本書(shū)是在普通高等教育九五重點(diǎn)教材《電力電子技術(shù)》（丁道宏主編，航空工業(yè)出版社，1999年出版）的基礎(chǔ)上，根據(jù)作者多年從事電力電子技術(shù)教學(xué)和科研工作的經(jīng)驗(yàn)重新規(guī)劃和編寫(xiě)的，是十三五江蘇省高等學(xué)校重點(diǎn)教材。
本書(shū)系統(tǒng)闡述了電力電子技術(shù)的基本理論和方法，充分考慮本科生的特點(diǎn)，深入淺出地講述了各種電力電子變換電路拓?fù)涞耐蒲莘椒ā⒐ぷ髟砗头治鲈O(shè)計(jì)，使學(xué)生知其然且知其所以然，融會(huì)貫通，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究打下基礎(chǔ)。全書(shū)共分12章，包括緒論、相控整流電路、高頻功率半導(dǎo)體器件、非隔離型直流變換器、隔離型直流變換器、DC-AC逆變器、緩沖電路、軟開(kāi)關(guān)直流變換器、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、電力電子變換器中的磁性元件、電力電子技術(shù)的應(yīng)用等。
本書(shū)可作為高等院校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)、自動(dòng)化專業(yè)及其他相關(guān)專業(yè)的本科生教材，也可作為從事電力電子技術(shù)和相關(guān)研究的工程技術(shù)人員的參考用書(shū)。
電力電子領(lǐng)域著名專家阮新波教授（IEEE Fellow、長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者、萬(wàn)人計(jì)劃領(lǐng)軍人才、全國(guó)科技工作者，享受?chē)?guó)務(wù)院特殊津貼）及其團(tuán)隊(duì)，數(shù)十年前沿科研經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)理論的完美結(jié)合。秉承阮教授一貫的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度，教材既高屋建瓴，又有對(duì)細(xì)節(jié)近乎嚴(yán)苛的追求。《電力電子技術(shù)》定會(huì)滿足您對(duì)此領(lǐng)域求知的所有想象！
前言
Preface
電力電子技術(shù)是利用功率半導(dǎo)體器件，對(duì)電能進(jìn)行高效變換和控制的一門(mén)技術(shù)。自晶閘管問(wèn)世以來(lái)，電力電子技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了60余年，進(jìn)入大學(xué)課程也有40余年的歷史。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)的教材也在不斷更新�；仡櫿n程的教學(xué)內(nèi)容，電路結(jié)構(gòu)從初的晶閘管整流電路，到現(xiàn)在的整流、直流變換、逆變和交流調(diào)壓變頻等多種功率變換電路，電力電子的應(yīng)用也從工業(yè)擴(kuò)展至電能應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域。電力電子技術(shù)教材涉及的內(nèi)容也越來(lái)越多，為電力電子技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用發(fā)揮了巨大的作用。南京航空航天大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)是特色本科專業(yè)、國(guó)防特色重點(diǎn)專業(yè)、江蘇省品牌專業(yè)、江蘇省十二五重點(diǎn)專業(yè)，為我國(guó)航空航天、國(guó)防工業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)輸送了大批高素質(zhì)的電氣領(lǐng)域高級(jí)工程技術(shù)人才。本專業(yè)采用的《電力電子技術(shù)》教材由丁道宏教授主編，1994年第1版，1996年獲部級(jí)優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)。1999年該書(shū)修訂再版后被審訂為九五重點(diǎn)教材。隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，原教材已然不能滿足技術(shù)更新和新時(shí)代人才培養(yǎng)的需求，原有的教學(xué)內(nèi)容存在較大程度的滯后，因此需要對(duì)該教材進(jìn)行新編。
近年來(lái)，科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求深化教學(xué)改革，教育部高等學(xué)校電氣類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)從拓寬專業(yè)基礎(chǔ)面、優(yōu)化教學(xué)體系和高校人才培養(yǎng)需求出發(fā)，對(duì)電力電子技術(shù)教材做出如下要求：以典型器件為基礎(chǔ)，以電路拓?fù)錇橹攸c(diǎn)，以分析仿真為手段，以典型應(yīng)用為目標(biāo)，要體現(xiàn)教材的先進(jìn)性、創(chuàng)新性和實(shí)用性�；诖�，本教材在內(nèi)容編排上做了諸多改進(jìn)，其主要特色如下：
（1）從應(yīng)用的角度介紹電力電子器件。電力電子器件是變換電路的基本元件，也是電力電子技術(shù)發(fā)展的基石。器件的特性直接影響電路的性能，器件的參數(shù)設(shè)計(jì)是電力電子變換電路重要的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。電力電子器件種類很多，本教材保留了功率二極管、晶閘管、MOSFET和IGBT等常規(guī)器件，刪減了門(mén)極關(guān)斷晶閘管、集成門(mén)極換流晶閘管等低頻功率器件內(nèi)容，同時(shí)引入氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）等近年涌現(xiàn)的寬禁帶功率器件，對(duì)上述器件的結(jié)構(gòu)和工作原理僅做必要介紹，重點(diǎn)放在器件的外特性和參數(shù)設(shè)計(jì)上，從應(yīng)用的角度對(duì)器件內(nèi)容重新進(jìn)行編排。
（2）突出全控型器件電路，壓縮晶閘管電路內(nèi)容。對(duì)于電力電子初學(xué)者來(lái)說(shuō)，可控整流電路在電路分析方法、工作模態(tài)劃分、元件參數(shù)設(shè)計(jì)等方面仍是很好的過(guò)渡內(nèi)容，因此本教材保留了典型可控整流電路，如單相橋式、三相橋式，其余如多相整流等內(nèi)容則做了適當(dāng)刪減，僅在有源逆變中簡(jiǎn)要介紹換相重疊角概念。在可控整流電路原理介紹中，更多地采用開(kāi)關(guān)模態(tài)、等效電路與工作波形相結(jié)合的敘述方式，便于學(xué)生對(duì)電路工作原理的理解吸收。
（3）直流變換是電力電子變換電路的重要內(nèi)容。在保留基本非隔離型和單端隔離型直流變換器的基礎(chǔ)上，本教材增加了雙管正激、推挽、半橋和全橋變換器的相關(guān)內(nèi)容。與其他教材不同的是，本教材引入了各種直流變換器的推演方法與特性，目的是拓寬學(xué)生視野和思路，理解各類變換器的本質(zhì)。
（4）高頻軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)電源產(chǎn)品的重要特征。結(jié)合編者在軟開(kāi)關(guān)技術(shù)領(lǐng)域多年的科研經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)，在本教材中引入了諧振軟開(kāi)關(guān)、零電壓開(kāi)關(guān)、零電流開(kāi)關(guān)、零電壓轉(zhuǎn)換等多種軟開(kāi)關(guān)概念，以全橋變換器、LLC諧振變換器為應(yīng)用實(shí)例，詳細(xì)闡述上述軟開(kāi)關(guān)的實(shí)現(xiàn)方法和控制策略。
（5）增加磁性元件（變壓器、電感）的詳細(xì)參數(shù)設(shè)計(jì)方法，并給出具體設(shè)計(jì)實(shí)例。
本教材由南京航空航天大學(xué)阮新波教授主編，劉福鑫教授、陳新教授和陳杰副教授參與編著，其中第1、4、5、7、8、10章由阮新波教授編寫(xiě)，第2、3、11章由劉福鑫教授編寫(xiě)，第6、9章由陳新教授編寫(xiě)，第12章和各章習(xí)題由陳杰副教授編寫(xiě)。阮新波教授對(duì)全書(shū)內(nèi)容進(jìn)行了統(tǒng)稿和反復(fù)修改。南京航空航天大學(xué)龔春英教授、肖嵐教授對(duì)本教材提出了很多寶貴的建議，在此表示衷心的感謝。由于編者水平有限，書(shū)中難免有疏漏不妥之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編者
二〇二一年三月
于南京航空航天大學(xué)
電力電子技術(shù)
阮新波教授于1991年和1996年先后在南京航空航天大學(xué)獲得學(xué)士和博士學(xué)位，而后留校任教，2002年被破格評(píng)為教授。
阮教授長(zhǎng)期從事電力電子與電力傳動(dòng)方面的教學(xué)和研究工作，主持國(guó)家自然科學(xué)基金杰出青年科學(xué)基金1項(xiàng)、重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)和面上項(xiàng)目4項(xiàng)，以及省部級(jí)和國(guó)防項(xiàng)目80多項(xiàng)。獲教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)和江蘇省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)；獲授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利45項(xiàng)，美國(guó)專利2項(xiàng)；出版中文專著7部，英文專著3部，發(fā)表論文300多篇，其中被SCI收錄150多篇。
阮教授是IEEE Fellow、長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者、萬(wàn)人計(jì)劃領(lǐng)軍人才、全國(guó)科技工作者，享受?chē)?guó)務(wù)院特殊津貼�，F(xiàn)任中國(guó)電源學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)，是電源學(xué)報(bào)編委會(huì)常務(wù)副主任、副主編，中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)、電工技術(shù)學(xué)報(bào)編委；是IEEE Transactions on Industrial Electronics等五份國(guó)際重要學(xué)術(shù)期刊副編輯(Associate Editor)；被IEEE Transactions on Industrial Electronics授予杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)，被IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics兩次授予*佳副主編獎(jiǎng)。
目錄
序
前言
第1章緒論
1.1電力電子技術(shù)的定義
1.2電力電子技術(shù)的發(fā)展歷史
1.3電力電子技術(shù)的應(yīng)用
習(xí)題
第2章相控整流電路
2.1晶閘管
2.1.1基本結(jié)構(gòu)與工作原理
2.1.2晶閘管的穩(wěn)態(tài)特性
2.1.3晶閘管的動(dòng)態(tài)特性
2.1.4晶閘管的主要參數(shù)
2.2單相橋式相控整流電路
2.2.1單相橋式全控整流電路
2.2.2單相橋式半控整流電路
2.3三相半波相控整流電路
2.3.1電阻性負(fù)載
2.3.2阻感性負(fù)載
2.3.3整流變壓器容量與整流功率的關(guān)系
2.3.4三相半波共陽(yáng)極相控整流電路
2.4三相橋式相控整流電路
2.4.1電路構(gòu)成
2.4.2基本工作原理
2.4.3電阻性負(fù)載時(shí)工作原理
2.4.4阻感性負(fù)載時(shí)工作原理
2.5帶平衡電抗器的雙反星形相控整流電路
2.5.1無(wú)平衡電抗器的雙反星形相控整流電路（六相半波相控整流電路）
2.5.2帶平衡電抗器的雙反星形相控整流電路
2.5.3參數(shù)設(shè)計(jì)
2.6變壓器漏抗對(duì)相控整流電路的影響
2.6.1換相的物理過(guò)程和整流電壓波形
2.6.2換相壓降和輸出整流電壓平均值
2.6.3換相重疊角的計(jì)算
2.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)
2.7.1逆變的概念
2.7.2電能的流轉(zhuǎn)
2.7.3三相半波有源逆變電路
2.7.4逆變顛覆與控制角限制
習(xí)題
第3章高頻功率半導(dǎo)體器件
3.1功率半導(dǎo)體器件分類
3.2功率二極管
3.2.1基本結(jié)構(gòu)與工作原理
3.2.2二極管的穩(wěn)態(tài)特性
3.2.3二極管的動(dòng)態(tài)特性
3.2.4二極管類型
3.2.5二極管的主要參數(shù)
3.3雙極型功率晶體管
3.3.1基本結(jié)構(gòu)與工作原理
3.3.2BJT的穩(wěn)態(tài)特性
3.3.3BJT的動(dòng)態(tài)特性
3.3.4BJT的主要參數(shù)
3.4功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管
3.4.1基本結(jié)構(gòu)與工作原理
3.4.2MOSFET的穩(wěn)態(tài)特性
3.4.3MOSFET的動(dòng)態(tài)特性
3.4.4MOSFET的主要參數(shù)
3.4.5寬禁帶半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管
3.5絕緣柵雙極型晶體管
3.5.1基本結(jié)構(gòu)與工作原理
3.5.2IGBT的基本特性
3.5.3IGBT的主要參數(shù)
習(xí)題
第4章非隔離型直流變換器
4.1Buck變換器
4.1.1Buck變換器電路拓?fù)涞耐蒲?br />4.1.2電流連續(xù)時(shí)Buck變換器的工作原理和基本關(guān)系
4.1.3電流斷續(xù)時(shí)Buck變換器的工作原理與基本關(guān)系
4.1.4Buck變換器的外特性和調(diào)節(jié)特性
4.1.5Buck變換器的參數(shù)設(shè)計(jì)
4.2Boost變換器
4.2.1Boost變換器電路拓?fù)涞耐蒲?br />4.2.2電流連續(xù)時(shí)Boost變換器的工作原理和基本關(guān)系
4.2.3電流斷續(xù)時(shí)Boost變換器的工作原理和基本關(guān)系
4.2.4Boost變換器的外特性和調(diào)節(jié)特性
4.2.5Boost變換器的參數(shù)設(shè)計(jì)
4.3Buck-Boost變換器
4.3.1Buck-Boost變換器電路拓?fù)涞耐蒲?br />4.3.2電流連續(xù)時(shí)Buck-Boost變換器的工作原理和基本關(guān)系
4.3.3電流斷續(xù)時(shí)Buck-Boost變換器的工作原理和基本關(guān)系
4.3.4Buck-Boost變換器的外特性和調(diào)節(jié)特性
4.3.5Buck-Boost變換器的參數(shù)設(shè)計(jì)
4.4Cuk變換器
4.4.1Cuk變換器電路拓?fù)涞耐蒲?br />4.4.2電流連續(xù)時(shí)Cuk變換器的工作原理和基本關(guān)系
4.4.3電流斷續(xù)時(shí)Cuk變換器的工作原理和基本關(guān)系
4.4.4Cuk變換器的參數(shù)設(shè)計(jì)
4.4.5兩電感有耦合的Cuk變換器
4.5Zeta變換器
4.5.1Zeta變換器電路拓?fù)涞耐蒲?br />4.5.2電流連續(xù)時(shí)Zeta變換器的工作原理和基本關(guān)系
4.5.3電流斷續(xù)時(shí)Zeta變換器的工作原理和基本關(guān)系
4.5.4Zeta變換器的參數(shù)設(shè)計(jì)
4.6SEPIC變換器
4.6.1SEPIC變換器電路拓?fù)涞耐蒲?br />4.6.2電流連續(xù)時(shí)SEPIC變換器的工作原理和基本關(guān)系
4.6.3電流斷續(xù)時(shí)SEPIC變換器的工作原理和基本關(guān)系
4.6.4SEPIC變換器的參數(shù)設(shè)計(jì)
4.7六種非隔離型直流變換器的比較
習(xí)題
第5章隔離型直流變換器
5.1正激變換器
5.1.1正激變換器電路拓?fù)涞耐蒲?br />5.1.2正激變換器的工作原理
5.1.3正激變換器的基本關(guān)系
5.1.4雙管正激變換器
5.2反激變換器
5.2.1反激變換器電路拓?fù)涞耐蒲?br />5.2.2反激變換器的工作模式和開(kāi)關(guān)模態(tài)
5.2.3電流連續(xù)時(shí)反激變換器的工作原理與基本關(guān)系
5.2.4電流斷續(xù)時(shí)反激變換器的工作原理和基本關(guān)系
5.2.5反激變換器的外特性和調(diào)節(jié)特性
5.2.6反激變換器的參數(shù)設(shè)計(jì)
5.3推挽變換器
5.3.1推挽變換器電路拓?fù)涞耐蒲?br />5.3.2推挽變換器的工作原理
5.3.3推挽變換器的基本關(guān)系
5.4半橋變換器
5.4.1半橋變換器電路拓?fù)涞耐蒲?br />5.4.2半橋變換器的工作原理
5.4.3半橋變換器的基本關(guān)系
5.5全橋變換器
5.5.1全橋變換器電路拓?fù)涞耐蒲?br />5.5.2全橋變換器的工作原理
5.5.3全橋變換器的基本關(guān)系
5.6Buck類變換器的輸出整流電路
5.7隔離型Buck類變換器的比較
習(xí)題
第6章DC-AC逆變器
6.1電壓型逆變器工作原理
6.1.1電壓型單相逆變器
6.1.2電壓型三相橋式逆變器
6.2電壓型逆變器的脈寬調(diào)制技術(shù)
6.2.1單脈寬調(diào)制
6.2.2正弦脈寬調(diào)制
6.3電流型逆變器
6.3.1電流型單相逆變器
6.3.2電流型三相逆變器
習(xí)題
第7章緩沖電路
7.1開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通和關(guān)斷特性
7.2基本緩沖電路
7.2.1RCD緩沖電路
7.2.2RLD緩沖電路
7.3無(wú)損緩沖電路
7.3.1無(wú)損關(guān)斷緩沖電路
7.3.2無(wú)損開(kāi)通緩沖電路
習(xí)題
第8章軟開(kāi)關(guān)直流變換器
8.1軟開(kāi)關(guān)變換器的分類
8.1.1硬開(kāi)關(guān)的概念
8.1.2軟開(kāi)關(guān)的概念
8.1.3軟開(kāi)關(guān)直流變換器的分類
8.2準(zhǔn)諧振變換器
8.2.1諧振開(kāi)關(guān)
8.2.2零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器
8.2.3零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振變換器
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