本書內容共分7章，包括對各種電力電子器件的結構、工作原理和主要技術參數及選用進行簡單介紹，重點討論了AC-DC、DC-DC、AC-AC、DC-AC四種變換電路，最后對電力電子發展新技術及應用進行了介紹。
第2版前言《電力電子技術》第1版自2011年出版以來，得到兄弟院校及同行們的認可，目前已發行近萬冊。根據對第1版教材的反饋信息，第2版教材在第1版基礎上做了內容方面的增補及改動。為了同學更好地學習和理解，第2版增加了電力電子技術課程學習需要的相關基礎知識復習內容。
目前國內各高校就電力電子技術課程教學內容選取方面存在較大的分歧，主要有兩種意見：一種主張大量壓縮傳統的整流電路尤其是相控整流電路相關知識，加大電力電子新技術特別是新器件的使用、新的電路拓撲結構及電力電子技術新的應用等方面知識的介紹；另一種意見主張仍以傳統的相控整流電路介紹為重點，對電力電子技術的新應用等僅作簡單介紹，有興趣的同學可以參考其他文獻進行自學。筆者認為，這兩種意見各有其道理，應該根據各學校各專業的具體情況而定。比如，電力電子與電力傳動專業方向的學生將來主要從事電源設計、開發等相關行業工作，那么教學內容就必須以全控型器件及電路為重點。如果學生將來不是從事電力電子相關的工作，而是把本課程作為電氣工程及其自動化、自動化大類專業的基礎課程，則整流電路部分仍應為重點教學內容。本書仍以傳統的晶閘管及其構成的相控整流電路作為重點進行介紹，希望學生在電路、電子學、電機學等課程學習基礎上，能靈活應用所學的相關基礎知識，定性及定量分析電力電子電路。
第2版教材在編寫過程中，參考了較多國外的電力電子技術教材，更加重視電路分析方法及相關的基礎理論應用。由于電力電子裝置對電網電能質量的影響日益增大，尤其是整流裝置在電力系統中的應用已非常廣泛，所以對電力電子裝置的諧波、功率因數等的分析顯得更加重要。第2版更強調了對整流電路設計中的幾個關鍵參數的分析和計算，如整流變壓器容量、交流側電流畸變率、交流側功率因數、直流電壓紋波因數等，便于同學們對于相關概念的理解，為后續電能質量相關課程的學習打下基礎。第2版教材面向將電力電子技術課程作為專業基礎課程的高校學生，強調基礎理論的學習和基本分析方法的掌握。本書電路分析清楚，詳盡易懂，方便同學們自學，也可作為相關工程技術人員的參考資料。
本書共分為7章，包括電力電子技術課程涉及的相關基礎知識復習、電力電子器件及驅動和保護、可控整流及有源逆變電路、直流斬波電路、交流調壓和變頻電路、無源逆變電路及電力電子新技術及應用。本書緒言、第1~5章、第752小節、第76節的部分及第77節由四川大學趙莉華編寫，其余部分由西華大學舒欣梅編寫。全書由趙莉華統稿。
本書總教學學時為40～50學時，可根據學時情況調整教學內容。章節中，帶有“*”號的內容為選學。本書在編寫過程中，參考了很多同類教材，一部分在參考文獻中列出，還有很多不能一一列出，在此一并表示感謝。
由于編者水平有限，書中難免存在缺點和錯誤，歡迎讀者批評指正。
編者第1版前言隨著科學技術的不斷發展，“電力電子技術”課程已經成為高等學校電氣信息類專業的一門核心專業基礎課程，它也是一門承上啟下的平臺課程，是多門后續專業課程的基礎。近年來，電力電子技術得到了突飛猛進的發展，其應用領域也越來越廣泛，幾乎涉及國民經濟和日常生活的各個環節。所以，“電力電子技術”課程的內容也非常繁雜。
目前，本科“電力電子技術”課程的教材種類繁多，主要涉及電力電子器件及應用、基本電力變換電路和電力電子技術的應用。本書是為適應國家對工程技術人才的培養要求，尤其是為適應寬口徑、強基礎的人才培養模式要求，針對強弱電結合的電氣信息類專業編寫而成。特點是“重基礎，強分析，理論與應用結合”。編寫過程中，對電力電子新技術及應用只做了簡單介紹，有興趣的讀者可以通過其他相關專著學習。本書重點介紹了常用的電力電子器件結構、特性和選用，在此基礎上闡述AC-DC、DC-DC、AC-AC、DC-AC四種變換的基本變換電路，本書還重點介紹了各種基本電路的工作原理和分析，讓讀者掌握電路的基本分析方法，為進行后續課程學習打好堅實的基礎。本書可作為高等學校電氣工程類、自動化類和通信類專業的教材或參考書，也可供相關工程技術人員參考使用。
全書共分為6章，包括電力電子器件及驅動和保護、可控整流及有源逆變電路、直流斬波電路、交流調壓和變頻電路、無源逆變電路、電力電子新技術及應用。本書緒言、第1～4章由四川大學趙莉華編寫，第5章和第6章由西華大學舒欣梅編寫，全書由趙莉華統稿。本書總教學學時為40～50學時，可根據學時情況調整教學內容。章節中，帶有“*”號的內容為選學。
本書在編寫過程中，參考了很多同類教材，一部分在參考文獻中列出，還有很多不能一一列出，在此一并表示感謝。
由于編者水平有限，書中難免存在缺點和錯誤，歡迎讀者批評指正。
編者
第2版前言
第1版前言
序言1
0.1電力電子技術的概念及研究領域1
0.2電力電子技術的發展歷史2
0.3電力電子技術的應用3
0.4電力電子技術的發展趨勢7
0.5電力電子電路的仿真7
0.6本教材主要內容8
第1章相關基礎知識復習9
1.1非正弦周期函數的傅里葉級數分解9
1.2諧波10
1.3平均值和有效值的計算11
1.3.1平均值11
1.3.2有效值11
1.4瞬時功率和平均功率的計算12
1.4.1瞬時功率的定義12
1.4.2平均功率的定義及計算12
1.5有功功率、無功功率、視在功率
及功率因數12
1.5.1有功功率12
1.5.2無功功率13
1.5.3視在功率13
1.5.4功率因數13
1.6理想電感與理想電容15
1.6.1理想電感元件15
1.6.2理想電容元件16
1.7三相電路基本知識17
1.7.1對稱三相電壓17
1.7.2三相電路的聯結方式18
1.7.3三相電路的功率計算19
小結19
思考題及習題20
第2章電力電子器件及驅動和保護21
2.1概述21
2.1.1電力電子器件的定義21
2.1.2理想的電力電子開關21
2.1.3電力電子器件的損耗22
2.1.4電力電子器件的分類22
2.2電力二極管23
2.2.1電力二極管的結構和
基本工作原理23
2.2.2電力二極管的基本工作特性26
2.2.3電力二極管的主要參數27
2.2.4電力二極管的主要類型28
2.2.5電力二極管的型號28
2.3晶閘管29
2.3.1晶閘管的結構29
2.3.2晶閘管的工作原理30
2.3.3晶閘管的基本工作特性32
2.3.4晶閘管的主要參數34
2.3.5晶閘管的型號36
2.3.6晶閘管的派生器件37
2.4門極關斷晶閘管39
2.4.1GTO的結構39
2.4.2GTO的工作原理40
2.4.3GTO的主要參數41
2.5電力晶體管41
2.5.1GTR的結構42
2.5.2GTR的工作特性42
2.5.3GTR的主要參數43
2.5.4GTR二次擊穿現象及安
全工作區44
2.6電力場效應晶體管45
2.6.1電力MOSFET的結構和工
作原理45
2.6.2電力MOSFET的特性46
2.6.3電力MOSFET的主要參數48
2.7絕緣柵雙極型晶體管49
2.7.1IGBT的結構和工作原理49
2.7.2IGBT的工作特性49
2.7.3IGBT的擎住效應和安全工作區51
2.7.4IGBT的主要參數52
2.8其他新型電力電子器件52
2.8.1靜電感應晶體管52
2.8.2靜電感應晶閘管53
2.8.3集成門極換流晶閘管53
2.8.4電子注入增強柵晶體管54
2.8.5基于新材料的電力電子器件54
2.8.6功率模塊、功率集成電路與集
成電力電子模塊55
2.9電力電子器件的驅動要求55
2.9.1晶閘管的觸發要求56
2.9.2GTO的驅動要求56
2.9.3GTR的驅動要求57
2.9.4電力MOSFET的驅動要求57
2.9.5IGBT的驅動要求58
2.10電力電子器件的串并聯技術58
2.10.1晶閘管的串聯58
2.10.2晶閘管的并聯60
小結60
思考題及習題61
第3章可控整流及有源逆變電路62
3.1概述62
3.1.1整流的概念62
3.1.2整流電路的分類62
3.1.3整流電路的主要性能指標63
3.2單相可控整流電路64
3.2.1單相半波可控整流電路64
3.2.2單相橋式全控整流電路72
3.2.3單相全波可控整流電路79
3.2.4單相橋式半控整流電路82
3.3三相可控整流電路87
3.3.1三相半波可控整流電路87
3.3.2三相橋式全控整流電路94
3.3.3三相橋式半控整流電路101
3.4變壓器漏抗對整流電路的影響106
3.4.1換相期間的整流輸出電壓106
3.4.2換相壓降的計算107
3.4.3換相重疊角的計算108
3.4.4可控整流電路的外特性110
3.5電容濾波的不可控整流電路111
3.5.1電容濾波的單相橋式不可控整
流電路111
3.5.2電容濾波的三相橋式不可控
整流電路114
3.6整流電路的有源逆變工作狀態115
3.6.1逆變的概念115
3.6.2有源逆變產生的條件116
3.6.3三相有源逆變電路118
3.6.4逆變失敗的原因分析及最小
逆變角的限制122
3.6.5有源逆變的應用124
3.7整流電路交流電源側諧波電流分析127
*3.8晶閘管直流電動機系統128
3.8.1整流狀態下電動機的機械特性128
3.8.2逆變狀態下電動機的機械特性131
*3.9整流裝置的諧波抑制技術131
3.9.1諧波污染131
3.9.2網側諧波電流的抑制技術133
*3.10PWM整流技術134
小結136
思考題及習題136
第4章直流斬波電路140
4.1概述140
4.1.1直流斬波的基本工作原理140
4.1.2直流斬波電路的基本控制方式141
4.2非隔離型斬波電路142
4.2.1降壓型斬波電路的結構及工作原理142
4.2.2升壓型斬波電路的結構及工作原理144
4.2.3升降壓型斬波電路的結構及工作原理146
4.2.4Cuk斬波電路的結構及工作原理147
*4.2.5Sepic斬波電路的結構及工作原理149
*4.2.6Zeta斬波電路的結構及工作原理149
4.3隔離型斬波電路150
4.3.1正激型變換電路的結構及工作原理150
4.3.2反激型變換電路的結構及工作原理152
4.3.3推挽型變換電路的結構及工作原理154
4.3.4半橋型變換電路的結構及工作原理155
4.3.5全橋型變換電路的結構及工作原理156
小結157
思考題及習題157
第5章交流調壓和變頻電路158
5.1交流調壓電路158
5.1.1概述158
5.1.2單相交流調壓電路159
5.1.3三相交流調壓電路165
5.2交流無觸點開關170
5.2.1晶閘管交流無觸點開關171
5.2.2全控型器件交流無觸點開關172
5.3交流調功電路172
5.4交-交變頻電路173
5.4.1單相交-交變頻電路173
5.4.2三相交-交變頻電路174
小結175
思考題及習題176
第6章無源逆變電路177
6.1概述177
6.1.1無源逆變電路的分類177
6.1.2換流方式177
6.1.3逆變電路的基本工作原理179
6.2電壓型逆變電路180
6.2.1單相半橋電壓型逆變電路180
6.2.2單相全橋電壓型逆變電路181
6.2.3三相電壓型逆變電路184
6.3電流型逆變電路186
6.3.1單相電流型逆變電路187
6.3.2三相電流型逆變電路189
6.4PWM逆變電路190
6.4.1PWM控制的基本原理190
6.4.2SPWM逆變電路的控制方法191
6.4.3單相SPWM逆變電路193
6.4.4三相SPWM逆變電路196
小結198
思考題及習題199
第7章電力電子新技術及應用200
*7.1軟開關技術200
7.1.1軟開關的概念200
7.1.2軟開關電路的分類和典型電路202
*7.2矩陣式變換電路208
7.2.1矩陣式變換電路的特點208
7.2.2矩陣式變換電路的工作原理209
*7.3有源濾波技術211
7.3.1概述211
7.3.2有源電力濾波器的工作原理212
7.3.3有源電力濾波器的分類213
7.3.4有源電力濾波器的控制213
*7.4功率因數校正技術214
7.4.1功率因數校正的概念214
7.4.2功率因數校正電路的分類215
7.4.3單極功率因數校正電
路的基本原理216
7.4.4有源功率因數校正的電流
控制方式217
*7.5高壓直流輸電技術219
7.5.1傳統高壓直流輸電技術219
7.5.2柔性直流輸電技術223
*7.6柔性交流輸電技術226
7.6.1柔性交流輸電技術的特點226
7.6.2柔性交流輸電裝置的分類及
其技術原理227
*7.7新能源發電技術230
7.7.1風力發電系統230
7.7.2光伏發電技術232
小結233
思考題及習題233
參考文獻234
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