5 双向触发二极管 （119）
5．6 晶闸管交流开关 （120）
5．6．1 晶闸管交流开关的基本形式 （121）
5．6．2 晶闸管交流调功器及其应用 （122）
5．7 单相交流调压电路 （124）
5．7．1 电阻负载 （124）
5．7．2 电感性负载 （125）
5．8 三相交流调压电路 （126）
5．8．1 三相反并联晶闸管联结成三相三线交流调压电路 （126）
5．8．2 三相交流调压电路其他连接方式 （128）
技能训练 （130）
训练项目1 安装、测试单相交流调压电路 （130）
训练项目2 三相交流调压电路 （132）
思考题 （134）
项目6 电动机斩波调速电路分析 （136）
6．1 直流斩波器的工作原理与分类 （137）
6．1．1 直流斩波器的基本结构和工作原理 （137）
6．1．2 直流斩波器的分类 （138）
6．2 单象限直流斩波器 （138）
6．2．1 降压式直流斩波电路 （138）
6．2．2 升压式直流斩波电路 （139）
6．2．3 升―降压式直流斩波电路 （140）
6．2．4 Cuk直流斩波电路 （141）
6．3 多象限直流斩波器 （141）
6．3．1 A型双象限斩波器 （141）
6．3．2 B型双象限斩波器 （142）
6．3．3 四象限斩波器 （143）
6．4 直流电动机负载时的直流斩波器 （144）
6．4．1 不可逆PWM斩波电路 （144）
6．4．2 可逆PWM斩波电路（四象限斩波器） （146）
6．5 具有复合制动功能的GTO斩波调速电路 （148）
训练项目 直流斩波电路实训 （150）
思考题 （152）
项目7 中频炉逆变电路分析 （153）
7．1 无源逆变原理 （153）
7．1．1 逆变器的工作原理 （154）
7．1．2 逆变器电路 （155）
7．2 谐振式逆变电路 （157）
7．2．1 串联谐振式逆变电路 （157）
7．2．2 并联谐振式逆变电路 （158）
7．3 电压型三相桥式逆变电路 （160）
7．4 电流型三相桥式逆变电路 （162）
7．5 交―交型变频电路 （164）
7．5．1 单相交―交变频电路 （164）
7．5．2 三相交―交变频电路 （166）
7．5．3 正弦波输出电压的控制方法 （166）
7．5．4 交―交变频器的特点 （169）
技能训练 （169）
训练项目 单相并联逆变电路实训 （169）
思考题 （171）
项目8 不间断电源（UPS）电路分析 （172）
8．1 UPS的类型 （173）
8．1．1 离线式UPS （173）
8．1．2 在线式UPS （174）
8．1．3 在线交互式UPS （174）
8．2 UPS的整流器和逆变器 （175）
8．2．1 UPS的整流器 （175）
8．2．2 UPS的逆变器 （177）
8．2．3 UPS的静态开关 （178）
8．3 PWM控制原理 （179）
8．4 单相桥式PWM变频电路 （180）

8．5 三相桥式PWM变频电路 （182）
8．6 UPS系统设计 （183）
8．6．1 稳压调整电路 （184）
8．6．2 逆变电路 （186）
8．7 UPS应用 （187）
8．7．1 UPS的选用 （187）
8．7．2 UPS使用注意事项 （188）
8．7．3 智能型UPS及其应用 （189）
8．7．4 UPS多重装机技术及其应用 （189）
8．8 软开关技术 （189）
8．8．1 软开关的基本概念 （190）
8．8．2 软开关电路的分类 （191）
8．8．3 典型的软开关电路 （193）
技能训练 （195）
训练项目 UPS性能测试 （195）
思考题 （197）

前言/序言

《电路基础与现代电子元器件》 内容简介 在信息技术飞速发展的今天，电子技术的渗透无处不在，从我们日常使用的智能手机、电脑，到支撑起现代工业和社会运转的通信基站、医疗设备，再到新能源汽车、航空航天等前沿领域，都离不开扎实的电路基础和对现代电子元器件的深入理解。本书《电路基础与现代电子元器件》正是为了满足这一时代需求而精心编撰。它旨在为读者构建一个全面、系统且深入的电路理论框架，并在此基础上，详细介绍当前广泛应用的主流电子元器件的原理、特性、选型以及应用方法，为读者在电子技术领域的发展奠定坚实的基础。 本书的内容设计循序渐进，理论与实践相结合，力求做到既严谨又不失可读性。我们首先从最基本的电路概念入手，为读者建立起对电流、电压、电阻、电容、电感等基本物理量的直观认识，并引入基尔霍夫定律、欧姆定律等核心理论，帮助读者理解电路的运行规律。接着，我们将逐步深入到交流电路的分析，包括正弦稳态分析、RLC串联与并联电路的阻抗特性、谐振现象等，这是理解更复杂电路系统的关键。此外，对于电路中常用的分析方法，如节点电压法、网孔电流法、戴维南定理和诺顿定理等，本书都将进行详细的阐述和例题分析，使读者能够熟练运用这些工具来解决实际问题。 在掌握了基础电路理论之后，本书将聚焦于现代电子元器件的介绍。我们精选了在当前电子设计中扮演着核心角色的各类元器件，并对其进行深入剖析。 首先，半导体二极管部分，我们将从PN结的形成原理开始，详细讲解其单向导电性、不同偏置下的工作状态，以及肖特基二极管、稳压二极管、光电二极管等特殊类型二极管的构造、特性和典型应用，例如在整流、滤波、稳压、信号检测等电路中的作用。 随后，三极管（BJT）与场效应管（FET）将是重点介绍的对象。对于双极结型晶体管（BJT），我们将从其PNP或NPN结构出发，阐述其电流放大作用的原理，详细介绍共射、共集、共基三种基本放大组态的特点、输入输出特性曲线，以及如何在不同工作区域（截止区、放大区、饱和区）下进行分析和设计。对于场效应管（FET），我们将重点讲解结型场效应管（JFET）和绝缘栅型场效应管（MOSFET）的工作原理，包括栅源电压对漏极电流的控制机制、不同类型MOSFET（N沟道、P沟道，增强型、耗尽型）的结构和特性，以及其在开关和放大电路中的优势。我们将深入探讨晶体管的偏置电路设计，以确保其工作在所需的区域，并分析其在放大、开关等基本功能中的实现。 集成电路是现代电子技术的核心，本书将对此进行详尽的介绍。我们将从运算放大器（Op-Amp）的内部结构和理想模型入手，深入讲解其差动输入、虚短、虚断等关键特性，并列举大量经典应用电路，如同相比例、反相比例、加法器、减法器、积分器、微分器、电压比较器等，展示运算放大器在信号处理、模拟计算等领域的强大能力。此外，我们还将介绍常用的专用集成电路，例如定时器IC（如NE555）、电压调整器IC（如78XX系列、LM317）等，阐述它们的基本原理和实用电路设计。 传感器与执行器作为实现电子系统与物理世界交互的关键，本书也将进行专题介绍。我们将覆盖多种类型的传感器，包括温度传感器（如NTC/PTC热敏电阻、LM35）、光传感器（如光敏电阻、光电耦合器）、压力传感器、位移传感器等，讲解它们的工作原理、输出信号特性以及在不同应用场景下的选型。同时，我们将介绍常见的执行器，如继电器、电磁阀、步进电机、伺服电机等，重点讲解如何通过电子电路驱动这些执行器，实现对外部设备的控制。 滤波器电路是信号处理中不可或缺的组成部分。本书将详细介绍滤波器的工作原理，包括低通、高通、带通、带阻滤波器等类型，并从基本概念出发，讲解RC、RL、RLC无源滤波器以及有源滤波器的设计方法，包括巴特沃斯、切比雪夫等滤波器逼近的类型，帮助读者理解如何根据特定信号处理需求设计合适的滤波器。 电源电路是电子系统的“血液”，本书将对此进行深入的探讨。我们将从交流电的变压、整流（半波、全波、桥式）、滤波（电感滤波、电容滤波）等基本单元出发，逐步讲解线性稳压电源和开关稳压电源的原理。对于线性稳压电源，我们将分析其基本稳压原理以及常见的稳压集成电路应用。对于开关稳压电源，我们将介绍其基本拓扑结构，如降压（Buck）、升压（Boost）、升降压（Buck-Boost）等，并简要阐述其工作模式和设计要点，帮助读者理解如何设计高效、稳定的电源解决方案。 数字电子电路基础虽然本书更侧重于模拟电路和元器件，但为了完整性，我们将简要介绍数字电子电路的基本概念，包括逻辑门（与、或、非、与非、或非、异或、同或）的原理和真值表，以及基本的组合逻辑和时序逻辑电路（如触发器、计数器）的简单介绍，为读者后续深入学习数字电路打下初步基础。 PCB设计与布线基础考虑到实际电子产品的实现离不开PCB（Printed Circuit Board）设计，本书将最后介绍PCB设计的基本流程和重要原则，包括元器件布局、布线规则、地线和电源线的处理、信号完整性等，并指导读者如何使用简单的EDA工具来完成PCB的初步设计，将电路原理图转化为可制造的印制电路板。 本书的编写过程中，我们注重理论知识的严谨性，同时融入了大量实际应用案例和设计指导，并提供了丰富的例题和习题，帮助读者巩固所学知识。我们相信，通过对本书的学习，读者将能够建立起坚实的电路基础理论，深刻理解各类现代电子元器件的工作原理和应用特性，并初步掌握电子电路的设计与实现方法，为在电子工程、嵌入式系统开发、物联网技术等相关领域的研究与实践打下坚实的基础。无论是初学者入门，还是已有一定基础希望系统提升的工程师，本书都将是一本极具价值的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计很别致，感觉不像一般的教科书，更像是一本可以放在书架上细细品读的专业参考书。我对工业电源和变频器技术有着浓厚的兴趣，特别是它们在提高工业自动化水平和节能降耗方面的作用。我总觉得，现代工业的“心脏”离不开强大的电力电子驱动，而变频器作为一种能够精确控制电机转速和转矩的设备，其重要性不言而喻。我非常想了解，在不同类型的工业负载下，比如泵、风机、传送带等，是如何选择和配置变频器的，以及如何通过优化控制参数来达到最佳的节能效果。我尤其关注那些能够提高效率、降低损耗的设计技术，比如多电平技术、软开关技术等。如果这本书能深入讲解一下这些技术在实际应用中的优势，并且提供一些相关的设计和调试经验，那就太有价值了。我还在想，它会不会涉及到一些高功率密度、高可靠性的电源设计，比如在航空航天、轨道交通等极端环境下应用的电力电子设备，这些领域对技术的要求可是非常高的。

评分☆☆☆☆☆

看到这本书的厚度，我心里就踏实了不少，感觉里面应该涵盖了很多内容。我对智能电网和分布式能源系统特别感兴趣，特别是它们如何通过电力电子技术实现高效、稳定的运行。我一直觉得，未来的能源体系一定是高度互联和智能化的，而电力电子在其中扮演着至关重要的角色。我非常想了解，在分布式发电，比如光伏、风电等接入电网时，是如何通过电力电子接口实现平滑接入、功率预测和电能质量的保障的。另外，储能技术也是我关注的重点，特别是锂电池储能系统，如何通过电力电子变换器来实现充放电控制，以及如何与电网进行协调，保证电网的稳定运行。这本书如果能详细介绍一下能量管理系统（EMS）的设计原理，以及如何在微电网中实现并网和离网的无缝切换，那对我来说简直是福音。我特别期待书中能有一些实际工程案例，能够展示这些复杂系统是如何构建和运行的，这样我才能更好地理解理论在实际中的应用。

评分☆☆☆☆☆

哇，这本书的封面设计就很有吸引力！那种深邃的蓝色背景，加上硬朗的字体，一看就感觉是那种内容扎实、技术含量很高的专业书籍。我刚拿到手里的时候，就迫不及待地翻开了，里面的排版也很舒服，不是那种密密麻麻的小字，看起来很清晰，这一点对于我这种需要长时间阅读的读者来说，简直太友好了。我本身是对一些新的能源技术，比如太阳能、风能的并网技术特别感兴趣，总觉得这些领域未来发展潜力巨大，而且和我们日常生活也息息相关。我一直想找一本能系统地介绍这些前沿技术，并且能讲清楚它们背后的原理的书。我尤其关注那些能够将理论知识和实际应用相结合的例子，因为我更喜欢看到具体的设计方案和成功案例，这样才能更好地理解和掌握。如果这本书能在这方面有所突破，让我对这些新能源的转化和利用有更深入的认识，那就太棒了。我还在好奇它会不会涉及一些最新的电力电子器件，比如碳化硅（SiC）或者氮化镓（GaN）之类的，因为我知道这些新型半导体材料正在改变着电力电子的发展方向，它们在提高效率、减小体积方面都有显著优势。我期待它能带我领略一下这些“黑科技”的魅力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的包装看起来就很有质感，纸张的厚实度以及印刷的清晰度都让我感到很满意。我一直对电机的控制理论很着迷，尤其是无刷直流电机（BLDC）和永磁同步电机（PMSM）在各种应用中的优化控制。我总觉得，虽然电机本身是机械结构，但最终的性能和效率很大程度上取决于它背后的电力电子驱动和控制算法。我特别想了解，在一些复杂的工况下，比如电动汽车的爬坡、高速行驶，或者工业机器人需要精准定位的时候，是如何通过精确的电流和电压控制来实现最佳性能的。如果这本书能够深入探讨一些先进的控制策略，比如滑模变结构控制、模型预测控制，或者更直观地解释一下矢量控制和直接转矩控制的原理，并给出一些实际的电路实现方案，那就太给力了。我希望它能让我从“知道有这么回事”到“真正理解为什么这样做，以及如何去做”。我还对功率因数校正（PFC）技术很感兴趣，尤其是在各种电源适配器和逆变器中，如何有效地提高功率因数，减少谐波污染，这不仅是技术的要求，也是环保的需要。如果这本书能在这方面提供一些实用的解决方案和设计思路，我一定会非常受益。

评分☆☆☆☆☆

这本图书的外观设计很专业，那种沉静的蓝色和银色的字体搭配，显得很有深度。我一直对电动汽车（EV）的电力电子技术很着迷，特别是它在续航里程、充电速度和驾驶体验方面所起到的关键作用。我非常想知道，在电动汽车的动力系统中，电力电子是如何实现高压直流电到交流电的转换，驱动电机高速旋转的。这本书如果能详细介绍一下车载充电器（OBC）、DC/DC转换器、电机控制器等核心电力电子部件的工作原理，以及它们在提高效率、降低发热、延长电池寿命方面的设计思路，那对我来说绝对是宝藏。我还在思考，随着快充技术的不断发展，如何在保证安全的前提下，实现更快的充电速度，这背后一定涉及很多电力电子的创新。我期待书中能有一些关于高压直流母线技术、电池管理系统（BMS）与电力电子的协同工作，以及未来电动汽车电力电子技术发展趋势的探讨，这样我才能更全面地理解这个正在飞速发展的领域。