電力電子技術及應用項目教程（第3版）

目錄
項目1 晶閘管………………………1
項目情境：晶閘管導通實驗………………2
項目資訊1 普通晶閘管 …………………3
1.1 普通晶閘管的結構 ………………3
1.1.1 晶閘管的外部結構……………3
1.1.2 晶閘管的內部結構……………5
1.2 晶閘管的工作原理 ………………6
1.3 普通晶閘管的測量 ………………7
1.4 普通晶閘管的特性 ……………10
1.4.1 陽極伏安特性………………10
1.4.2 門極伏安特性………………11
1.5 晶閘管的主要參數 ……………11
1.5.1 電壓參數……………………12
1.5.2 電流參數……………………13
1.5.3 晶閘管的動態參數…………15
1.6 晶閘管的分類及型號 …………16
1.6.1 晶閘管的分類………………16
1.6.2 晶閘管的型號………………16
項目資訊2 晶閘管主電路 ……………17
1.7 晶閘管的保護 …………………17
1.7.1 過電壓保護…………………17
1.7.2 過電流保護…………………20
項目資訊3 晶閘管的應用實踐 ………22
1.8 晶閘管的容量擴展 ……………22
1.9 日常使用與維護 ………………24
1.10 常見故障及原因 ………………25
1.11 晶閘管的查表選擇法 …………25
項目實訓 對晶閘管的認識 ……………26
網上學習…………………………………29
思考題與習題 ……………………………29

項目2 可控整流器…………………32
項目情境：可控整流器的簡單應用 ……33
項目資訊1 單相可控整流電路 ………36
2.1 單相半波可控整流電路 ………36
2.1.1 電阻性負載分析……………36
2.1.2 電感性負載分析……………38
2.1.3 續流分析……………………41
2.2 單相全波可控整流電路 ………44
2.2.1 電路結構特點………………44
2.2.2 電阻性負載分析……………44
2.2.3 電感性負載分析……………45
2.2.4 續流分析……………………47
2.3 單相全控橋式可控整流電路 …47
2.3.1 電路結構特點………………47
2.3.2 電阻性負載分析……………48
2.3.3 電感性負載分析……………49
2.3.4 續流分析……………………50
2.4 單相半控橋式可控整流電路 …52
2.4.1 電路結構特點………………52
2.4.2 電阻性負載分析……………54
2.4.3 電感性負載分析……………55
項目資訊2 三相可控整流電路 ………59
2.5 三相半波不可控整流電路 ……60
2.6 三相半波可控整流電路 ………61
2.6.1 電阻性負載分析……………61
2.6.2 電感性負載分析……………66
2.6.3 續流分析……………………69
2.6.4 共陽極三相半波可控整流電路…………………………70
2.7 三相全控橋式可控整流電路 …71
2.7.1 電路結構特點………………72
2.7.2 α =0°時的電路工作分析……73
2.7.3 電阻性負載分析……………75
2.7.4 電感性負載分析……………78
2.7.5 續流分析……………………80
2.8 三相半控橋式可控整流電路 …81
2.8.1 電路結構特點………………81
2.8.2 電阻性負載分析……………81
2.8.3 電感性負載分析……………84
2.8.4 電感性負載並接續流 二極管………………………84
項目資訊3 晶閘管觸發電路 …………85
2.9 觸發電路概述 …………………85
2.10 單結晶體管觸發電路 …………89
2.10.1 單結晶體管的結構………89
2.10.2 單結晶體管的測量………89
2.10.3 單結晶體管的伏安特性……90
2.10.4 單結晶體管自激振盪 電路………………………92
2.10.5 具有同步環節的單結 晶體管觸發電路…………94
2.11 同步電壓為鋸齒波的晶閘管 觸發電路 ………………………97
2.11.1 脈沖形成與放大環節……98
2.11.2 鋸齒波形成與脈沖移相 環節………………………99
2.11.3 雙窄脈沖形成環節………102
2.11.4 強觸發環節………………103
2.11.5 脈沖封鎖環節……………103
2.12 集成化晶閘管移相觸發電路 …104
2.12.1 KC04移相觸發器…………104
2.12.2 KC42 脈沖形成器…………105
2.12.3 KC41六路雙脈沖 形成器……………………106
2.12.4 由集成元件組成三相觸發電路…………………107
2.12.5 數字觸發電路……………108
項目資訊4 可控整流器的應用實踐 …109
項目實訓 單結晶體管觸發器的製作訓練 …………………………112
網上學習…………………………………120
思考題與習題 ……………………………121

項目3 有源逆變器………………124
項目情境：高壓直流輸電的視頻播放 …125
項目資訊 有源逆變及其應用 …………125
3.1 晶閘管裝置與直流電機間的能量傳遞 ………………………125
3.2 有源逆變的工作原理 …………126
3.3 逆變角的確定 …………………127
3.4 常用的有源逆變電路 …………129
3.4.1 單相全控橋式有源逆變電路…………………………129
3.4.2 三相半波有源逆變電路……130
3.4.3 三相橋式有源逆變電路……132
3.5 逆變失敗及最小逆變角的確定 …132
3.5.1 逆變失敗的原因……………132
3.5.2 最小逆變角的確定及限制方法…………………………135
3.6 繞線轉子異步電動機的串級調速 ……………………………136
3.7 直流高壓輸電 …………………137
項目實訓 對晶閘管串級調速裝置的基本認識 ……………………139
網上學習…………………………………141
思考題與習題……………………………142

項目4 全控型電力電子器件……143
項目情境：可關斷晶閘管的通斷實驗…144
項目資訊 電力電子器件………………144
4.1 電力電子器件概述 ……………144
4.1.1 電力電子器件的主要特徵…………………………144
4.1.2 電力電子器件的分類………145
4.1.3 電力電子器件的特點、性能及應用場合……………146
4.2 可關斷晶閘管 …………………147
4.2.1 內部結構……………………147
4.2.2 工作原理……………………147
4.2.3 主要特性……………………148
4.2.4 主要參數……………………149
4.2.5 門極驅動電路………………149
4.2.6 可關斷晶閘管的測量………149
4.3 電力晶體管 ……………………150
4.3.1 基本結構……………………150
4.3.2 工作原理……………………150
4.3.3 分類…………………………151
4.3.4 主要特性……………………152
4.3.5 主要參數……………………152
4.3.6 二次擊穿與安全工作區……153
4.3.7 驅動電路與保護……………154
4.4 功率場效應晶體管 ……………156
4.4.1 基本結構和工作原理………156
4.4.2 靜態特性……………………157
4.4.3 主要參數……………………157
4.4.4 安全工作區…………………158
4.4.5 柵極驅動電路………………158
4.4.6 功率場效應管模塊…………160
4.4.7 主要特點……………………160
4.5 絕緣柵雙極型晶體管 …………160
4.5.1 基本結構……………………161
4.5.2 工作原理……………………161
4.5.3 主要特性……………………162
4.5.4 鎖定效應……………………163
4.5.5 主要參數……………………163
4.5.6 安全工作區…………………163
4.5.7 柵極驅動電路………………164
項目實訓 對全控型電力電子器件的基本認識 ……………………165
網上學習…………………………………167
思考題與習題 ……………………………167

項目5 變頻器……………………169
項目情境：認識變頻器 …………………170
項目資訊 變頻器概述 …………………171
5.1 變頻器的結構 …………………172
5.2 變頻器的銘牌 …………………176
5.3 主要參數 ………………………178
5.4 工作原理 ………………………179
5.5 運行模式 ………………………182
5.6 變頻器的監視模式 ……………183
5.7 功能參數預置 …………………184
5.8 多段速控制 ……………………187
5.9 PLC以模擬量方式控制變頻器 …189
5.10 PLC以RS-485通信方式控制變頻器 ……………………193
項目實訓 變頻器操作訓練 ……………199
網上學習…………………………………211
思考題與習題 ……………………………211

項目6 直流斬波器………………212
項目情境：直流電動機調速控制的視頻播放 ……………………213
項目資訊1 直流斬波器的工作原理 …213
6.1 直流斬波器概述 ………………213
6.2 直流斬波器的基本電路 ………215
6.2.1 降壓斬波器…………………215
6.2.2 升壓斬波器…………………215
6.2.3 雙象限斬波器………………215
項目資訊2 直流斬波器在電力傳動中的應用 ……………………218
6.3 由降壓斬波器供電的直流電力拖動 ……………………………218
6.4 由降壓和升壓斬波器組合供電的直流電力拖動 …………219
6.5 可以四象限運行的斬波器供電直流電力拖動 ……………221
6.6 升壓斬波器在串級調速中的應用 ……………………………222
項目資訊3 直流變換器的PWM控制技術及應用 ………………223
6.7 直流PWM控制的基本原理及控制電路 ………………………223
6.8 直流PWM控制技術的應用 …224
6.8.1 直流電動機PWM控制……224
6.8.2 直流開關電源………………227
項目實訓 對直流調速器的認識………227
網上學習…………………………………228
思考題與習題……………………………228

項目7 交流變換器………………230
項目情境：認識雙色調光燈……………231
項目資訊 雙向晶閘管及其應用………233
7.1 雙向晶閘管 ……………………233
7.1.1 雙向晶閘管的結構…………233
7.1.2 雙向晶閘管的伏安特性……233
7.1.3 雙向晶閘管的觸發方式……234
7.1.4 雙向晶閘管的主要參數……234
7.1.5 雙向晶閘管的檢測…………235
7.1.6 雙向晶閘管的型號命名原則…………………………237
7.1.7 雙向晶閘管的選擇原則……237
7.2 交流調壓器 ……………………237
7.2.1 單相交流調壓電路…………237
7.2.2 三相交流調壓電路…………239
7.3 交流調功器 ……………………242
7.3.1 交流調功電路的基本原理…………………………242
7.3.2 交流調功電路的應用舉例…………………………243
7.4 交流無觸點開關 ………………244
7.5 固態繼電器 ……………………246
項目實訓 交流調壓技術講座…………247
網上學習…………………………………250
思考題與習題……………………………251
參考文獻…………………………252