本書以電力電子技術應用非常廣泛的5個實際案例為載體，由淺入深地介紹電力電子技術中的常用電力電子器件（晶閘管、雙向晶閘管、可關斷晶閘管、大功率晶體管、功率場效應晶體管、絕緣門極晶體管）的工作原理及特性、電力電子電路（單相和三相整流電路、交流調(diào)壓電路、逆變電路、直流斬波電路）的工作原理、晶閘管觸發(fā)電路（單結晶體管觸發(fā)電路、鋸齒波同步觸發(fā)電路、集成觸發(fā)器）、新型電力電子器件和光伏發(fā)電中的電力電子技術等內(nèi)容。 同時融入科技報國的家國情懷，求真務實、探索創(chuàng)新的科學精神，嚴謹細致、精益求精的工匠精神等元素，將價值塑造、知識傳授、能力培養(yǎng)融為一體。
本書可供高等職業(yè)院校的電氣自動化技術、電機與電器技術、高速鐵路動車組制造與維護、城市軌道交通車輛制造與維護、鐵道機車運用與維護等專業(yè)選用，也可供工程技術人員參考，并可作為培訓教材。
1. 本書為十四五職業(yè)教育國家規(guī)劃教材、十三五職業(yè)教育國家規(guī)劃教材、省級精品課配套教材。
2. 以典型電力電子電路調(diào)試過程組織教學內(nèi)容。
3. 以項目為載體，適合理論實踐一體化教學。
4. 構建立體化教學資源，提高教學效果。
5.配套任務工單小冊子。
徐立娟：教授、高級工程師、高級技師、維修電工高級考評員證。20年來一直致力于電力電子技術方面的研究，負責國家示范校重點專業(yè)建設、主持省級精品課程1門、省十一五教育規(guī)劃課題1項、主要參與兩門國家精品課程建設、主編公開出版教材3本、校本教材4本、參編教材4本、主審教材3本、公開發(fā)表論文10多篇，主持或參與應用技術研究項目5項 ，主編教材3部，其中十三五職業(yè)教育國家規(guī)劃教材1部。
緒 論 1
一、什么是電力電子技術 ........................... 1
二、電力電子技術的發(fā)展 ........................... 1
三、電力電子技術的主要功能 ................... 2
四、電力電子技術的應用 ........................... 2
五、本書的教學建議 ................................... 4
項目一 單相半波整流調(diào)光燈電路 5
任務一 晶閘管及其導通關斷條件測試 6
一、任務描述與目標 ................................... 6
二、相關知識 ............................................... 6
（一）晶閘管結構及導通關斷條件 .................... 6
（二）晶閘管的陽極伏安特性 .................... 9
（三）晶閘管的主要參數(shù) ....................9
（四）晶閘管命名及型號含義 ....................12
三、任務實施 ............................................. 13
（一）晶閘管測試 .................... 13
（二）晶閘管導通關斷條件測試....................14
四、總結與提升 ......................................... 16
（一）晶閘管好壞的判斷.................... 16
（二）晶閘管導通關斷原理....................17
（三）晶閘管的選擇 ....................17
五、習題與思考 ......................................... 18
任務二 單結晶體管及單結晶體管觸發(fā)電路
測試 19
一、任務描述與目標 ................................. 19
二、相關知識 ............................................. 19
（一）單結晶體管的結構及測試方法.................... 19
（二）單結晶體管伏安特性及主要參數(shù) .................... 22
（三）單結晶體管自激振蕩電路.................... 24
（四）單結晶體管觸發(fā)電路.................... 25
三、任務實施 ............................................. 26
（一）單結晶體管測試.................... 26
（二）單結晶體管觸發(fā)電路調(diào)試 ....................27
四、總結與提升 ......................................... 28
（一）單結晶體管觸發(fā)電路的移相范圍 .................... 28
（二）單結晶體管構成的其他觸發(fā)電路 .................... 29
（三）觸發(fā)電路元件的選擇.................... 30
五、習題與思考 ......................................... 31
任務三 單相半波可控整流電路調(diào)試 31
一、任務描述與目標 ................................. 31
二、相關知識 ............................................. 31
（一）單相半波可控整流電路結構 .................... 31
（二）單相半波可控整流電路電阻性負載工作原理 .................... 32
（三）單相半波可控整流電路電感性負載工作原理 .................... 35
三、任務實施 ............................................. 38
（一）單相半波可控整流電路電阻性負載調(diào)試 ....................38
（二）單相半波可控整流電路電感性負載調(diào)試 .................... 39
四、總結與提升 ......................................... 41
（一）單相半波可控整流電路電阻性負載相關參數(shù)計算.................... 42
（二）單相半波可控整流電路電感性負載相關參數(shù)計算 .................... 43
五、習題與思考 ......................................... 45
2
電力電子技術（第4 版）（微課版）（附任務工單）
項目二 單相橋式全控整流調(diào)光燈
電路 46
任務一 鋸齒波同步觸發(fā)電路調(diào)試 46
一、任務描述與目標 ................................. 46
二、相關知識 ............................................. 47
（一）鋸齒波同步觸發(fā)電路的組成 .................... 47
（二）鋸齒波同步觸發(fā)電路工作原理及波形分析 .................... 48
三、任務實施 ............................................. 49
四、總結與提升鋸齒波同步觸發(fā)
電路的其他環(huán)節(jié) ................................. 51
五、習題與思考 ......................................... 53
任務二 TCA785 集成觸發(fā)電路調(diào)試 53
一、任務描述與目標 ................................. 53
二、相關知識 ............................................. 53
（一）TCA785 介紹 .................... 53
（二）TCA785 集成觸發(fā)電路....................57
三、任務實施 ............................................. 58
四、總結與提升TCA785 構成寬頻率
范圍的單相晶閘管觸發(fā)器 ................. 60
五、習題與思考 ......................................... 61
任務三 單相橋式全控整流電路調(diào)試 61
一、任務描述與目標 ................................. 61
二、相關知識 ............................................. 62
（一）單相橋式全控整流電路結構 .................... 62
（二）單相橋式全控整流電路電阻性負載工作原理 .................... 62
（三）單相橋式全控整流電路電感性負載工作原理 .................... 64
（四）單相橋式全控整流電感性負載接續(xù)
流二極管電路工作原理 .................... 65
三、任務實施 ............................................. 66
（一）單相橋式全控整流電路電阻性負載調(diào)試 .................... 66
（二）單相橋式全控整流電路電阻電感性負載調(diào)試 ....................68
四、總結與提升 ......................................... 70
（一）單相橋式全控整流電路電阻性負載相關參數(shù)計算 .................... 70
（二）單相橋式全控整流電路電阻電感性負載不接續(xù)流二極管相關參數(shù)計算 .................... 71
（三）單相橋式全控整流電路電阻電感性
負載接續(xù)流二極管相關參數(shù)計算.................... 71
五、習題與思考 ......................................... 72
項目三 單相交流調(diào)壓調(diào)光燈電路 74
任務一 雙向晶閘管及其測試 74
一、任務描述與目標 ................................. 74
二、相關知識 ............................................. 75
（一）雙向晶閘管的結構及測試方法 ....................75
（二）雙向晶閘管的特性與主要參數(shù) .....................76
（三）雙向晶閘管的觸發(fā)方式..................... 79
（四）雙向晶閘管命名及型號含義 ..................... 79
三、任務實施 ............................................. 80
四、總結與提升 ......................................... 81
（一）普通晶閘管和雙向晶閘管的判別..................... 81
（二）雙向晶閘管的觸發(fā)原理.....................81
五、習題與思考 ......................................... 82
任務二 單相交流調(diào)壓電路調(diào)試 82
一、任務描述與目標 ................................. 82
二、相關知識 ............................................. 83
（一）雙向晶閘管觸發(fā)電路 ..................... 83
（二）單相交流調(diào)壓電路..................... 85
三、任務實施 ............................................. 88
（一）雙向晶閘管實現(xiàn)的單相交流調(diào)壓電路調(diào)試 ..................... 88
（二）普通晶閘管反并聯(lián)實現(xiàn)的單相交流調(diào)壓電路調(diào)試 ..................... 89
四、總結與提升 ......................................... 91
（一）電阻電感性負載時阻抗角的確定 ..................... 91
（二）電阻電感性負載時參數(shù)計算..................... 91
五、習題與思考 ......................................... 92
項目四 同步電機勵磁電源電路 93
任務一 三相集成觸發(fā)電路調(diào)試 94
一、任務描述與目標 ................................. 94
二、相關知識 ............................................. 94
（一）KC04 移相集成觸發(fā)器 .....................94
（二）KC41C 六路雙脈沖形成器 ..................... 95
（三）由KC04、KC41C 組成的三相集成觸發(fā)電路 ..................... 96
三、任務實施 ............................................. 97
四、總結與提升 ....................................... 100
（一）TC787 和TC788 集成觸發(fā)器簡介 .....................100
（二）TC787/TC788 內(nèi)部結構及工作原理 ..................... 101
五、習題與思考 ....................................... 102
任務二 三相半波可控整流電路調(diào)試 102
一、任務描述與目標 ............................... 102
二、相關知識 ........................................... 103
（一）三相半波可控整流電路電阻性負載
工作原理及參數(shù)計算 ..................... 103
（二）三相半波可控整流電路大電感負載
工作原理及參數(shù)計算..................... 106
（三）三相半波可控整流電路大電感性負載接續(xù)流二極管時的工作原理及參數(shù)計算 .....................108
三、任務實施 ........................................... 109
四、總結與提升 ....................................... 111
（一）共陽極的三相半波可控整流電路的工作原理 ..................... 111
（二）三相半波可控整流電路常見故障分析 .....................112
五、習題與思考 ....................................... 113
任務三 三相橋式全控整流電路調(diào)試 113
一、任務描述與目標 ............................... 113
二、相關知識 ........................................... 113
（一）三相橋式全控整流電路電阻性負載
的工作原理及參數(shù)計算 113
（二）三相橋式全控整流電路大電感負載
不接續(xù)流二極管時的工作原理及參
數(shù)計算 117
（三）三相橋式全控整流電路大電感負載
接續(xù)流二極管時的工作原理及參數(shù)
計算 118
三、任務實施 ........................................... 119
四、總結與提升 ....................................... 121
（一）觸發(fā)電路與主電路電壓的
同步 121
（二）三相橋式全控整流電路常見故障
分析 123
（三）整流電路的保護 124
五、習題與思考 ....................................... 126
任務四 三相橋式全控有源逆變電路
調(diào)試 127
一、任務描述與目標 ............................... 127
二、相關知識 ........................................... 127
（一）有源逆變的工作原理 127
（二）逆變失敗與逆變角的限制 129
（三）三相橋式全控有源逆變電路 131
三、任務實施 ........................................... 132
四、總結與提升 ....................................... 133
（一）晶閘管直流電機可逆拖動系統(tǒng)
概述 133
（二）邏輯控制無環(huán)流可逆電路 134
（三）有環(huán)流反并聯(lián)可逆系統(tǒng) 135
五、習題與思考 ....................................... 137
項目五 開關電源電路 138
任務一 GTR、Power MOSFET、IGBT、
GTO 及其測試 139
一、任務描述與目標 ............................... 139
二、相關知識 ........................................... 139
（一）GTR 139
（二）Power MOSFET 146
4
電力電子技術（第4 版）（微課版）（附任務工單）
（三）IGBT 150
（四）GTO 154
三、任務實施 ........................................... 158
四、習題與思考 ....................................... 160
任務二 DC/DC 變換電路調(diào)試 160
一、任務描述與目標 ............................... 160
二、相關知識 ........................................... 161
（一）DC/DC 變換電路的工作
原理 161
（二）開關狀態(tài)控制電路 164
（三）其他電路 169
三、任務實施 ........................................... 169
四、總結與提升軟開關技術 ........... 171
五、習題與思考 ....................................... 174
項目六 中頻感應加熱電源電路 175
任務一 中頻感應加熱電源 175
一、任務描述與目標 ............................... 175
二、相關知識 ........................................... 176
（一）感應加熱的原理與發(fā)展歷史 176
（二）中頻感應加熱電源的用途 177
（三）中頻感應加熱電源的組成 178
三、習題與思考 ....................................... 181
任務二 數(shù)字移相觸發(fā)電路 181
一、任務描述與目標 ............................... 181
二、相關知識 ........................................... 181
（一）數(shù)字移相觸發(fā)電路組成 181
（二）數(shù)字移相觸發(fā)電路工作原理 182
三、任務實施 ........................................... 184
四、總結與提升基于單片機的晶閘管
觸發(fā)電路 ........................................... 186
五、習題與思考 ....................................... 189
任務三 中頻感應加熱電源主電路
調(diào)試 189
一、任務描述與目標 ............................... 189
二、相關知識 ........................................... 189
（一）逆變的基本概念和換流方式 189
（二）單相并聯(lián)諧振逆變電路 191
（三）逆變觸發(fā)電路 192
（四）逆變主電路的啟動與保護 195
三、任務實施 ........................................... 198
四、總結與提升 ....................................... 201
（一）單相串聯(lián)諧振逆變電路 201
（二）中頻感應加熱電源常見故障的
診斷 202
五、習題與思考 ....................................... 204
項目七 變頻器逆變電路 205
任務一 認識變頻器 205
一、任務描述與目標 ............................... 205
二、相關知識 ........................................... 205
（一）變頻器的用途 205
（二）變頻器的基本結構 206
（三）變頻器主電路結構 207
三、習題與思考 ....................................... 212
任務二 脈寬調(diào)制型逆變電路調(diào)試 213
一、任務描述與目標 ............................... 213
二、相關知識 ........................................... 213
（一）PWM 技術基本概念 213
（二）PWM 控制的基本原理 213
（三）單相橋式PWM 逆變電路的工作
原理 214
（四）三相橋式PWM 逆變電路的工作
原理 216
（五）PWM 逆變電路的調(diào)制控制
方式 218
三、任務實施 ........................................... 220
（一）單相SPWM 逆變電路調(diào)試 220
（二）三相SPWM 電路調(diào)試 222
四、總結與提升SPWM 波形的
生成 ................................................... 223
五、習題與思考 ....................................... 224
5
目 錄
項目八 拓展項目* 225
任務一 認識新型電力電子器件 225
一、任務描述與目標 ............................... 225
二、相關知識 ........................................... 226
（一）集成門極換流晶閘管 226
（二）MOS 門控晶閘管 228
（三）發(fā)射極關斷晶閘管 229
三、習題與思考 ....................................... 231
任務二 光伏發(fā)電中的電力電子技術 231
一、任務描述與目標 ............................... 231
二、相關知識 ........................................... 231
（一）光伏發(fā)電概述 231
（二）光伏發(fā)電中的電力電子技術 233
三、習題與思考 ....................................... 237
參 考 文 獻 239
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