本書針對電氣信息類專業基礎課程教學需要而編寫，其內容經過精選，以適應教學需要為前提，均衡學科完整性與最新技術成果。本書共9章，主要內容包括：緒論、電力電子器件、電力電子器件的使用、直流-直流變換技術、直流-交流變換技術、交流-直流變換技術、交流-交流變換技術、軟開關技術、電力電子技術在清潔能源系統中的應用等。本書配套電子課件、習題參考答案、考試樣卷等。本書可作為電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程專業以及其他電氣信息類專業相關課程的教材，也可供從事電力電子技術、運動控制技術、電力系統及其自動化領域工作的工程技術人員參考。
南余榮，南，浙江工業大學教授，博士，教育部高等學校電工電子基礎課程教學指導委員會委員，長期從事電力和電子技術教學與科研工作，獲得多項國家和省部級獎項。
目 錄
0 緒論 1
0.1 電力電子技術的概念與典型應用 1
0.1.1 電力電子技術的概念 1
0.1.2 電力電子技術的典型應用 1
0.2 電力電子技術的研究內容 4
0.2.1 電力電子器件 4
0.2.2 電能變換技術 4
0.3 電力電子技術的發展及趨勢 7
0.3.1 電力電子技術的發展概述 7
0.3.2 電力電子技術的發展趨勢 10
0.4 本書的內容簡介 11
思考題與習題 12
第1章 電力電子器件 13
1.1 電力電子器件概述 13
1.1.1 電力電子器件的基本概念 13
1.1.2 電力電子器件的開關模型與
基本特點 14
1.1.3 電力電子器件的作用 15
1.2 電力二極管 16
1.2.1 PN結的工作原理 16
1.2.2 電力二極管的工作特性 17
1.2.3 電力二極管的主要參數 19
1.2.4 電力二極管的主要類型 21
1.3 晶閘管及其派生器件 22
1.3.1 晶閘管的結構和工作原理 22
1.3.2 晶閘管的基本特性 24
1.3.3 晶閘管的主要特性參數 26
1.3.4 晶閘管的派生器件 29
1.3.5 門極可關斷晶閘管GTO 32
1.4 電力晶體管GTR 33
1.4.1 GTR的結構和基本特性 34
1.4.2 GTR的主要參數 35
1.4.3 GTR的二次擊穿現象與安全
工作區 36
1.5 電力場效應晶體管Power MOSFET 36
1.5.1 電力MOSFET的結構和
工作原理 37
1.5.2 電力MOSFET的基本特性 38
1.5.3 電力MOSFET的主要參數 39
1.6 絕緣柵雙極晶體管IGBT 40
1.6.1 IGBT的結構和工作原理 41
1.6.2 IGBT的基本特性和主要參數 41
1.6.3 IGBT的擎住效應和安全
工作區 43
1.6.4 NPT型IGBT簡介 44
1.7 其他電力電子器件 45
1.7.1 智能功率模塊與功率集成電路 45
1.7.2 電子注入增強柵晶體管IEGT 46
1.7.3 MOS控制晶閘管MCT 46
1.7.4 集成門極換流晶閘管IGCT 46
1.7.5 靜電感應晶體管SIT 48
1.7.6 靜電感應晶閘管SITH 49
1.7.7 基于寬禁帶半導體材料的
電力電子器件 49
本章小結 50
思考題與習題 51
第2章 電力電子器件的使用 53
2.1 電力電子器件的驅動電路 53
2.1.1 晶閘管觸發電路 54
2.1.2 可關斷晶閘管的門極驅動電路 59
2.1.3 大功率晶體管的基極驅動電路 60
2.1.4 電力MOSFET的柵極驅動
電路 61
2.1.5 IGBT的門極驅動電路 63
2.2 電力電子器件的保護 64
2.2.1 過電壓的產生及過電壓保護 64
2.2.2 過電流的產生及過電流保護 67
2.2.3 電力電子器件的熱路及過熱
保護 69
2.2.4 緩沖電路 71
2.3 電力電子器件的串聯和并聯使用 77
2.3.1 晶閘管的串聯和并聯使用原則 77
2.3.2 電力MOSFET和IGBT并聯
運行 78
本章小結 78
思考題與習題 79
第3章 直流-直流變換技術 80
3.1 DC-DC變換的基本控制方式 80
3.2 基本斬波電路 81
3.2.1 降壓斬波電路 81
3.2.2 升壓斬波電路 87
3.2.3 升降壓斬波電路 92
3.2.4 Cuk（庫克）斬波電路 93
3.2.5 Speic和Zeta斬波電路 95
3.3 組合式斬波電路 97
3.3.1 電流可逆斬波電路 97
3.3.2 橋式可逆斬波電路 97
3.3.3 多相多重斬波電路 98
3.4 隔離型直流變換電路 99
3.4.1 正激電路 99
3.4.2 反激電路 101
3.4.3 半橋電路 103
3.4.4 全橋電路 105
3.4.5 推挽電路 106
3.5 反激式開關電源設計 107
3.5.1 開關電源電路組成 108
3.5.2 開關電源的性能指標 109
3.5.3 反激式開關電源電路分析 110
3.5.4 高頻變壓器的設計與計算 112
本章小結 115
思考題與習題 115
第4章 直流-交流變換技術 118
4.1 逆變器的分類與換流方式 118
4.1.1 逆變器的分類 118
4.1.2 換流方式 119
4.2 單相方波逆變電路 119
4.2.1 電壓型單相方波逆變電路 120
4.2.2 電流型單相方波逆變電路 123
4.3 單相SPWM逆變技術 124
4.3.1 三角波調制法及其控制模式 124
4.3.2 同步調制與異步調制 125
4.3.3 單極性與雙極性SPWM模式 126
4.3.4 SPWM的自然取樣法和規則
取樣法 127
4.3.5 電流跟蹤SPWM逆變控制
技術 129
4.4 三相橋式方波逆變電路 131
4.4.1 電壓型三相逆變電路 131
4.4.2 電流型三相逆變電路 134
4.5 三相SPWM逆變技術 137
4.5.1 三相SPWM逆變控制與輸出
電壓波形 137
4.5.2 三相SPWM逆變電路輸出
電壓波形分析 138
4.5.3 電壓空間矢量PWM（SVPWM）
控制技術 141
4.6 多重逆變電路和多電平逆變電路 144
4.6.1 多重逆變電路 144
4.6.2 PWM逆變電路的多重化 147
4.6.3 多電平逆變電路 148
本章小結 149
思考題與習題 149
第5章 交流-直流變換技術 151
5.1 單相可控整流電路 151
5.1.1 單相全控橋式整流電路 151
5.1.2 單相全波可控整流電路 158
5.1.3 其他單相可控整流電路 160
5.2 三相可控整流電路 161
5.2.1 三相半波可控整流電路 161
5.2.2 三相橋式全控整流電路 166
5.2.3 觸發電路的定相 173
5.3 變壓器漏感對整流電路的影響 175
5.3.1 換相的物理過程和整流
電壓波形 175
5.3.2 換相壓降和換相重疊角 176
5.4 可控整流電路的有源逆變工作狀態 178
5.4.1 單相可控整流電路的有源
逆變分析 178
5.4.2 三相整流電路的有源逆變
工作狀態 181
5.4.3 逆變失敗與最小逆變角
的限制 184
5.5 電容濾波的不可控整流電路 186
5.5.1 電容濾波的單相不可控
整流電路 186
5.5.2 電容濾波的三相不可控
整流電路 187
5.6 電壓型單相PWM整流電路 189
5.6.1 低壓大電流高頻整流電路 189
5.6.2 電壓型單相單管PWM
整流電路 192
5.6.3 電壓型單相橋式PWM
整流電路 195
5.7 電壓型三相PWM整流電路 198
5.7.1 電壓型三相PWM整流電路 198
5.7.2 電流間接控制的三相PWM
整流系統 199
5.7.3 電流直接控制的三相PWM
整流系統 200
本章小結 200
思考題與習題 202
第6章 交流-交流變換技術 205
6.1 交流調壓電路 205
6.1.1 單相交流調壓電路 205
6.1.2 三相交流調壓器 210
6.1.3 PWM斬控三相交流調壓電路 213
6.2 交-交變頻電路 213
6.2.1 單相交-交變頻電路 213
6.2.2 三相交-交變頻電路 218
6.3 矩陣式變換器 222
6.3.1 矩陣式變換器的拓撲結構 222
6.3.2 矩陣式變換器的功率開關 223
6.3.3 矩陣式變換器的換流 223
6.3.4 矩陣式變換器的控制原理 224
6.4 其他交流電力控制電路 227
6.4.1 交流調功電路 227
6.4.2 交流電力電子開關 228
本章小結 228
思考題與習題 229
第7章 軟開關技術 230
7.1 軟開關的基本概念 230
7.1.1 開關過程器件損耗及
開關方式 230
7.1.2 零電壓開關與零電流開關 231
7.1.3 軟開關電路的分類 232
7.2 準諧振軟開關換流器 234
7.2.1 零電流準諧振變換器 235
7.2.2 零電壓準諧振變換器 238
7.2.3 諧振型直流連接逆變器 241
7.3 零電壓開關諧振變換器 243
7.3.1 全橋零電壓開關LLC諧振
變換器 243
7.3.2 移相全橋型零電壓開關PWM
直流-直流變換器 252
7.4 零電壓轉換PWM變換器 254
7.5 軟開關技術新進展 255
本章小結 255
思考題與習題 256
第8章 電力電子技術在清潔能源系統中
的應用 257
8.1 清潔能源與組合電路概述 257
8.2 太陽能系統 258
8.3 風能系統 261
8.4 燃料電池能源系統 263
8.5 清潔能源汽車動力系統 264
8.5.1 純電動汽車 264
8.5.2 混合動力汽車 265
8.6 混合能源發電系統 266
8.7 電力電子在清潔能源系統中應用的
關鍵技術 267
本章小結 270
思考題與習題 270
參考文獻 271
新書資訊