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本书是浙江省普通本科高校"十四五”重点立项建设教材、浙江省普通高校"十三五”新形态教材，也是教育部高等学校电工电子基础课程教学指导分委员会推荐教材，本书针对电气信息类专业基础课程教学需求编写，内容经过精选，以适应教学需要为前提，均衡学科完整性与最新技术成果。本书共9章，主要内容包括：绪论、电力电子器件、电力电子器件的使用、直流-直流变换技术、直流-交流变换技术、交流-直流变换技术、交流-交流变换技术、软开关技术、电力电子技术应用等。本书配套微课视频、电子课件、习题参考答案、考试样卷等。

目    录
 
第0章  绪论	1
0.1  电力电子技术的概念与典型应用	1
0.1.1  电力电子技术的概念	1
0.1.2  电力电子技术的典型应用	1
0.2  电力电子技术的研究内容	4
0.2.1  电力电子器件	4
0.2.2  电能变换技术	4
0.3  电力电子技术的发展及趋势	8
0.3.1  电力电子技术的发展概述	8
0.3.2  电力电子技术的发展趋势	10
0.4  本书的内容简介	12
思考题与习题	13
第1章  电力电子器件	14
1.1  电力电子器件概述	14
1.1.1  电力电子器件的基本概念	14
1.1.2  电力电子器件的开关模型
与基本特点	15
1.1.3  电力电子器件的作用	16
1.2  电力二极管	17
1.2.1  PN结的工作原理	17
1.2.2  电力二极管的工作特性	19
1.2.3  电力二极管的主要参数	21
1.2.4  电力二极管的主要类型	22
1.3  晶闸管及其派生器件	23
1.3.1  晶闸管的结构和工作原理	23
1.3.2  晶闸管的基本特性	26
1.3.3  晶闸管的主要特性参数	27
1.3.4  晶闸管的派生器件	31
1.3.5  门极可关断晶闸管GTO	33
1.4  电力晶体管GTR	35
1.4.1  GTR的结构和基本特性	35
1.4.2  GTR的主要参数	37
1.4.3  GTR的二次击穿现象
与安全工作区	38
1.5  电力场效应晶体管
Power MOSFET	38
1.5.1  结构和工作原理	39
1.5.2  基本特性	40
1.5.3  主要参数	41
1.6  绝缘栅双极晶体管IGBT	43
1.6.1  IGBT的结构和工作原理	43
1.6.2  IGBT的基本特性和
主要参数	44
1.6.3  IGBT的擎住效应和
安全工作区	45
1.6.4  NPT型IGBT简介	47
1.7  其他电力电子器件	47
1.7.1  集成门极换流晶闸管
IGCT	47
1.7.2  基于宽禁带半导体材料的
电力电子器件	48
1.7.3  智能功率模块与
功率集成电路	48
本章小结	49
思考题与习题	51
第2章  电力电子器件的使用	52
2.1  电力电子器件的驱动电路	52
2.1.1  晶闸管触发电路	53
2.1.2  大功率晶体管的
基极驱动电路	54
2.1.3  电力MOSFET的
栅极驱动电路	56
2.1.5  IGBT的栅极驱动电路	57
2.2  电力电子器件的保护	58
2.2.1  过电压的产生及
过电压保护	58
2.2.2  过电流的产生及
过电流保护	60
2.2.3  电力电子器件的热路及
过热保护	62
2.2.4  缓冲电路	64
2.3  电力电子器件的串联和
并联使用	69
2.3.1  晶闸管的串联和
并联使用原则	69
2.3.2  电力MOSFET和IGBT的
串联与并联运行	70
2.3.3  其他器件的串联与
并联运行	71
本章小结	71
思考题与习题	72
第3章  直流-直流变换技术	73
3.1  DC-DC变换的基本控制方式	73
3.2  基本斩波电路	74
3.2.1  降压斩波电路	74
3.2.2  升压斩波电路	78
3.2.3  升降压斩波电路	81
3.2.4  Cuk（丘克）斩波电路	82
3.2.5  Sepic和Zeta斩波电路	83
3.3  组合式斩波电路	85
3.3.1  电流可逆斩波电路	85
3.3.2  桥式可逆斩波电路	86
3.3.3  多相多重斩波电路	87
3.4  隔离型直流变换电路	88
3.4.1  正激电路	88
3.4.2  反激电路	90
3.4.3  半桥电路	92
3.4.4  全桥电路	94
3.4.5  推挽电路	95
本章小结	97
思考题与习题	97
第4章  直流-交流变换技术	99
4.1  逆变器的分类与换流方式	99
4.1.1  逆变器的分类	99
4.1.2  换流方式	100
4.2  单相方波逆变电路	100
4.2.1  电压型单相方波
逆变电路	101
4.2.2  电流型单相方波
逆变电路	104
4.3  单相SPWM逆变技术	105
4.3.1  三角波调制法
及其控制模式	105
4.3.2  同步调制与异步调制	106
4.3.3  单极性与双极性
SPWM模式	107
4.3.4  SPWM的自然取样法和
规则取样法	108
4.3.5  电流跟踪SPWM
逆变控制技术	110
4.4  三相桥式方波逆变电路	112
4.4.1  电压型三相逆变电路	112
4.4.2  电流型三相逆变电路	115
4.5  三相SPWM逆变技术	116
4.5.1  三相SPWM
逆变控制信号	116
4.5.2  三相SPWM逆变电路
输出电压波形分析	117
4.5.3  空间电压矢量PWM
（SVPWM）控制技术	120
4.6  多重逆变电路和多电平
逆变电路	124
4.6.1  多重逆变电路	124
4.6.2  PWM逆变电路的多重化	127
4.6.3  多电平逆变电路	128
本章小结	129
思考题与习题	130
第5章  交流-直流变换技术	131
5.1  单相可控整流电路	131
5.1.1  单相全控桥式整流电路	131
5.1.2  单相全波可控整流电路	138
5.1.3  其他单相可控整流电路	141
5.2  三相可控整流电路	141
5.2.1  三相半波可控整流电路	141
5.2.2  三相桥式全控整流电路	146
5.3  变压器漏感对整流电路的影响	153
5.3.1  换相的物理过程和
整流电压波形	153
5.3.2  换相压降和换相重叠角	154
5.4  可控整流电路的有源逆变
工作状态	155
5.4.1  单相可控整流电路的
有源逆变分析	156
5.4.2  三相整流电路的
有源逆变工作状态	158
5.4.3  逆变失败与最小逆变角的
限制	161
5.5  可控整流电路中的
晶闸管触发电路	162
5.5.1  KJ004集成芯片组成的
触发电路	163
5.5.2  TC787集成芯片组成的
触发电路	165
5.6  电容滤波的不可控整流电路	166
5.6.1  电容滤波的单相
不可控整流电路	166
5.6.2  电容滤波的三相
不可控整流电路	168
5.7  同步整流电路	169
5.8  电压型PWM整流电路	170
5.8.1  Boost型单相APFC的
PWM整流电路	171
5.8.2  电压型单相桥式PWM
整流电路	174
5.8.3  电压型三相PWM
整流电路	177
本章小结	180
思考题与习题	182
第6章  交流-交流变换技术	185
6.1  交流调压电路	185
6.1.1  单相交流调压电路	185
6.1.2  三相交流相控调压器	190
6.1.3  PWM斩控三相交流
调压电路	193
6.2  交流电力控制电路	194
6.2.1  交流调功电路	194
6.2.2  交流电力电子开关	194
6.3  交-交变频电路	195
6.3.1  单相交-交变频电路	195
6.3.2  三相交-交变频电路	200
6.4  矩阵式变换器	202
6.4.1  矩阵式变换器的
拓扑结构	202
6.4.2  矩阵式变换器的
控制原理	203
本章小结	206
思考题与习题	207
第7章  软开关技术	208
7.1  软开关的基本概念	208
7.1.1  开关过程器件损耗及
开关方式	208
7.1.2  零电压开关与零电流开关	209
7.1.3  软开关电路的分类	210
7.2  准谐振软开关换流器	211
7.2.1  零电流准谐振变换器	212
7.2.2  零电压准谐振变换器	215
7.2.3  谐振直流环逆变器	217
7.3  移相全桥零电压开关
PWM变换器	218
7.4  全桥零电压开关LLC
谐振变换器	220
7.4.1  全桥LLC谐振变换器的
结构	220
7.4.2  全桥LLC谐振变换器的
工作原理	221
7.5  零电压转换PWM变换器	222
7.6  软开关技术新进展	224
本章小结	224
思考题与习题	224
第8章  电力电子技术应用	226
8.1  电源装置	226
8.1.1  开关电源	226
8.1.2  不间断电源	232
8.2  变频器与三相SVPWM整流器	234
8.2.1  变频器	234
8.2.2  三相SVPWM整流器	235
8.3  电力电子技术
在清洁能源中应用	239
8.3.1  太阳能系统	239
8.3.2  风能系统	241
8.3.3  燃料电池能源系统	244
8.3.4  清洁能源汽车动力系统	245
8.3.5  混合能源发电系统	247
8.4  电力电子技术
在电力系统中应用	248
8.4.1  高压直流输电	248
8.4.2  静止无功发生器	249
8.4.3  电力系统的谐波抑制	250
8.5  其他应用	251
8.5.1  永磁同步电机控制系统	251
8.5.2  电子镇流器	252
8.5.3  单级隔离型功率因数校正	253
8.5.4  环境保护	254
本章小结	255
思考题与习题	256
参考文献	258

前    言
本书第1版于2018年10月出版，第2版于2021年1月出版，自出版以来，受到广大读者的欢迎和好评，许多地方高校的电气工程及其自动化专业、自动化专业等相关课程采用了本书作为教材，使得本书第2版的年发行量相较于第1版有了大幅增长。
近年来，电力电子技术教学工作出现了两个变化，一是电力电子新技术不断涌现，教学内容需要更新；二是教学理念发生了重大变化，从知识核心向能力核心转变。因此，适时对教材进行更新，是保证教学质量的重要工作。本书第3版就是顺应了这两个变化而编写的。经过反复讨论，并征求了其他高校资深教授的意见，在第2版的基础上，本次做了如下修订：
① 在绪论中增加了我国自本世纪以来在电力电子器件方面的部分成果。
② 在第1章中，删除了其他电力电子器件中不常用的电力电子器件的介绍，包括IEGT、MCT、SIT、SITH等，并对其他常用器件的编排次序做了优化。
③ 在第2章中，删除了同步信号为锯齿波的触发电路、可关断晶闸管门极驱动电路、单个晶体管放大的栅控电路、IR2110半桥驱动电路、馈能式缓冲电路；优化了实用GTR驱动电路，以及基于三相整流电路的过电压、过电流保护，其中的三相整流电路用单相整流电路来替代；充实了电力电子器件的串联和并联使用的相关内容。
④ 在第3章中，删除了降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路和CUK斩波电路中电流断续模式DCM的工作原理与波形分析；完善了升压斩波电路电流连续模式CCM下输出纹波电压的公式推导；增加了双向能量流动DC-DC变换电路数值关系的介绍。
⑤ 在第4章中，删除了梯形波调制方法与波形分析。
⑥ 在第5章中，增加了可控整流电路中的晶闸管触发电路，主要介绍集成芯片组成的触发电路；删除了触发电路的定相、倍流整流电路；简化了同步整流电路。
⑦ 在第6章中，简化了交-交变频电路和矩阵式变换器内容，并将交流电力控制电路内容前移。
⑧ 在第7章中，简化了谐振直流环逆变器、全桥零电压开关LLC谐振变换器内容；删除了软开关分类中的一些具体电路，以及Buck型零电流准谐振变换器和Buck型零电压准谐振变换器的全波波形分析。
⑨ 在第8章中，增加了大量应用实例，包括电源装置、变频器与三相SVPWM整流器、电力电子技术在电力系统中应用、其他应用。这些内容不仅是近年来技术创新和热门行业中的关键技术，而且是电力电子技术知识结构中的重要内容。另外，对电力电子技术在清洁能源中的应用等内容做了适当调整。
内容修改后，各章总结与习题也有相应的修改，视频、测验、文档也有了相应的修改变化。
本书继续保持新形态教材风格，充分利用信息技术，通过二维码将纸质教材、线上教育资源有机衔接起来，便于课堂教学与工程技术人员自学。本书以能量变换为主线来安排内容，对难点和重点问题尽量做出详细分析，力求使读者看得懂、学得会。突出电力电子技术的系统性、完整性、新颖性和先进性，在知识的实用性、综合性上下功夫，安排了较多应用实例，理论联系实际，注重读者应用能力与思想方法的培养。
扫描书中二维码可学习本书配套微课。本书配套电子课件、习题参考答案、考试样卷等，请登录华信教育资源网注册下载。
本书由南余荣编著，并负责全书的统稿、定稿工作。在编写过程中，得到了浙江工业大学徐建明教授、浙江科技大学蔡炯炯副教授、浙江工业大学谢路耀副教授和吴春副教授的协助，在此表示感谢。浙江大学石健将教授对本书进行了全面、细致的审核，并提出了许多宝贵的意见，在此表示衷心感谢！本书引用了大量国内外同行的文献、著作，对本书所有参考文献的作者表示衷心感谢！本书得到了浙江工业大学教材出版基金的支持、获批浙江省普通本科高校“十四五”重点建设教材，同样表示衷心感谢！
作者才疏学浅，错误和疏漏之处在所难免，恳请广大读者批评指正。

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电力电子技术（第3版）