2016年中国电力版《现代电力电子技术与应用》：

七律●电力电子●2015年10月1日

   变流成造两分支，
   电路多型巧构思。
   器件复合全控好，
   逆频整斩可分析。

   零参谐振开关软，
   转矩直接链把持。
   调制脉宽存浩域，
   欢歌矢量也温慈。
   

   朱文杰，字峩邻，2015年10月1日于长沙兰樟园

内容提要

   本书着力介绍了电力电子器件的基本结构、工作原理和工作特性，详细分析了电力电子技术中的各种变换电路以及PWM、软开关、矢量控制及直接转矩控制。本书绪论综述了电力电子技术的内涵、历史发展和应用简况，之后分10章展开。第1章介绍了电力电子器件。第2章介绍相控整流电路；第3章为直流斩波电路与交流电力控制电路；第4章为无源逆变电路；第5章为组合变流电路。第6章介绍PWM控制技术；第7章为软开关技术；第8章为矢量控制和直接转矩控制。第9章介绍了电力电子技术在高压直

流输电、静止无功补偿装置、有源电力滤波器、同步电机励磁系统、变速恒频发电、统一潮流控制器、超导磁体储能系统、光伏发电并网装置等电力系统中的应用；第10章介绍了电力电子技术在电力机车、磁悬浮列车、燃油汽车、电动汽车、飞机高频通信、舰船电力系统等交通运输行业中的应用。

   本书适用于电气工程及其自动化专业及相关专业本、专科生教材，也可作为该专业研究生教学参考用书，还可供从事电力电子技术、电力系统及自动化、运动控制技术等领域的工程技术人员参考。

前言

   电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，是利用电力电子器件对电能进行变换和控制的新兴学科。电力电子技术可以理解为功率强大，可供诸如电力系统那样大的电流、高电压场合应用的电子技术，它与传统的电子技术相比，其特殊之处不仅仅是因为它能够通过大电流和承受高电压，而且要考虑在大功率情况下，器件发热、运行效率的问题。电力电子技术研究的内容包括电力电子器件、变换器主电路和控制电路三个方面。

   电力电子技术是以功率和变换为主要对象的现代工业电子技术，当代工、农业等各个领域都离不开电能，离不开表征电能的电压、电流、频率、波形和相位等基本参数的控制和转换，而电力电子技术可以对这些参数进行精确的控制和高效的处理，所以电子技术是实现电气工程现代化的重要基础。电力电子技术应用范围十分广泛，国防军事、电力系统、交通运输、能源开采、通信系统、计算机系统、新能源系统以及家用电器等无不渗透着电力电子技术的成果。

   电力电子技术是目前发展较为迅速的一门学科，是高新技术产业发展的主要基础技术之一，是传统产业改造的重要手段。电力电子技术的发展是以电力电子器件为核心，伴随变换技术和控制技术的发展而发展的。可以预言，随着各学科新理论、新技术的发展，电力电子技术的应用具有十分广泛的前景。

   本书旨在为综合、传播这一既传统又新型的技术而尽一点绵薄之力，感谢中国电力出版社鼎力出版。但由于编者水平有限，殷切希望各校师生、专业技术人员以及广大读者对本书的内容、结构及疏漏、错误之处给予批评、指正。

《现代电力电子技术与应用》目录

绪论

0．1 什么是电力电子技术？

0．1．1 电力电子技术的概念

0．1．2 电力电子技术的两大分支

0．1．3 电力电子技术与其他学科的关系

0．2 电力电子技术的发展历史

0．2．1 电力电子器件的发展

0．2．2  电力电子电路的发展

0．2．3  电力电子控制技术的发展

0．3  电力电子技术的应用

0．3．1  电力电子技术在电力系统中的应用

0．3．2  电力电子技术在其他行业中的应用

0．4 本课程的主要内容

第1章  电力电子器件

1．1  电力电子器件概述

1．1．1  电力电子器件的概念和特征

1．1．2  电力电子器件的基本类型

1．1．3  电力电子器件的模块化与集成化

1．1．4  电力电子器件的应用领域

1．2  电力二极管

1．2．1  PN结及工作原理

1．2．2  电力二极管的结构与基本特性

1．2．3  电力二极管的主要参数

1．2．4  电力二极管的主要类型

1．3  晶闸管及其派生器件

1．3．1  晶闸管的结构及工作原理

1．3．2  晶闸管的基本特性及主要参数

1．3．3  晶闸管的派生器件

1．4  门极可关断晶闸管

1．4．1  GTO的结构与工作原理

1．4．2  GTO的特性

1．4．3  GTO的主要参数

1．5  电力晶体管（Giant Transistor：GTR）

1．5．1  GTR的结构和工作原理

1．5．2  GTR的基本特性

1．5．3  GTR的主要参数

1．6  功率场效应晶体管

1．6．1  电力MOSFET的结构与工作原理

1．6．2  电力MOSFET的基本特性

1．7  绝缘栅双极型晶体管

1．7．1  IGBT的结构与工作原理

1．7．2  IGBT的特性

1．7．3  IGBT的参数

1．7．4  掣住效应与安全工作区

1．8  其它新型电力电子器件

本章小结

第2章 相控整流电路

2．1  单相可控硅整流电路

2．1．1  单相半波可控整流电路

2．1．2　单相桥式可控整流电路

2．1．3  单相全波可控整流电路（带电阻负载）

2．2　三相可控硅整流电路

2．2．1　三相半波可控整流电路

2．2．2　三相桥式全控整流电路

2．3　变压器漏感对整流电路的影响

2．3．1  VT1换相至VT2的过程

2．3．2  变压器漏抗对各种整流电路的影响

2．4　有源逆变电路

2．4．1　有源逆变产生的条件

2．4．2　三相桥式有源逆变电路

2．4．3　逆变失败与最小逆变角的限制

2．5　电容滤波的不可控整流电路

2．5．1  电容滤波的单相不可控整流电路

2．5．2  电容滤波的三相不可控整流电路

2．6  整流电路的谐波和功率因数

2．6．1　谐波和无功功率分析的基础

2．6．2  R、L负载时交流侧谐波和功率因素分析

2．6．3  整流输出电压和电流的谐波分析

2．6．4  抑制谐波与改善功率因数

2．7　其他可控整流电路

2．7．1  带平衡电抗器的双反星形可控整流电路

2．7．2  多重化整流电路

本章小结

第3章  直流斩波电路与交流电力控制电路

3．1  DC-DC变换电路概述

3．2  非隔离型DC-DC变换电路

3．2．1  降压（Buck）斩波电路

3．2．2  升压（Boost）斩波电路

3．2．3  升降压（Buck-Boost）斩波电路

3．2．4  Cuk电路

3．3  隔离的DC-DC变换器原理

3．3．1  单端DC-DC变换器原理及设计

3．3．2  推挽式DC-DC变换器（Push-Pull）

3．3．3  半桥式DC-DC变换器原理及设计

3．3．4  全桥DC-DC变换器原理

3．4  有源功率因数校正器

3．5  交流电力控制电路和交-交变频电路

3．5．1  交流调压电路

3．5．2  其他交流电力控制电路

3．5．3  交-交变频电路

3．5．4  矩阵式变频电路

本章小结

第4章  无源逆变电路

4．1  无源逆变电路概述

4．1．1  逆变电路的分类

4．1．2  换流方式

4．1．3  逆变电路的工作原理与基本构成

4．2  电压型逆变电路

4．2．1  单相半桥型逆变电路

4．2．2  单相全桥型逆变电路

4．2．3  电压型三相桥式逆变电路

4．3  电流型逆变电路

4．3．1  电流型单相桥式逆变器

4．3．2  电流型三相桥式逆变电路

4．4  多重化逆变电路和多电平逆变电路

4．4．1  多重化逆变电路

4．4．2　多电平逆变电路

本章小结

第5章 组合变流电路

5．1　间接交流变流电路

5．1．1　间接交流变流（交-直-交）电路原理

5．1．2　交-直-交变频器

5．1．3  恒压恒频（CVCF）电源

5．2　间接直流（直-交-直）变流电路

5．2．1　正激电路

5．2．2　反激电路

5．2．3　半桥电路

5．2．4　全桥电路

5．2．5　推挽电路

5．2．6　全波整流和全桥整流

5．2．7　开关电源

本章小结

第6章  PWM控制技术

6．1  PWM控制概述

6．1．1  相电压控制PWM

6．1．2  线电压控制PWM

6．1．3  电流控制PWM

6．1．4  空间电压矢量控制PWM

6．1．5  矢量控制PWM

6．1．6  直接转矩控制PWM

6．1．7  非线性控制PWM

6．1．8  谐振软开关PWM

6．2  逆变电路的SPWM控制方法

6．2．1  计算法和调制法

6．2．2  异步调制和同步调制

6．2．3  PWM控制的实现方法

6．2．4  PWM逆变电路的谐波分析

6．3  逆变电路的其他PWM控制方法

6．3．1  PWM跟踪控制

6．4  多电平逆变电路的PWM控制

6．4．1  PWM逆变电路的多重化

本章小结

第7章  软开关技术

7．1　软开关的基本概念

7．1．1　硬开关和软开关

7．1．2　零电压开关和零电流开关

7．2　软开关电路的分类

7．3　典型的软开关电路

7．3．1　零电压开关准谐振电路

7．3．2　谐振直流环

7．3．3　移相全桥型零电压开关PWM电路

7．3．4　零电压转换PWM电路

本章小结

第8章  矢量控制和直接转矩控制

8．1  矢量控制

8．1．1　异步电动机的等效电路

8．1．2　坐标变换

8．1．3  矢量控制异步电动机数学模型

8．1．4  矢量控制思路

8．1．5  矢量控制的类型

8．1．6  矢量控制系统举例

8．2  直接转矩控制

8．2．1  直接转矩控制系统的原理和特点

8．2．2  直接转矩控制系统的控制规律和反馈模型

8．2．3  定子电压矢量与定子磁链矢量

8．2．4  定子电压矢量对磁链的调节作用

8．2．5  直接转矩控制系统

8．2．6  直接转矩控制技术与矢量控制技术比较

8．2．7  定子磁链观测模型的变结构等

第9章  电力电子技术在电力系统中的应用

9．1  高压直流输电

9．1．1  换流器的工作原理

9．1．2  高压直流输电系统的谐波抑制及无功补偿

9．1．3  高压直流输电的基本控制原理

9．1．4  各种控制方式的转换

9．2  静止无功补偿装置

9．2．1  晶闸管控制电抗器（TCR）

9．2．2  晶闸管投切电容器（TSC）

9．2．3  静止同步补偿器（STATCOM）

9．3  有源电力滤波器

9．3．1  瞬时无功功率理论与谐波电流检测

9．3．2  并联型有源电力滤波器

9．4  控制同步电机励磁系统

9．4．1  同步发电机励磁系统

9．4．2  同步电动机励磁用整流器

9．4．3  无换向器电动机

9．5  变速恒频发电技术

9．5．1  风力发电机的气动功率调节方式

9．5．2  变速恒频风力发电系统的几种形式

9．6  统一潮流控制器UPFC

9．6．1  UPFC控制线路潮流的基本原理

9．6．2  UPFC的控制能力分析

9．7  超导磁体储能系统SMEC

9．7．1  超导储能装置的优点

9．7．2  超导储能的工作原理

9．8  光伏发电并网装置

9．8．1  并网光伏系统

9．8．2  MPPT光伏变换与控制技术

9．8．3  光伏阵列并网逆变器的结构与控制策略

第10章  电力电子技术在交通运输行业中的应用

10．1  电力电子技术在火车中的应用

10．1．1  火车有关发展简介

10．1．2  高速铁路与高速火车

10．2  电力电子技术在磁悬浮列车中的应用

10．2．1  磁悬浮铁路及其发展简史

10．2．2  磁悬浮铁路的基本制式和工作原理

10．2．3  电力电子在上海磁悬浮列车牵引系统中的应用

10．3  电力电子技术在汽车领域中的应用

10．3．1  电力电子技术在燃油汽车发动机控制系统中的应用

10．3．2  电力电子技术在电动汽车中的应用

10．4  电力电子技术在航空、航海中的应用

10．4．1  电力电子技术在航空中的应用

10．4．2  电力电子技术在航海中的应用