自20世纪中期出现了大功率二极管及可控的晶闸管之后,电力电子技术就呈现出了蓬勃发展之势,不仅在国民经济的各个领城得到了成功的应用,而且也成为高等学校电气工程及其自动化、自动化或相关专业的一门重要专业基础课。特别是在全控型器件出现并采用了PWM控制技术之后,不仅使电力电子技术进入了超音频时代,而且还可以使现代控制技术应用于电力电子技术,进而产生了一系列性能卓越的新型电力变换器。这些新型电力电子变换器的出现及其控制方式的新发展和分析设计手段的新变化,都大大地丰富了电力电子教学的内容。面对如上形势,本科的电力电子技术及相关课程内容有必要进行重新梳理和改革。 鉴于电力电子技术内容的大量增加,及其相关高级分析理论和方法的产生和引入,完成电力电子技术的教育应分为本科和研究生教育两个阶段,故应编写本科用和研究生用两类教材。本科教学应倒重入门和打基础,其教学内容应以常用电力电子电路与变流技术的基本原理为主,适当介绍电力电子变换器的建模、控制等高级技术;研究生教育则应侧重在建模、电力电子技术控制以及电力电子热设计与电磁技术等方面,以使学生具有一定理论研究能力。因而在本科教材的编写上要掌握如下 几点:(1)以全控型器件电力电子变换电路为主线,以PWM控制技术为基础,重点介绍逆变及整流电路,适当削减晶闸管相控变换器的内容。(2)适当将空间矢量调制等较为高级,但在实际应用中已经或正在使用的技术引入本科教材。 (3)鉴于计算机仿真技术已成为学习、分析、设计电力电子电路的主要工具,故该技术应在本科教材中占有一定份量。基于上述思想,作者编写了本书。本书共分7章及2个附录。第1章概述,介绍了电力电子技术的基本概念、基本电路构成、核心器件及PWM技术基础。第2章电力电子器件,重点介绍了各种电力电子器件的结构、原理及应用。第3章交流一直流变换器,重点介绍了二极管整流器、晶闸管可控整流及有源逆变。第4章直流一直流变换器,重点介绍Buck、Boost和Buck/Boost变换器及其在电力拖动系统中的简单应用.与其他教材不同的是,本书在介绍两种基本变换器的同时,介绍了PWM脉冲发生及控制的相应技术。第5章直流一交流变换器,重点介绍了全控器件组成的PWM逆变器及其生成正弦波的原理,其特点是将空间电压矢量的内容贯穿在整个逆变器介绍过程之中。第6章交流一交流变换器,重点介绍了交流开关及其应用,并在后半部分介绍了交一交变频器。第7章软开关技术,重点介绍了软开关的概念及其具体实现电路。最后,为配合本书中的例题以及电力电子变换电路的实际应用,以附录的形式介绍了Matlab电路仿真及电力电子器件的触发与驱动。 本书在内容的阐述方法上,尽可能地规避了以简单罗列方式对现有变换器进行解析的讲述方法,而以应用需求为导向,沿现代PWM变换器及其理论的发展与演化的线索来讲述,潜移默化地引导学生对所学变换器拓扑的演化成因、历史渊源、工作原理以及改进方法进行科学的比较和分析,并通过高强度的仿真实验例题,训练学生在研究和探索中学习的方法,从而使他们在本科阶段就得到一定程度的研究型思维训练,以利于创新能力的提高。 本书由周京华、李正熙共同担任主编。第1章、第2章、第5章、第6章由周京华编写;第3章、第4章由李正熙编写;第7章及附录B由任哲编写;附录A由章小卫编写。全书由周京华统稿 本书的编写及出版受到北京市电气工程优秀教学团队、2013年北方工业大学校级教改重点项目、2012年北京市优秀人才项目、2009年北京市科技新星计划资助 在本书编写过程中,参考了国内外有关单位和学者的著作和文章,在此对这些文献的作者表示衷心的感谢。 由于时间仓促,以及作者水平有限,书中难免蔬漏和不妥之处,恳请读者批评指正。 编者 2012年12月 |
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