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绪论1

0.1 现代电力电子技术的基本概念1

0.2 现代电力电子技术的发展和现状3

0.2.1 电力电子器件的发展历程3

0.2.2 电力电子应用技术的发展现状4

0.2.3 现代电力电子技术的发展趋势6

0.3 现代电力电子技术的基本特征7

0.3.1 以弱电控制强电，成为连接信息产业和传统产业的必要环节7

0.3.2 可以节约电能，缓解能源危机，减少环境污染8

0.3.3 典型的高技术及很多高新技术的支撑技术9

0.4 现代电力电子技术的应用领域9

0.4.1 在电力传动系统中的应用10

0.4.2 在工业和民用电源系统中的应用11

0.4.3 在电力系统中的应用11

0.4.4 在高新技术领域的应用12

0.5 现代电力电子技术的研究方法和学术园地13

第1章 现代电力电子器件的开关特性14

1.1 概述14

1.2 半导体物理基础及器件分类15

1.2.1 硅和半导体15

1.2.2 pn结和击穿原理15

1.2.3 pn结的电容效应和反向恢复时间16

1.2.4 非穿通、穿通和电场截止结构16

1.2.5 电力电子器件的分类17

1.3 电流控制型器件的开关特性18

1.3.1 双极型晶体管18

1.3.2 门级可关断晶闸管21

1.4 电压控制型器件的开关特性24

1.4.1 功率场效应晶体管24

1.4.2 静电感应晶体管／晶闸管29

1.4.3 绝缘栅双极型晶体管31

1.4.4 集成门极换流晶闸管38

1.5 缓冲吸收电路47

1.5.1 基本原理47

1.5.2 关断缓冲用RCD吸收电路48

1.5.3 复合式Snubber电路49

1.5.4 能量回馈式缓冲吸收电路51

参考文献53

第2章 电力电子电路拓扑研究——综合与分析54

2.1 概述54

2.2 对偶原理及其在电力电子电路中的应用54

2.2.1 对偶原理54

2.2.2 开关器件的对偶55

2.2.3 对偶原理在电力电子电路中的简单应用58

2.3 开关电路中电源和负载的性质59

2.3.1 理想电源定义及其引申59

2.3.2 电力电子电路中的电源／负载60

2.4 电力电子电路基本拓扑60

2.4.1 电源和负载的性质不同的基本拓扑60

2.4.2 电源和负载均为电压源的基本拓扑61

2.4.3 电源和负载均为电流源的基本拓扑62

2.5 电路拓扑综合应用举例64

2.5.1 电路拓扑综合的具体步骤64

2.5.2 电路拓扑综合应用举例64

2.6 6种基本DC-DC电路的分析67

2.6.1 Buck变换器67

2.6.2 Boost变换器69

2.6.3 Buck-Boost变换器71

2.6.4 Cuk变换器72

2.6.5 Zeta变换器74

2.6.6 Sepic变换器78

2.7 电力电子电路最小单元及PWM开关81

2.7.1 电力电子电路最小单元81

2.7.2 最小单元在电路拓扑中的应用82

2.7.3 PWM开关建模83

参考文献89

第3章 电力电子电路换流原理与应用91

3.1 基本换流单元91

3.2 晶闸管换流方法分类92

3.2.1 电压式换流（脉冲换流）92

3.2.2 电流式换流（谐振换流）93

3.3 强迫换流电路的分析方法——相平面法94

3.3.1 电压源激励下的串联谐振回路94

3.3.2 电流源激励下的并联谐振回路95

3.3.3 电压源与电流源同时存在的谐振回路95

3.4 用相平面法分析电路举例96

3.4.1 电容充电电路96

3.4.2 能量补充电路97

3.4.3 Wagner斩波器97

3.5 典型应用103

3.5.1 电压型逆变器103

3.5.2 电流型逆变器107

参考文献111

第4章 谐振变换器和软开关技术113

4.1 概述113

4.2 准谐振变换器114

4.2.1 零电流开关准谐振变换器115

4.2.2 零电压开关准谐振变换器118

4.2.3 零电压开关多谐振变换器122

4.2.4 准方波ZVS变换器125

4.2.5 谐振开关技术在三相电路中的推广127

4.3 软开关技术130

4.3.1 ZVS-PWM和ZCS-PWM电路130

4.3.2 零过渡PWM变换器134

参考文献137

第5章 电压型PWM变频调速控制140

5.1 概述140

5.2 变频调速的基本原理140

5.2.1 变压变频（VVVF）控制原理140

5.2.2 异步电机变压变频时的机械特性142

5.3 电压型PWM变频器144

5.3.1 电压型PWM变频器的主回路144

5.3.2 PWM控制技术分类145

5.3.3 PWM控制性能指标146

5.4 正弦PWM控制技术147

5.4.1 电压正弦PWM技术148

5.4.2 电流正弦PWM技术152

5.5 磁通正弦PWM技术156

5.6 优化PWM技术164

5.7 随机PWM技术167

参考文献170

第6章 多电平变换器原理及其控制171

6.1 概述171

6.2 多电平变换器的基本模型和分析方法173

6.2.1 多电平变换器的基本模型173

6.2.2 多电平变换器的特点和应用173

6.2.3 多电平变换器基本单元分析法174

6.3 二极管箝位型多电平变换器176

6.3.1 二极管箝位型三电平变换器原理及分析176

6.3.2 三电平逆变器的空间电压矢量模型178

6.3.3 三相箝位型多电平变换器工作原理及分析180

6.4 电容箝位型多电平变换器184

6.5 通用箝位型多电平变换器186

6.5.1 通用型多电平电路结构186

6.5.2 通用型五电平电路结构187

6.5.3 通用型多电平电路的派生结构190

6.6 级联型多电平变换器190

6.6.1 级联型多电平变换器的典型结构191

6.6.2 级联型多电平变换器结构扩展193

6.7 多电平变换器载波PWM控制196

6.7.1 三电平载波PWM控制技术197

6.7.2 多电平载波PWM技术199

6.8 多电平空间矢量PWM技术203

6.8.1 三电平空间矢量PWM控制203

6.8.2 多电平空间矢量PWM技术208

6.9 多电平SVPWM和载波PWM的统一220

6.9.1 三电平SVPWM的载波调制形式221

6.9.2 多电平空间矢量PWM的载波调制形式222

参考文献225

第7章 电力系统无功及谐波治理227

7.1 概述227

7.2 无功功率和谐波的产生228

7.2.1 无功功率、功率因数的定义228

7.2.2 谐波和无功功率的来源234

7.2.3 谐波和无功功率的危害235

7.2.4 谐波和无功功率的消除和补偿236

7.3 高功率因数电力电子装置236

7.3.1 功率因数校正电路236

7.3.2 PWM整流电路247

7.3.3 矩阵式变换器254

7.4 无功补偿和有源滤波262

7.4.1 静止无功补偿装置263

7.4.2 有源电力滤波器267

参考文献276

附录A SVPWM变频调速异步电机的开环控制278