电力电子技术基础

本书系山东大学高峰教授（国家杰青）团队的力作，教材既通俗易懂，又体系架构清晰。教材引入了电力电子技术近期新进展，并对已有知识体系进行了重构，充分体现了电力电子技术的工程性和实用性。从传统的以晶闸管为基础的知识体系转向以全控型器件为主以晶闸管为辅的知识体系；同时基于认知难易程度由浅入深，先介绍较为简单的DC-DC变换电路，再介绍另外三种相对复杂的变换电路，以便于读者理解接受。

本书从电能变换的基本原理入手，介绍了功率半导体器件、电能变换电路、基本的建模与控制方法等，力图达到学以致用的根本目的。全书共分8章，分别是：绪论、电力电子器件、DC-DC变换电路、DC-AC逆变电路、AC-DC整流电路、AC-AC变换电路、电力电子系统建模及控制、多级电能变换电路。每章包含学习目标、问题导引、主要内容和习题及思考题。本书深入浅出、通俗易懂、层次分明，特别适合普通高校电气类、自动化类等相关专业师生阅读，也可供相关科技人员参考。

前言
第1章绪论1
习题及思考题7
第2章电力电子器件8
2.1电力电子器件分类8
2.1.1按照导通/关断受控情况8
2.1.2按照驱动电气量的性质9
2.1.3按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况9
2.2功率二极管9
2.2.1基本结构与工作原理9
2.2.2主要参数10
2.2.3稳态特性10
2.2.4动态特性11
2.2.5二极管类型12
2.2.6二极管基本电路12
2.3双极型功率晶体管15
2.3.1基本结构与工作原理15
2.3.2主要参数16
2.3.3稳态特性17
2.3.4动态特性17
2.4晶闸管18
2.4.1基本结构与工作原理18
2.4.2主要参数20
2.4.3稳态特性21
2.4.4动态特性22
2.5功率场效应晶体管23
2.5.1基本结构与工作原理23
2.5.2主要参数25
2.5.3稳态特性25
2.5.4动态特性27
2.6绝缘栅双极型晶体管27
2.6.1基本结构与工作原理27
2.6.2主要参数28
2.6.3稳态特性28
2.6.4动态特性29
2.7电力电子器件损耗计算30
2.8电力电子器件特性对比30
2.9电力电子器件串并联运行32
2.9.1器件串联33
2.9.2器件并联34
2.10宽禁带功率半导体器件35
习题及思考题36
第3章DC-DC变换电路37
3.1非隔离型DC-DC变换器37
3.1.1Buck变换器38
3.1.2Boost变换器42
3.1.3Buck-Boost变换器45
3.1.4其他升降压型DC-DC变换器48
3.1.5DC-DC变换器共性技术51
3.2隔离型DC-DC变换器55
3.2.1正激变换器56
3.2.2反激变换器57
3.2.3半桥变换器59
3.2.4全桥变换器60
3.2.5推挽变换器63
3.2.6常见隔离型变换器对比64
3.3软开关技术65
3.3.1变换器损耗分析65
3.3.2软开关技术及分类66
3.3.3典型的软开关变换器67
习题及思考题71
第4章DC-AC逆变电路72
4.1单相电压源型半桥逆变电路72
4.1.1电路结构和工作原理73
4.1.2输出波形质量评价指标74
4.1.3方波调制输出特性分析75
4.1.4脉冲宽度调制方法与输出特性分析76
4.2输出滤波器78
4.2.1L型滤波器79
4.2.2高阶无源滤波器80
4.2.3高阶无源滤波器谐振及其抑制83
4.2.4无源滤波器的选择原则83
4.3单相电压源型全桥逆变电路84
4.3.1电路结构和工作原理84
4.3.2方波调制输出特性分析86
4.3.3脉冲宽度调制方法与输出特性分析87
4.4三相电压源型逆变电路89
4.4.1三相逆变电路拓扑结构及运行状态89
4.4.2三相逆变器的方波调制方法92
4.4.3正弦脉冲宽度调制方法与特性分析94
4.4.4改进型脉冲宽度调制方法98
4.5电流源型逆变器100
4.5.1电路结构和工作原理100
4.5.2正弦脉冲宽度调制方法102
4.6多电平逆变器104
4.6.1二极管钳位型逆变器105
4.6.2飞跨电容型多电平逆变器108
4.6.3级联H桥型多电平逆变器110
4.6.4模块化多电平变换器111
习题及思考题117
第5章AC-DC整流电路118
5.1不可控整流电路118
5.1.1单相半波不可控整流电路118
5.1.2单相桥式不可控整流电路120
5.1.3三相半波不可控整流电路122
5.1.4三相桥式不可控整流电路125
5.2可控整流电路128
5.2.1单相半波可控整流电路129
5.2.2单相桥式全控整流电路134
5.2.3三相半波可控整流电路140
5.2.4三相桥式全控整流电路145
5.3变压器漏感对整流电路的影响151
5.4整流电路的有源逆变154
5.4.1有源逆变的相关概念154
5.4.2电能的流转关系154
5.4.3有源逆变产生的条件155
5.4.4逆变失败157
5.4.5逆变角的157
5.5PWM整流电路158
5.5.1单相桥式PWM整流电路158
5.5.2三相桥式PWM整流电路161
习题及思考题165
第6章AC-AC变换电路167
6.1交流调压电路167
6.1.1单相交流调压电路168
6.1.2三相交流调压电路171
6.1.3斩控式交流调压电路177
6.2交流调功电路178
6.3交流电力电子开关179
6.4交-交变频电路180
6.4.1单相交-交变频电路180
6.4.2三相交-交变频电路181
6.4.3矩阵变换器182
习题及思考题186
第7章电力电子系统建模及控制187
7.1电力电子系统建模188
7.1.1系统主要特征188
7.1.2系统建模189
7.2控制结构与控制器设计191
7.2.1经典控制结构191
7.2.2系统控制性能指标192
7.2.3控制器设计方法195
7.3交流电力电子系统控制单元199
7.3.1三相电信号检测及坐标变换单元200
7.3.2锁相环204
7.3.3谐振控制器205
7.4扩展内容207
7.4.1状态空间平均模型207
7.4.2数字控制实现209
习题及思考题211
第8章多级电能变换电路212
8.1单级变换器的运行局限212
8.2DC-DC+DC-AC变换器213
8.2.1光伏逆变器213
8.2.2储能逆变器217
8.3AC-DC+DC-AC变换器221
8.3.1高压直流输电系统221
8.3.2交流变频调速系统224
8.4AC-DC+DC-DC变换器228
8.4.1直流充电桩228
8.4.2适配器228
习题及思考题229
参考文献230