現代電力電子學：原理及應用（簡體書）

《普通高等教育"十一五"國家級規劃教材·現代電力電子學:原理及應用》為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。《普通高等教育"十一五"國家級規劃教材·現代電力電子學:原理及應用》主要論述了現代電力電子技術的基本原理、分析方法和典型應用。全書共8章，內容包括：現代電力電子器件，尤其是最新揚控器件IGBT，IGCT等的開關特性；電力電子電路拓撲研究及綜合，重點是在已知電源和負載特性的條件下，如何綜合出最佳電力電子線路的系統方法；電力電子電路換流原理及分析方法，在分析二階電路中引入相平面法，使其分析和計算大大簡化；諧振式變換器及軟開關技術，重點介紹零電流和零電壓準諧振電路及推廣應用；電力電子在交流電機控制傳動系統中的應用；無功補償、有源濾波及PFC技術。

《普通高等教育"十一五"國家級規劃教材·現代電力電子學:原理及應用》為電氣工程及自動化專業精品教材之一。

緒論
0.1 現代電力電子技術的基本概念
0.2 現代電力電子技術的發展和現狀
0.2.1 電力電子器件的發展歷程
0.2.2 電力電子應用技術的發展現狀
0.2.3 現代電力電子技術的發展趨勢
0.3 現代電力電子技術的基本特征
0.3.1 以弱電控制強電，成為連接信息產業和傳統產業的必要環節
0.3.2 可以節約電能，緩解能源危機,減少環境污染
0.3.3 典型的高技術及很多高新技術的支撐技術
0.4 現代電力電子技術的應用領域
0.4.1 在電力傳動系統中的應用
0.4.2 在工業和民用電源系統中的應用
0.4.3 在電力系統中的應用
0.4.4 在高新技術領域的應用
0.5 現代電力電子技術的研究方法和學術園地

第1章 現代電力電子器件的開關特性
1.1 概述
1.2 半導體物理基礎及器件分類
1.2.1 硅和半導體
1.2.2 pn結和擊穿原理
1.2.3 pn結的電容效應和反向恢復時間
1.2.4 非穿通、穿通和電場截止結構
1.2.5 電力電子器件的分類
1.3 電流控制型器件的開關特性
1.3.1 雙極型晶體管
1.3.2 門級可關斷晶閘管
1.4 電壓控制型器件的開關特性
1.4.1 功率場效應晶體管
1.4.2 靜電感應晶體管/晶閘管
1.4.3 絕緣柵雙極型晶體管
1.4.4 集成門極換流晶閘管
1.5 緩沖吸收電路
1.5.1 基本原理
1.5.2 關斷緩沖用RCD吸收電路
1.5.3 復合式Snubber電路
1.5.4 能量回饋式緩沖吸收電路
參考文獻

第2章 電力電子電路拓撲研究——綜合與分析
2.1 概述
2.2 對偶原理及其在電力電子電路中的應用
2.2.1 對偶原理
2.2.2 開關器件的對偶
2.2.3 對偶原理在電力電子電路中的簡單應用
2.3 開關電路中電源和負載的性質
2.3.1 理想電源定義及其引申
2.3.2 電力電子電路中的電源/負載
2.4 電力電子電路基本拓撲
2.4.1 電源和負載的性質不同的基本拓撲
2.4.2 電源和負載均為電壓源的基本拓撲
2.4.3 電源和負載均為電流源的基本拓撲
2.5 電路拓撲綜合應用舉例
2.5.1 電路拓撲綜合的具體步驟
2.5.2 電路拓撲綜合應用舉例
2.6 6種基本DCDC電路的分析
2.6.1 Buck變換器
2.6.2 Boost變換器
2.6.3 BuckBoost變換器
2.6.4 Cuk變換器
2.6.5 Zeta變換器
2.6.6 Sepic變換器
2.7 電力電子電路最小單元及PWM開關
2.7.1 電力電子電路最小單元
2.7.2 最小單元在電路拓撲中的應用
2.7.3 PWM開關建模
參考文獻

第3章 電力電子電路換流原理與應用
3.1 基本換流單元
3.2 晶閘管換流方法分類
3.2.1 電壓式換流（脈沖換流）
3.2.2 電流式換流（諧振換流）
3.3 強迫換流電路的分析方法——相平面法
3.3.1 電壓源激勵下的串聯諧振回路
3.3.2 電流源激勵下的并聯諧振回路
3.3.3 電壓源與電流源同時存在的諧振回路
3.4 用相平面法分析電路舉例
3.4.1 電容充電電路
3.4.2 能量補充電路
3.4.3 Wagner斬波器
3.5 典型應用
3.5.1 電壓型逆變器
3.5.2 電流型逆變器
參考文獻

第4章 諧振變換器和軟開關技術
4.1 概述
4.2 準諧振變換器
4.2.1 零電流開關準諧振變換器
4.2.2 零電壓開關準諧振變換器
4.2.3 零電壓開關多諧振變換器
4.2.4 準方波ZVS變換器
4.2.5 諧振開關技術在三相電路中的推廣
4.3 軟開關技術
4.3.1 ZVSPWM和ZCSPWM電路
4.3.2 零過渡PWM變換器
參考文獻

第5章 電壓型PWM變頻調速控制
5.1 概述
5.2 變頻調速的基本原理
5.2.1 變壓變頻（VVVF）控制原理
5.2.2 異步電機變壓變頻時的機械特性
5.3 電壓型PWM變頻器
5.3.1 電壓型PWM變頻器的主回路
5.3.2 PWM控制技術分類
5.3.3 PWM控制性能指標
5.4 正弦PWM控制技術
5.4.1 電壓正弦PWM技術
5.4.2 電流正弦PWM技術
5.5 磁通正弦PWM技術
5.6 優化PWM技術
5.7 隨機PWM技術
參考文獻

第6章 多電平變換器原理及其控制
6.1 概述
6.2 多電平變換器的基本模型和分析方法
6.2.1 多電平變換器的基本模型
6.2.2 多電平變換器的特點和應用
6.2.3 多電平變換器基本單元分析法
6.3 二極管箝位型多電平變換器
6.3.1 二極管箝位型三電平變換器原理及分析
6.3.2 三電平逆變器的空間電壓矢量模型
6.3.3 三相箝位型多電平變換器工作原理及分析
6.4 電容箝位型多電平變換器
6.5 通用箝位型多電平變換器
6.5.1 通用型多電平電路結構
6.5.2 通用型五電平電路結構
6.5.3 通用型多電平電路的派生結構
6.6 級聯型多電平變換器
6.6.1 級聯型多電平變換器的典型結構
6.6.2 級聯型多電平變換器結構擴展
6.7 多電平變換器載波PWM控制
6.7.1 三電平載波PWM控制技術
6.7.2 多電平載波PWM技術
6.8 多電平空間矢量PWM技術
6.8.1 三電平空間矢量PWM控制
6.8.2 多電平空間矢量PWM技術
6.9 多電平SVPWM和載波PWM的統一
6.9.1 三電平SVPWM的載波調制形式
6.9.2 多電平空間矢量PWM的載波調制形式
參考文獻

第7章 電力系統無功及諧波治理
7.1 概述
7.2 無功功率和諧波的產生
7.2.1 無功功率、功率因數的定義
7.2.2 諧波和無功功率的來源
7.2.3 諧波和無功功率的危害
7.2.4 諧波和無功功率的消除和補償
7.3 高功率因數電力電子裝置
7.3.1 功率因數校正電路
7.3.2 PWM整流電路
7.3.3 矩陣式變換器
7.4 無功補償和有源濾波
7.4.1 靜止無功補償裝置
7.4.2 有源電力濾波器
參考文獻
附錄A SVPWM變頻調速異步電機的開環控制

現代電力電子不但本身屬于高技術（如現代電力電子器件IGBT的制造就需要采用微米級的大規模集成電路制造工藝及新材料），而且，還是諸多高新技術的支撐技術，如航天、航空、計算機、電視機、程控交換機及各種工業設備用開關電源、高頻電源、中頻電源、整流電源就屬于電力電子技術的一個重要應用領域。據國外預計，大到發電設備，小到家用電腦、電器，將有80％的用電設備經過電力電子裝置變換的電源供電（交流調速裝置實際上可以認為是一種變頻電源）。這些電源是一切工業設備和信息產品的動力源，也就是說處于“心臟”地位，具有“供血”功能。現代社會將越來越難以忍受“心臟”失效帶來的不便和損失，因此，電源的設計和可靠運行越來越受到人們的重視。隨著零電流，零電壓準諧振開關變換技術的提出，功率變換器的開關損耗大大降低，頻率大大提高，從幾十千赫上升到兆赫級，相應地功率密度大大提高，為各種計算機系統電源體積的減小做出巨大貢獻。20世紀90年代後，又提出了零電壓及零電流過渡的軟開關技術，進一步將PWM技術和諧振技術結合，對降低器件應力（即器件容量），提高器件使用壽命，提高系統效率及功率密度很有必要。如在宇航電源系統中，功率密度可達每平方英寸80W。