本书全面阐述了电力电子基本变换电路、控制原理及具体的工业应用，包括电力电子技术的基本概念与术语、功率半导体器件和无源元件、电力电子装置控制、电力电子基本变换电路，以及电力电子技术应用等。本书不仅向读者展示了许多有关电力电子技术的控制实例，还向读者介绍了电力电子技术的最新应用与发展前景，使读者能够较为全面地掌握有关电力电子技术的基础知识，为电力电子变换器的控制、分析与设计提供了基本方法。
本书适合作为高年级本科生及研究生的教学参考书，也适合于从事电力电子技术研究与应用的工程师和科研人员阅读。

出版说明
译者序
原书前言
作者简介
第1章 电力电子技术的基本概念与术语
1.1 电能变换：变换器的分类 001
1.2 变换器的输出参数和特性 004
1.3 变换器对电网的影响 006
1.4 变换器基本参数 009
1.5 交流和直流滤波器 010
1.5.1 滤波器中的动态过程 013
参考文献 013
第2章 功率半导体器件和无源元件
2.1 简介 014
2.2 功率二极管 014
2.2.1 p+-n--n+结构的功率二极管 014
2.2.2 肖特基功率二极管 016
2.2.3 脉冲二极管 016
2.3 双极型功率晶体管 018
2.4 晶闸管 021
2.4.1 带p-n-p-n结构的可控半导体开关 021
2.4.2 功率光控晶闸管 024
2.4.3 对称晶闸管 025
2.5 开关晶闸管 026
2.5.1 GTO晶闸管 026
2.5.2 门极换流晶闸管（GCT、ETO晶闸管、MTO晶闸管） 028
2.5.3 集成GCT 029
2.5.4 MOS控制晶闸管 029
2.6 场效应晶体管 030
2.6.1 大功率短沟道MOS晶体管 030
2.6.2 Cool MOS技术 033
2.6.3 静电感应晶体管 035
2.7 IGBT 037
2.7.1 外延（PT）和均质（NPT）IGBT结构 040
2.7.2 沟槽栅IGBT 041
2.7.3 沟槽-FS和SPT 042
2.7.4 CSTBT和SPT+ 043
2.8 开关模块 044
2.8.1 集成功率模块拓扑结构 044
2.8.2 功率模块装配 047
2.8.3 将模块连接到功率电路 048
2.9 电源组件 048
2.9.1 集成功率模块 048
2.9.2 智能功率模块 048
2.9.3 带直流元件和冷却系统的功率模块基本拓扑结构（1/2B2、B2、B6） 049
2.9.4 B6U+B6I拓扑结构的功率模块：逆变器平台 049
2.9.5 双极型功率模块 049
2.10 功率开关的应用 049
2.11 半导体功率设备的冷却系统 050
2.11.1 风冷散热器 051
2.11.2 液体冷却散热器 052
2.12 电力电子的发展前景 052
2.12.1 以碳化硅为基础的功率开关 052
2.12.2 高度集成功率模块 054
2.13 半导体功率开关的控制 054
2.14 无源元件 057
2.14.1 简介 057
2.14.2 电磁元件 057
2.14.3 电容器：基本定义和特性 064
参考文献 069
第3章 电力电子装置控制
3.1 数学模型 070
3.1.1 一维及多维模型 070
3.1.2 线性和非线性系统—线性化 070
3.1.3 微分方程和矩阵方程—开关函数 074
3.1.4 三相电路的二维数学描述 078
3.1.5 拉普拉斯变换和传递函数 080
3.1.6 脉冲调制 083
3.1.7 差分方程 084
3.1.8 离散拉普拉斯变换（Z变换） 085
3.2 电力电子装置的电气过程分析 086
3.2.1 微分方程的解析解 086
3.2.2 拟合方法 088
3.2.3 相轨迹和点变换方法 088
3.2.4 主成分分析法 089
3.2.5 稳定性 091
3.3 控制方法 092
3.3.1 控制问题和原理 092
3.3.2 控制系统的结构 093
3.3.3 线性控制方法 095
3.3.4 继电器特性控制 097
3.3.5 滑动模式控制 099
3.3.6 数字控制 102
3.3.7 预测控制 103
3.3.8 电力电子的人工智能控制 104
附录3A 牛顿的二项式公式 112
附录3B 微分方程的解 113
参考文献 115
第4章 电网换流变换器
4.1 简介 116
4.2 整流器 117
4.2.1 整流电路基本工作原理 117
4.2.2 基本整流电路 119
4.2.3 整流器特性 135
4.3 并网逆变器 140
4.3.1 工作原理 140
4.3.2 在逆变模式下运行的基本电路 145
4.3.3 逆变器的有功功率、无功功率和视在功率 148
4.3.4 逆变器的特性 150
4.4 直接频率变换器（周波变换器） 151
4.4.1 基于晶闸管的交流-交流变换器 151
4.4.2 减小输出电压的谐波 153
4.5 基于晶闸管的交流调压器 156
4.5.1 单相交流调压器 156
4.5.2 三相交流调压器 159
参考文献 162
第5章 直流-直流变换电路
5.1 简介：连续稳定器 163
5.2 基本直流调压器 164
5.2.1 降压直流-直流变换器 164
5.2.2 升压直流-直流变换器 166
5.2.3 反向调节器 168
5.2.4 C＇uk变换器 169
5.2.5 电压倍增调节器 170
5.3 输入输出变压器解耦的直流调压器 171
5.3.1 反激式变换器 172
5.3.2 正激式变换器 173
5.3.3 推挽式变换器 174
5.4 多象限直流变换器 176
5.4.1 两象限变换器 176
5.4.2 四象限变换器 177
5.5 向负载供电的晶闸管-电容调节器 178
参考文献 179
第6章 基于全控型开关器件的逆变器与交流变换器
6.1 电压型逆变器 181
6.1.1 单相电压型逆变器 181
6.1.2 单相电压型逆变器的脉冲宽度控制 187
6.1.3 三相电压型逆变器 190
6.1.4 非对称负载下的三相电压型逆变器 194
6.2 电流型逆变器 196
6.2.1 晶体管电流型逆变器 196
6.2.2 电流型逆变器的脉宽控制 200
6.2.3 基于晶闸管的电流型逆变器 201
6.3 交流变换器 204
6.3.1 不含变压器的交流变换器 204
6.3.2 升压交流电压变换器 205
6.3.3 间接交流电压变换器 207
6.4 变频器 208
6.4.1 带有直流环节的变频器 208
6.4.2 直接变频器 208
参考文献 210
第7章 脉冲宽度调制（PWM）与电能质量控制
7.1 PWM基本原理 211
7.1.1 随机过程脉冲调制 213
7.2 逆变器中的PWM技术 214
7.2.1 电压型逆变器 214
7.2.2 电流型逆变器 220
7.2.3 空间矢量调制 224
7.3 基于PWM变换器的电能质量控制 228
7.3.1 PWM变换器功能 228
7.3.2 交流-直流PWM变换器工作方式 228
7.3.3 有源电力滤波器 233
7.3.4 混合滤波器 239
7.3.5 三相系统中的电流平衡 243
7.4 PWM交流-直流变换器基本控制系统 244
参考文献 250
第8章 谐振变换器
8.1 简介 251
8.2 谐振电路中带负载的变换器 252
8.2.1 带串联负载的变换器 252
8.2.2 带并联负载的变换器 258
8.2.3 串联-并联谐振逆变器 261
8.2.4 E类变换器 262
8.3 准谐振变换器 265
8.3.1 准谐振开关基本电路 265
8.3.2 准谐振直流-直流变换器 267
8.3.3 带有开关电压限制的ZVS变换器 271
8.3.4 具有输入谐振电路的ZVS逆变器 274
参考文献 277
第9章 多电平、模块化和多单元变换器拓扑
9.1 简介 278
9.2 整流器与直流-直流变换器并联 279
9.3 逆变器并联 282
9.4 基于电容-二极管单元的倍压器和分压器 286
9.4.1 倍压器 286
9.4.2 分压器 287
9.5 多电平变换器结构 288
9.5.1 二极管钳位电路 288
9.5.2 飞跨电容型逆变器 290
9.5.3 级联型多电平变换器 290
参考文献 292
第10章 电力电子技术应用
10.1 提高供电效率 293
10.1.1 电力传输和电能质量的控制 293
10.1.2 电力电子技术在可再生能源和储能设备中的应用 298
10.2 电力驱动装置 301
10.2.1 直流电机的控制 301
10.2.2 感应电动机的控制 302
10.2.3 同步电机的控制 304
10.3 工程应用 308
10.3.1 照明设备 308
10.3.2 电工技术 309
10.3.3 电力运输 311
10.3.4 技术要求 316
参考文献 320

使用电力电子技术可以显著提高电能利用效率，并且电力电子技术是目前电气工程领域发展最快的技术。本书讨论了电力电子技术，介绍并解释了电力电子技术中的基本概念和重要理论。本书还提供了在电力电子领域进行分析和设计的基本方法，读者可在本书中了解许多实例，这些实例向我们展示了电力电子技术的发展、应用及其前景，其中包括可再生能源的生产、传输和分配等主要方向。
本书作者向所有帮助创作本书的人表示感谢。

尤里·罗扎诺夫
谢尔盖·里夫金
叶夫根尼·查普利金
帕维尔·沃罗宁