电力电子技术基础

　　本书从电能变换的基本原理入手，介绍了功率半导体器件、电能变换电路、基本的建模与控制方法等，力图达到学以致用的根本目的。全书共分8章，分别是：绪论、电力电子器件、DC-DC变换电路、DC-AC逆变电路、AC-DC整流电路、AC-AC变换电路、电力电子系统建模及控制、多级电能变换电路。每章包含学习目标、问题导引、主要内容和习题及思考题。本书深入浅出、通俗易懂、层次分明，特别适合普通高校电气类、自动化类等相关专业师生阅读，也可供相关科技人员参考。

　　高峰，博士，毕业于新加坡南洋理工大学电气工程专业，曾在丹麦奥尔堡大学联合培养。2010年被聘为教授入职山东大学，曾任电气工程学院副院长、学科建设与发展规划部副主任，现为控制科学与工程学院教授、博士生导师。担任IEEE TPEL、CPSS TPEA、电源学报编委、IEEE JESTPE客座主编，中国电工技术学会理事，中国电源学会理事，挪威、波兰、智利科技项目函评专家。主要从事光伏发电系统、电池储能系统、并网变换器设计与控制、人工智能在新能源系统的应用等方面的研究工作。承担 杰青、优青等科研项目；出版Springer英文学术专著1部，共发表论文250余篇；授权 外发明专利 30余件；获2021年中国电源学会技术发明一等奖、IEEE TPEL Second Prize Paper等；培养博士生获2019年IEEE PELS Prize PhD Thesis （P3 Talk）；是“新能源发电与高效节能系统优化控制理论、技术及应用” 创新群体核心成员、“新能源系统控制”第二批全国高校黄大年式教师团队成员；入选 课程思政教学名师和教学团队。丁广乾，博士，毕业于山东大学电气工程及其自动化专业，现任济南大学副教授、研究生导师。主要从事新能源并网控制、电能质量控制、新型电力系统控制等方向的教学和研究工作。作为课程负责人，获批山东省普通高等教育课程思政示范课1门、山东省高等学校在线开放课程1门、 高等教育智慧教育平台课程1门，获得山东省第七届“超星杯”高校青年教师教学比赛一等奖、山东省首届本科高等学校课程思政教学比赛一等奖、2023年度山东省普通高等学校教师教学创新大赛一等奖。方旌扬，博士，毕业于新加坡南洋理工大学电气工程专业，是 高层次青年人才。现任山东大学控制科学与工程学院教授、博士生导师。主要从事新能源并网变换器及其控制技术的研究工作。主持 自然基金、德国洪堡学者基金等多项科研项目，共发表IEEE期刊论文40余篇，转化发明专利 2件，获南洋理工大学School of Electrical and Electronic Engineering的年度博士论文奖、 会议 论文奖等。

目录前言第1章绪论1习题及思考题7第2章电力电子器件82.1电力电子器件分类82.1.1按照导通/关断受控情况82.1.2按照驱动电气量的性质92.1.3按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况92.2功率二极管92.2.1基本结构与工作原理92.2.2主要参数102.2.3稳态特性102.2.4动态特性112.2.5二极管类型122.2.6二极管基本电路122.3双极型功率晶体管152.3.1基本结构与工作原理152.3.2主要参数162.3.3稳态特性172.3.4动态特性172.4晶闸管182.4.1基本结构与工作原理182.4.2主要参数202.4.3稳态特性212.4.4动态特性222.5功率场效应晶体管232.5.1基本结构与工作原理232.5.2主要参数252.5.3稳态特性252.5.4动态特性272.6 缘栅双极型晶体管272.6.1基本结构与工作原理272.6.2主要参数282.6.3稳态特性282.6.4动态特性292.7电力电子器件损耗计算302.8电力电子器件特性对比302.9电力电子器件串并联运行322.9.1器件串联332.9.2器件并联342.10宽禁带功率半导体器件35习题及思考题36第3章DC-DC变换电路373.1非隔离型DC-DC变换器373.1.1Buck变换器383.1.2Boost变换器423.1.3Buck-Boost变换器453.1.4其他升降压型DC-DC变换器483.1.5DC-DC变换器共性技术513.2隔离型DC-DC变换器553.2.1正激变换器563.2.2反激变换器573.2.3半桥变换器593.2.4全桥变换器603.2.5推挽变换器633.2.6常见隔离型变换器对比643.3软开关技术653.3.1变换器损耗分析653.3.2软开关技术及分类663.3.3典型的软开关变换器67习题及思考题71第4章DC-AC逆变电路724.1单相电压源型半桥逆变电路724.1.1电路结构和工作原理734.1.2输出波形质量评价指标744.1.3方波调制输出特性分析754.1.4脉冲宽度调制方法与输出特性分析764.2输出滤波器784.2.1L型滤波器794.2.2高阶无源滤波器804.2.3高阶无源滤波器谐振及其抑制834.2.4无源滤波器的选择原则834.3单相电压源型全桥逆变电路844.3.1电路结构和工作原理844.3.2方波调制输出特性分析864.3.3脉冲宽度调制方法与输出特性分析874.4三相电压源型逆变电路894.4.1三相逆变电路拓扑结构及运行状态894.4.2三相逆变器的方波调制方法924.4.3正弦脉冲宽度调制方法与特性分析944.4.4改进型脉冲宽度调制方法984.5电流源型逆变器1004.5.1电路结构和工作原理1004.5.2正弦脉冲宽度调制方法1024.6多电平逆变器1044.6.1二极管钳位型逆变器1054.6.2飞跨电容型多电平逆变器1084.6.3级联H桥型多电平逆变器1104.6.4模块化多电平变换器111习题及思考题117第5章AC-DC整流电路1185.1不可控整流电路1185.1.1单相半波不可控整流电路1185.1.2单相桥式不可控整流电路1205.1.3三相半波不可控整流电路1225.1.4三相桥式不可控整流电路1255.2可控整流电路1285.2.1单相半波可控整流电路1295.2.2单相桥式全控整流电路1345.2.3三相半波可控整流电路1405.2.4三相桥式全控整流电路1455.3变压器漏感对整流电路的影响1515.4整流电路的有源逆变1545.4.1有源逆变的相关概念1545.4.2电能的流转关系1545.4.3有源逆变产生的条件1555.4.4逆变失败1575.4.5逆变角的限制1575.5PWM整流电路1585.5.1单相桥式PWM整流电路1585.5.2三相桥式PWM整流电路161习题及思考题165第6章AC-AC变换电路1676.1交流调压电路1676.1.1单相交流调压电路1686.1.2三相交流调压电路1716.1.3斩控式交流调压电路1776.2交流调功电路1786.3交流电力电子开关1796.4交-交变频电路1806.4.1单相交-交变频电路1806.4.2三相交-交变频电路1816.4.3矩阵变换器182习题及思考题186第7章电力电子系统建模及控制1877.1电力电子系统建模1887.1.1系统主要特征1887.1.2系统建模1897.2控制结构与控制器设计1917.2.1经典控制结构1917.2.2系统控制性能指标1927.2.3控制器设计方法1957.3交流电力电子系统控制单元1997.3.1三相电信号检测及坐标变换单元2007.3.2锁相环2047.3.3谐振控制器2057.4扩展内容2077.4.1状态空间平均模型2077.4.2数字控制实现209习题及思考题211第8章多级电能变换电路2128.1单级变换器的运行局限2128.2DC-DC+DC-AC变换器2138.2.1光伏逆变器2138.2.2储能逆变器2178.3AC-DC+DC-AC变换器2218.3.1高压直流输电系统2218.3.2交流变频调速系统2248.4AC-DC+DC-DC变换器2288.4.1直流充电桩2288.4.2适配器228习题及思考题229参考文献230