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第1章　电力电子器件基础1

1.1 基本概念1

1.2　半导体物理基础5

1.2.1　导体、半导体、绝缘体5

1.2.2　本征半导体、P型半导体、N型半导体6

1.2.3　PN结原理8

1.3 电力二极管13

1.3.1　电力二极管的基本特性14

1.3.2　电力二极管的基本应用15

1.4　晶闸管18

1.4.1　晶闸管的结构与工作原理18

1.4.2　晶闸管的基本特性20

1.4.3　晶闸管的驱动及保护25

1.5　门极可关断晶闸管（GTO）29

1.6 电力场效应晶体管（电力MOSFET）33

1.6.1 电力MOSFET的结构与工作原理33

1.6.2　电力MOSFET的特性与参数35

1.6.3　电力MOSFET使用中的保护措施39

1.7　绝缘栅双极型晶体管（IGBT）40

1.7.1　IGBT的工作原理与特性40

1.7.2　IGBT的门极驱动48

1.7.3　IGBT的使用与维护56

1.8　智能功率模块（IPM）70

第2章　相控整流技术基础73

2.1 基本概念73

2.1.1　整流电路的分类73

2.1.2　整流电路的一些基本概念73

2.1.3　可控整流电路的一般结构和特点74

2.1.4　整流电路的通用分析方法75

2.2　单相整流电路76

2.2.1　单相半波不可控整流电路76

2.2.2　单相半波可控整流电路77

2.2.3　单相桥式全控整流电路78

2.2.4　单相桥式半控整流电路83

2.3　三相整流电路85

2.3.1　三相半波可控整流电路85

2.3.2　三相桥式全控整流电路88

2.4　相控整流的滤波89

2.5　相控整流及有源逆变原理91

2.6　相控整流的触发电路95

2.7　整流电路的故障检测、维修方法97

2.7.1　相控整流常见故障原因分析97

2.7.2　相控整流故障判断方法99

第3章　直直变换技术基础101

3.1　直流斩波电路的工作原理102

3.1.1　直流斩波电路稳定性分析102

3.1.2　电感的伏秒平衡原理104

3.2　基本斩波电路106

3.2.1　降压变换器106

3.2.2　升压变换器110

3.2.3　升-降压变换器113

3.2.4　Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路117

3.3　多象限直流变换器120

3.3.1　桥臂式二象限直流变换器（A型变换器）121

3.3.2　混合桥式二象限直直变换器（B型变换器）122

3.3.3　四象限直直变换器（H型变换器）123

3.4　带隔离变压器的直直变换器123

3.4.1　隔离变压器123

3.4.2　各种带隔离变压器的直直变换电路127

3.5　斩波电路的控制方式135

3.6　动车组的直直变换器136

第4章　逆变技术基础140

4.1　无源逆变原理140

4.1.1　单相全桥电压型逆变电路142

4.1.2　三相桥式逆变电路144

4.2　脉冲宽度调制（PWM）的理论基础148

4.3　正弦脉冲宽度调制（SPWM）148

4.3.1　SPWM的基本原理148

4.3.2　SPWM调制的控制脉冲产生方法153

4.3.3　SPWM的调制方法155

4.3.4　三相SPWM逆变工作原理157

4.3.5　SPWM对脉宽调制的制约条件158

4.3.6　异步调制、同步调制及分段同步调制160

4.4 电压空间矢量PWM控制（SVPWM）163

4.4.1 电动机电压空间矢量的表示164

4.4.2　电动机电压空间矢量与磁链空间矢量的关系165

4.4.3　两点式电机逆变器的SVPWM166

4.5　逆变器的多重化171

4.6　两点式逆变器和三点式逆变器174

4.7　动车组的电机逆变器177

4.7.1 电机逆变器的结构组成及技术参数177

4.7.2　电机逆变器的传感及监控功能186

第5章　PWM脉冲整流器193

5.1　脉冲整流器的基本原理及分类193

5.1.1　交-直-交系统的相控式与斩控式整流及有源逆变方案193

5.1.2　PWM脉冲整流器的工作原理及分类195

5.2 电压型PWM脉冲整流器197

5.2.1　单相电压型PWM脉冲整流器主电路结构及工作原理197

5.2.2　主要方程式及相量图198

5.2.3　工作模式及能量关系200

5.2.4　三相电压型脉冲整流器主电路结构及工作原理202

5.2.5　脉冲整流器的升压模式203

5.2.6　单相脉冲整流器的控制204

5.3　两电平与三电平脉冲整流器207

5.4　动车组的脉冲整流器213

5.5　动车组变流器的检修方法226

第6章　软开关技术基础231

6.1　软开关的基本原理231

6.1.1　软开关的基本概念231

6.1.2　软开关的基本环节232

6.1.3　电感L和电容C的谐振工作原理233

6.1.4　软开关的种类236

6.2　动车组中常见的软开关的工作原理237

6.2.1　零电压开关PWM变换器（ZVS-PWM）237

6.2.2　零电流开关PWM变换器（ZCS-PWM）245

第7章　动车组主电路249

7.1 CRH1动车组主电路249

7.1.1　CRH1动车组主电路结构249

7.1.2　CRH1动车组牵引变流器250

7.2　CRH2动车组主电路252

7.2.1　CRH2动车组主电路结构252

7.2.2　CRH2动车组牵引变流器256

7.3 CRH3动车组主电路261

7.3.1　CRH3动车组主电路结构261

7.3.2　CRH3动车组牵引变流器263

7.4　CRH5动车组主电路268

7.4.1　CRH5动车组主电路结构268

7.4.2　CRH5动车组牵引变流器270

第8章　电磁兼容性基础277

8.1　电磁兼容概述278

8.2　电磁兼容的控制技术279

8.2.1　用电路和器件抑制电磁干扰280

8.2.2　滤波280

8.2.3　屏蔽283

8.2.4　搭接284

8.2.5　布线285

8.2.6　接地287

8.2.7　电气隔离296

8.2.8　静电防护300

附录A　动车组电力电子常用术语索引302

附录B　思考题307

参考文献309