功率電子學原理及其應用（簡體書）

《普通高等教育“十二五”規劃教材·電氣工程、機械工程類專業規劃教材：功率電子學原理及其應用》用圖和表幫助讀者理解功率電子學的基本概念、電路拓撲及其工作原理，采用PSIM軟件仿真功率電子電路波形，針對電動汽車，闡述汽車控制的功率電子電路結構和工作原理。主要內容包括功率電子學基本概念、器件工作原理、整流技術、直流轉換技術、逆變技術和功率電子技術在電動汽車中的應用。
《普通高等教育“十二五”規劃教材·電氣工程、機械工程類專業規劃教材：功率電子學原理及其應用》可作為普通高校電氣工程、機械工程（車輛工程）及相關專業的本科生與研究生教材，也可作為相關工程技術人員的參考用書。

緒論
習題
第1章 基本概念
1.1 電路的波形及其參數
1.1.1 參數
1.1.2 直流
1.1.3 正弦波
1.1.4 矩形波
1.1.5 三角波
1.1.6 諧波
1.2 半導體基礎
1.2.1 N型半導體和P型半導體
1.2.2 PN結
1.2.3 二極管
1.3 理想開關的開關過程
1.3.1 理想開關
1.3.2 電感負載的理想開關過程
1.3.3 電容負載的理想開關過程
1.4 續流和換流
1.4.1 功率二極管的續流
1.4.2 功率半導體器件的換流
1.5 硬開關的開關過程
1.5.1 硬開關
1.5.2 硬開關的開通過程
1.5.3 硬開關的關斷過程
1.6 軟開關的開關過程
1.6.1 軟開關
1.6.2 零電流開關（ZCS）的開關過程
1.6.3 零電壓開關（ZVS）的開關過程
1.7 脈沖寬度調制（PWM）原理
1.7.1 PWM信號的類型
1.7.2 PWM信號的占空比
1.7.3 PWM數字信號的發生
1.7.4 直流PWM斬波
1.7.5 正弦波PWM（SPWM）發生原理
1.8 直流開關
1.8.1 低端開關
1.8.2 高端開關
1.9 電路的狀態平均
1.9.1 狀態平均
1.9.2 狀態平均的歐姆定律
1.9.3 狀態平均的電感和電容特性
1.9.4 狀態平均的基爾霍夫定律
習題1

第2章 器件工作原理
2.1 功率二極管
2.1.1 結構
2.1.2 動態特性
2.1.3 功率二極管的模型
2.1.4 功率二極管的主要參數
2.2 雙極結型功率晶體管
2.2.1 功率晶體管的結構
2.2.2 雙極結型晶體管的基本工作原理
2.2.3 功率晶體管的工作區
2.2.4 功率晶體管的擊穿與安全工作區
2.3 晶閘管
2.3.1 晶閘管的結構
2.3.2 晶閘管的工作原理
2.3.3 晶閘管的靜態特性
2.3.4 晶閘管的動態特性
2.3.5 晶閘管的參數
2.4 功率金屬氧化物場效應管
2.4.1 MOS電容的工作原理
2.4.2 MOSFET的結構與類型
2.4.3 MOSFET的壓控原理
2.4.4 MOSFET的漏極、源極輸出特性
2.4.5 MOSFET的溝道夾斷和轉移特性
2.4.6 功率MOSFET的結構
2.4.7 功率MOSFET的通態電阻
2.4.8 功率MOSFET的寄生器件
2.4.9 功率MOSFET的等效電路
2.4.10 功率MOSFET的開關特性
2.4.11 功率MOSFET的安全工作區
2.4.12 功率MOSFET的主要參數
2.5 絕緣柵雙極晶體管
2.5.1 IGBT的結構和類型
2.5.2 IGBT的基本工作原理
2.5.3 IGBT的輸出特性
2.5.4 IGBT的寄生器件
2.5.5 IGBT的擎住效應
2.5.6 IGBT的開關特性
2.5.7 IGBT的安全工作區
2.5.8 IGBT的主要技術指標
習題2

第3章 整流技術
3.1 不控整流電路
3.1.1 單相橋式二極管整流器電路
3.1.2 三相橋式二極管整流器電路
3.2 直流濾波電路
3.2.1 容性輸入直流濾波器
3.2.2 感性輸入直流濾波器
3.3 相控整流電路
3.3.1 單相橋式晶閘管半控整流電路
3.3.2 單相橋式晶閘管全控整流電路
3.3.3 三相橋式晶閘管全控整流電路
習題3

第4章 直流轉換技術
4.1 DC/DC降壓電路
4.1.1 電路結構
4.1.2 工作原理
4.1.3 CCM電路的輸出電壓
4.1.4 CCM和DCM的邊界
4.1.5 DCM電路的輸出電壓
4.1.6 輸出電壓的紋波
4.1.7 狀態平均模型
4.1.8 計算與仿真分析
4.2 DC/DC升壓電路
4.2.1 電路結構
4.2.2 工作原理
4.2.3 CCM電路的輸出電壓
4.2.4 CCM和DCM的邊界
4.2.5 DCM電路的輸出電壓
4.2.6 輸出電壓的紋波
4.2.7 狀態平均模型
4.2.8 計算與仿真分析
4.3 DC/DC升/降壓電路
4.3.1 電路結構
4.3.2 工作原理
4.3.3 CCM和DCM的邊界
4.3.4 Cuk轉換電路
4.4 DC/DC組合電路
4.4.1 半橋DC/DC電路
4.4.2 全橋DC/DC電路（Full-bridge DC/DC Converter）
4.4.3 DC/DC的多相多重電路（Parallel DC/DC Converter）
4.5 DC/DC隔離電路
4.5.1 單端正激式轉換器
4.5.2 推挽式轉換器
4.5.3 單端反激式轉換器（Flyback轉換器）
4.5.4 半橋式轉換器
4.5.5 全橋式轉換器
4.6 同步整流
4.6.1 整流電路
4.6.2 同步整流
習題4

第5章 逆變技術
5.1 單相電壓源逆變器
5.1.1 中心抽頭變壓器式單相電壓源逆變器
5.1.2 半橋式單相電壓源逆變器
5.1.3 全橋式單相電壓源逆變器
5.1.4 全橋式單相電壓源逆變器的脈寬調制技術
5.2 三相電壓源逆變器
5.2.1 三相電壓源逆變器的電路工作原理
5.2.2 三相SPWM技術
5.2.3 三相電壓空間矢量PWM技術
習題5

第6章 功率電子技術在電動汽車中的應用
6.1 汽車電源系統
6.1.1 交流發電機及其整流器
6.1.2 電壓調節電路
6.1.3 42V汽車電源系統
6.2 電動助力轉向
6.2.1 結構與原理
6.2.2 助力電動機的工作模式
6.2.3 系統匹配
6.3 電動空調
6.3.1 結構與原理
6.3.2 電動壓縮機控制
6.4 再生協調制動器
6.5 驅動電動機及其控制器
6.5.1 電動汽車驅動技術要求
6.5.2 電動機驅動裝置電路結構
6.5.3 感應電動機驅動系統
6.5.4 永磁無刷電動機驅動裝置
6.6 直流功率轉換器
6.6.1 驅動控制中的雙向DC/DC轉換器
6.6.2 高、低壓轉換中的隔離DC/DC轉換器
6.6.3 鋰電池組單體均衡的DC/DC轉換器
習題6
參考文獻

PN結的反向偏置是指在一個平衡的PN結的P區連接一個外部直流電源的負極，N區連接電源的正極，它的電學特性如下。
勢壘區變寬：外電場增強PN結的內電場，它的空間電荷數量增多同時勢壘區變寬。
漂移運動增強：勢壘區變寬，促進少子的漂移運動，阻礙多子的擴散運動。
漂移電流：PN結的反向飽和電流表現為P區和N區少子的漂移運動而形成的電流。
少子抽取：在外電場的作用下，載流子的漂移運動大于擴散運動，電子從P區漂移到N區，電源的空穴進入N區復合N區的電子；空穴從N區漂移到P區，電源的電子進入P區復合相應的空穴。載流子的濃度從電源與半導體的接觸面向PN結的邊界趨向0，即空間電荷區的少子趨向電源與半導體的接觸面，這就是PN結反向偏置的少子抽取作用。
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