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第一篇 电力电子技术和电动机驱动装置 3

第1章 电力电子器件 3

1.1 二极管 7

1.2 晶闸管 11

1.3 功率晶体管 13

1.4 其他新型电力电子器件 16

1.5 di/dt和dv/dt缓冲电路 17

1.6 开关功率损耗 19

1.7 器件的应用及选择 21

1.8 器件的冷却和重新定额 23

习题 24

问答题 25

延伸阅读 25

第2章 DC-DC变换器 26

2.1 降压变换器 26

2.2 升压变换器 32

2.3 升降压变换器 33

2.4 反激式变换器（降压或升压） 34

2.5 变压器耦合型正向变换器 35

2.6 推挽式变换器 36

2.7 电感耦合型降压变换器 37

2.8 占空比控制电路 37

2.9 负载功率变换器 38

2.10 电源 40

习题 41

问答题 42

延伸阅读 42

第3章 AC-DC-AC变换器 43

3.1 AC-DC整流器 43

3.1.1 单相全波整流器 43

3.1.2 直流纹波和纹波系数 47

3.1.3 交流谐波和有效值 47

3.1.4 谐波畸变率 48

3.1.5 三相六脉冲整流器 50

3.2 AC-AC电压变换器 53

3.2.1 单相电压变换器 53

3.2.2 三相电压变换器 55

3.3 DC-AC逆变器 56

3.3.1 单相电压源型逆变器 56

3.3.2 单相PWM逆变器 57

3.3.3 三相六脉冲电压源型逆变器 62

3.3.4 三相六脉冲电流源型逆变器 63

3.4 变频器 65

3.4.1 交-直-交变频器 66

3.4.2 单相交-交变频器 67

3.4.3 三相交-交变频器 68

3.5 晶闸管换流电路 69

3.5.1 电网换流 69

3.5.2 电容强迫换流 70

3.5.3 谐振换流 70

3.5.4 负载换流 71

3.5.5 零电流和零电压开关技术 71

3.6 电力电子电路的其他应用 71

3.6.1 不间断电源 71

3.6.2 静态无功（KVAR）控制 72

3.6.3 静态开关和继电器 73

3.7 变换器设计常用术语 73

3.8 变换器设计中需要注意的问题 74

习题 76

问答题 78

延伸阅读 78

第4章 变频器 79

4.1 泵的工作特性 80

4.2 采用变频器的泵节能特性 81

4.3 船用变频器 85

4.4 中型电动机用变频器 85

4.5 恒压频比调速 88

4.6 换流及其控制方法 93

4.7 开环控制系统 94

4.8 矢量控制变频器 95

4.9 十二脉冲变频器推进系统 96

4.10 变频器专用电缆 98

4.11 直流电动机变压调速器 100

4.12 地铁列车中的调速装置 102

4.13 大功率电动机变频起动器 102

4.14 各种变换器拓扑结构比较 103

4.15 变频器设计中的注意事项 104

习题 106

问答题 106

延伸阅读 107

第5章 电能质量 108

5.1 有关电能质量术语 108

5.2 电气母线模型 110

5.3 谐波 112

5.3.1 谐波功率 113

5.3.2 谐波总畸变率和功率因数 115

5.3.3 K定级变压器 118

5.3.4 电动机转矩脉动 119

5.3.5 船舶上谐波敏感型负载 122

5.4 电能质量研究 123

5.5 谐波抑制方法 125

5.5.1 谐波滤波器 125

5.5.2 无谐波纯净电源 129

5.5.3 D联结变压器 129

5.5.4 电缆屏蔽和铰合 131

5.5.5 隔离变压器 132

5.6 IEEE 519标准 132

5.7 国际标准 133

习题 134

问答题 136

延伸阅读 136

第6章 电力变换器的冷却 137

6.1 传导换热 137

6.2 多重导热路径 138

6.3 对流和辐射 141

6.4 热瞬态方程 142

6.5 水冷却 143

6.5.1 冷却管的设计 144

6.5.2 水压降 145

6.5.3 冷却水品质 149

习题 150

问答题 150

延伸阅读 151

第二篇 电力推进技术 153

第7章 电力推进系统 153

7.1 电力推进的现状 154

7.1.1 商业货船 154

7.1.2 邮轮 154

7.1.3 美国海军舰船 154

7.1.4 其他国家的海军舰船 156

7.2 综合电力推进 159

7.3 Z形方位驱动 160

7.4 方位吊舱式驱动 160

7.5 电力推进的优越性 164

7.6 电力推进结构 167

7.6.1 交流电与直流电的对比 169

7.6.2 电压等级的选择 169

7.6.3 推进电动机 170

7.7 电动机驱动与转速控制 170

7.8 用于变频调速装置VFD的电力电子变换器 171

7.8.1 用于豪华邮轮的同步变换器 171

7.8.2 配置同步电动机的负载换相式逆变器LCI 171

7.8.3 用于破冰船的周波变换器 172

7.8.4 用于小型船舶的直流推进方式 174

7.9 推进功率需求 176

7.9.1 摩擦阻力 176

7.9.2 空气动力阻力 176

7.9.3 兴波阻力（剩余阻力） 177

7.9.4 总牵引阻力 177

问答题 179

延伸阅读 179

第8章 推进电动机 181

8.1 同步电动机 182

8.2 异步电动机 182

8.3 永磁电动机 184

8.4 超导同步电动机 186

8.5 超导单极电动机 190

8.6 其他电动机类型 191

8.7 其他组件 193

8.8 有关推进电动机的注释 193

问答题 194

延伸阅读 194

第9章 海军舰船中的超导体 196

9.1 超导电性 196

9.2 消磁线圈 197

9.3 同步电机 200

9.4 超导储能 201

9.5 工业应用 204

9.6 研究应用 205

9.6.1 粒子加速器和对撞机 205

9.6.2 计算机 206

9.6.3 许多其他应用 206

9.7 超导体的临界B、J和T 206

9.8 线圈设计与冷却 208

问答题 210

延伸阅读 211

第10章 燃料电池电源 212

10.1 电化学 213

10.2 电气性能 215

10.3 燃料电池的常见类型 218

10.3.1 碱性燃料电池 218

10.3.2 质子交换膜 219

10.3.3 高温燃料电池 220

10.4 当前及未来的使用 221

10.4.1 氢动力汽车 221

10.4.2 海军使用及军用 221

10.4.3 商船中的燃料电池 222

10.4.4 再生燃料电池 223

10.4.5 用于再生能源电场的再生燃料电池RFC 223

10.4.6 用于太空移民的再生燃料电池RFC 223

10.5 目前的发展问题 225

问答题 226

延伸阅读 226

第11章 混合推进 228

11.1 环保法规 228

11.2 混合动力拖船 229

11.3 混合动力渡轮 231

11.4 混合动力汽车 233

11.5 船舶上的磁流体动力学推进方式 234

问答题 237

延伸阅读 238

第三篇 新兴的海洋能源技术 241

第12章 海洋波浪发电 241

12.1 波浪能的估算 242

12.2 发电方案 244

12.2.1 涡轮发电机 244

12.2.2 浮标发电机 245

12.2.3 压电发电机 247

问答题 250

延伸阅读 251

第13章 海流能电力 252

13.1 速度与功率的关系 254

13.1.1 涡轮机功率 254

13.1.2 轮毂高度与发电潜力 257

13.1.3 转子扫掠面积 257

13.1.4 最大功率的获取 258

13.2 目前发展状况 259

问答题 261

延伸阅读 261

第14章 海上风力发电 263

14.1 风力发电理论 267

14.2 海上风力发电的优势 268

14.3 将电力传输至岸上 269

14.4 交流电缆和直流电缆 270

14.5 海洋基础 272

14.5.1 单桩基础 273

14.5.2 重力式基础 273

14.5.3 三脚架式基础 273

14.5.4 其他类型的基础 274

14.5.5 其他基础的一些注意事项 275

14.6 远岸基础 276

14.7 安装与维护 277

14.8 结构应力 279

14.9 材料与腐蚀 279

14.10 海上风力发电的发展趋势 281

14.11 环境法规 283

14.12 国际安全法规 283

问答题 284

延伸阅读 284

第四篇 系统集成 287

第15章 大容量能量存储 287

15.1 电化学电池 287

15.2 超级电容器 288

15.3 旋转飞轮 289

15.4 超导线圈 294

15.5 压缩空气 295

问答题 296

延伸阅读 297

第16章 系统可靠性基础 298

16.1 失效机理 298

16.2 电力电子器件的老化 298

16.3 失效率 299

16.4 随机失效 300

16.5 可靠性基本定理 301

16.6 串联并联系统的可靠性 301

16.7 冗余设计 304

16.7.1 n个元件工作，其中n-1个元件必须工作冗余系统 305

16.7.2 n个元件工作，其中m个元件必须工作的冗余系统 305

16.7.3 m个元件工作和d个元件待机的冗余系统 305

16.8 失效率统计 305

16.9 MIL-HDBK-217手册 306

16.10 可靠性估计的元件计算法 307

16.11 可靠性的降额 307

16.12 失效率的快速估算 308

16.13 失效模式、效应和致命度分析 308

问答题 309

延伸阅读 309

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