《电力电子电路设计 钟炎平》

前 言Preface

电力电子技术是一门涵盖电力技术、电子技术,控制技术等多学科互相渗透的边缘性,综合性技术学科。电力电子技术以电能变换作为研究对象,利用功率半导体器件,按照一定的工作模式,对电能进行变换和控制,包括电压(电流)大小、频率、波形、相位的变换和控制。电力电子技术的研究内容包括交流一直流、直流一直流,直流一交流,交流一交流的变换技术。无论对电能进行何种形式的变换,都是依据一定的电路形式进行的,这些电路包括了控制电路、驱动电路、缓冲电路,以及承受大功率的主电路等,把它们一并称为电力电子电路。本书从设计的角度,介绍了电力电子技术中各部分组成电路的设计方法,力求实用。主要包括四部分内容。第一部分为电力电子器件的特性及其驱动和缓冲电路设计(第1章),第一部分为直流一直流变换器设计(第2、3、4、5、6章),第三部分为直流一交流变换器设计(第7、8、9章),第四部分为基本的谐波抑制和无功补偿电路设计(第10章)。各部分的主要内容均包括主电路结构的选择、功率器件的选取、控制电路设计、驱动和保护电路设计、变压器设计及元件参数的计算等内容。重点在第二、第三两部分内容。

本书不是一本系统、全面介绍电力电子技术的基本原理、基本电路的教科书。电力电子技术包含的内容很多,由于篇幅的限制,除本书所涉及的内容外,对其他电力电子电路没有进行介绍。即使在所涉及的内容中,也没有面面俱到,而是有选择性地突出了重点的、相信会是读者感兴趣的内容。

钟炎平同志编写了第2~6章,陈耀军同志编写了第7~10章,赖向东同志编写了第1章全书由钟炎平同志任主编,负责全书的统稿工作。

作者对本书所引用的参考文献的编著者表示衷心感谢。

在本书的出版过程中,得到华中科技大学出版社有关编辑的大力支持,为本书的审校作了大量深人细致的工作,在此表示感谢!

由于作者水平有限,书中难免有错误和疏漏之外,敬请读者批评指正。

作者

2009年9月于空军雷达学院 

第1章电力电子电路中的基本元器件

1.1 功率二极管

1.1.1结构与工作原理

1.1.2特性与参数

1.1.3快恢复功率二极管申

1.1.4基本应用

1.1.5 缓冲与保护

1.2大功率晶体管

1.2.1 结构与工作原理

1.2.2特性与参数

1.2.3驱动电路

1.2.4缓冲与保护

1.3功率场效应晶体管

1.3.1结构与工作原理

1.3.2特性与参数

1.3.3 驱动电路

1.4绝缘栅极双极型晶体管

1.4.1 结构与工作原理

1.4.2特性与参数

1.4.3驱动电路

1.4.4 缓冲与保护电路

1.5智能功率模块

1.5.1 工作原理

1.5.2 基本性能当量设计与思考一

第2章硬开关直流变换器设计零用等

2.1降压型变换器设计

2.1.1 主电路结构及工作原理

2.1.2 器件选择与参数计算

2.2升压型变换器设计

2.2.1主电路结构及工作原理

2.2.2器件选择与参数计算

2.3 降压-升压型变换器设计

2.3.1 主电路结构及工作原理

2.3.2 器件选择与参数计算

2.4 单端正激变换器设计

2.4.1 主电路结构及工作原理

2.4.2 器件选择与参数计算

2.4.3 其他正激变换器由

2.5单端反激变换器设计

2.5.1 主电路结构及工作原理

2.5.2器件选择与参数计算市

2.5.3 设计中应注意的事项

2.6推挽变换器设计

2.6.1电路结构及工作原理

2.6.2变压器的磁芯偏磁

2.6.3器件选择与参数计算

2.7半桥变换器设计

2.7.1主电路及工作原理

2.7.2 器件选择与参数计算

2.8全桥变换器

2.8.1 主电路结构及工作原理

2.8.2偏磁及其抑制

2.8.3 器件选择与参数计算

2.9高频功率变压器的设计

2.9.1 正激式变换器的高频变压器设计

2.9.2 反激式变换器的高频变压器设计

2.9.3 推挽式、桥式电路的高频变压器设计

设计与思考二

第3章软开关直流变换器设计

3.1 软开关技术概述

3.1.1硬开关及其局限性

3.1.2 软开关技术的实现策略

3.1.3 软开关技术的分类

3.2准谐振变换器

3.2.1 零电流和零电压谐振开关

3.2.2 零电流开关准谐振变换器

3.2.3 零电压开关准谐振变换器

3.3 零开关PWM变换器

3.3.1 ZCS PWM 变换器

3.3.2 ZVS PWM 变换器

3.4 零转换PWM 变换器

3.4.1 零电压转换PWM 变换器

3.4.2零电流转换PWM变换器

3.5 PWM软开关全桥变换器

3.5.1 移相控制ZVSPWM全桥变换器

3.5.2 移相控制ZVZCSPWM全桥变换器

第4章直流变换器控制电路设计

4.1 电压型PWM集成控制器

4.1.1 基本组成、型号及特点

4.1.2SG3525A/3527A型PWM集成控制器

4.1.3 TL494型PWM集成控制器

4.2电流型PWM集成控制器

4.2.1 工作原理、型号及特点

4.2.2 单端输出电流型控制芯片UC3842

4.3PFM集成控制器

4.3.1型号及其特点

4.3.2UCX860的内部结构和基本特性

4.3.3 UCX861~UCX868的内部结构和基本特性

4.4移相式全桥PWM集成控制器

4.4.1那号及其特点

4.4.2UC3875 移相式集成控制器面

4.4.3UC3879 移相式集成控制器由4.4.4 UC3879与UC3875的比较

4.4.4 UC3879与UC3875的比较

4.5集成控制器中的误差放大器

4.6数字控制技术

4.6.1 数字控制概述

4.6.2 单片机在电源中的应用

4.6.3 单片机的控制方式

设计与思考四·

第5章开关电源中的其他功能电路设计

5.1 输人软启动电路重备业由

5.1.1 由晶闸管组成的输入软启动电路

5.1.2 由继电器组成的输入软启动电路

5.2电流信号的取样检测电路

5.2.1 电流信号取样的基本模式

5.2.2 电流信号取样的主要方法

5.3开关电源的保护电路

5.3.1 输入电压的检测与保护电路

5.3.2过流保护电路

5.3.3过热保护电路

5.4 提高开关稳压电源效率

5.4.1 开关电源效率降低的原因

5.4.2 提高开关电源效率的主要措施

5.5 开关电源的噪声及其抑制

5.5.1噪声的产生

5.5.2噪声的传递方式

5.5.3噪声的抑制

5.5.4 噪声抑制实例分析

第6章直流开关稳压电源系统设计

6.1 直流开关稳压电源的组成、特点和分类

6.1.1 直流开关稳压电源的组成和特点

6.1.2 开关稳压电源的分类事

6.2开关稳压电源的主要技术指标

6.3开关稳压电源的系统设计

6.3.1 主电路形式的选择

6.3.2脉宽调制器工作点

6.3.3功率开关器件的选择中

6.3.4变换器工作频率的选择

6.3.5其他部分电路的设计

6.3.6开关电源的调试

6.4 27V硬开关直流电源设计

6.4.1 技术指标

6.4.2 电路设计

6.5 48V/10A软开关直流电源设计

6.5.1 电源的主要技术指标

6.5.2主电路设计

6.5.3控制电路及保护电路中

6.5.4驱动电路

6.5.5电流检测电路

6.5.6参数设计

6.5.7 本电源的特色

设计与思考六…

第7章逆变器主电路结构及原理分析

7.1 单相方波逆变器

7.1.1单相推挽式方波逆变器

7.1.2 单相桥式方波逆变器

7.2单相正弦脉宽调制技术

7.2.1 几个基本概念

7.2.2 双极性SPWM

77.2.3 单极性SPWM

7.2.4单极倍频SPWM

7.3 三相逆变器

7.3.1 三相桥式方波逆变器

7.3.2 三相SPWM逆变器

7.4 输出滤波器的设计

7.4.1 常用滤波器结构及工作原理

7.4.2 IC低通滤波器截止频率的确定

7.4.3 LC滤波器基于无功功率最小的设计

7.4.4 滤波器对逆变器工作电流及输出电压的影响

第8章逆变器控制电路设计

8.1 SPWM 波产生方法

88.1.1采样方法

8.1.2模拟SPWM波的实现

8.1.4全数字SPWM实现

8.2 逆变电源控制系统设计

8.2.1 逆变电源常用控制方法

8.2.2 PID控制原理及其实现

8.2.3 控制系统检测电路、保护电路及抗干扰设计

设计与思考八

第9章逆变电源系统设计

9.1 逆变电源组成及性能指标

9.1.1 逆变电源组成用

9.1.2 逆变电源的性能指标出

9.2 三相400Hz逆变电源设计

49.概述

9.2.2主电路设计

9.2.3控制、驱动电路设计

9.2.4 系统软件设计

9.3 几种逆变电源的设计方案

9.3.1 一种简单实用的太阳能逆变器

9.3.2 -种单相正弦车载电源

9.3.3 一种多功能输出开关电源

设计与思考九

第10章谐波抑制与无功补偿

10.1无功补偿和谐波抑制技术

10.1.1 无功功率和谐波的检测技术

10.1.2一种基于单片机的无功补偿控制器的设计

10.1.3 电能质量调节器(UPQC)

10.2单相功率因数校正…

10.2.1 有源功率因数校正器的工作原理

10.2.2 UC3854/UC3855 原理及其应用

10.2.3 功率因数校正器UCC28019及其应用

设计与思考十

参考文献