電力電子技術在電力系統(tǒng)、新能源發(fā)電、電動汽車、電力牽引以及家用電器等眾多領域快速發(fā)展，電力電子化已成為一種發(fā)展趨勢，然而現(xiàn)在大多數(shù)電力電子技術教材是由既成技術的集合體形成的，從而造成教材內(nèi)容缺少理論及體系化的現(xiàn)實，在此背景下，編寫一本具備理論及體系化且適應電力電子技術發(fā)展需求和人才培養(yǎng)需求的教科書，顯得尤為重要。本書首先概述電力電子變換技術的基礎原理及概況，其次說明半導體開關器件原理及其用法，對功率變換方式進行了分類，并形成體系化。然后對直流-直流變換、直流-交流變換、交流-直流變換和交流-交流變換四大類電路進行分析，并討論像軟開關等其他開關技術。后列舉說明電力電子技術在各種系統(tǒng)中的應用。本書可作為電氣信息類專業(yè)高年級本科生以及研究生的教材，也可作為電氣自動化領域科技工作者的參考用書。
突出五大特點：
�、僦匦聦徱暡⒍x了像蓄勢與釋勢、電磁勢頭、換路、持流電感／電抗器、鏈接電容器等新術語，利于學生更加直觀深入地理解元器件作用、電路工作過程等；
�、诙x模塊化的開關器件組合SDA，以模塊化電路的思想指導電力電子系統(tǒng)的設計流程；
③總結了開關功率變換電路更深層次的分類形式，揭示了直流－直流變換、直流－交流變換、交流－直流變換以及交流－交流變換等各種變換電路之間的內(nèi)在聯(lián)系；
�、軓碾娏﹄娮酉到y(tǒng)的視角出發(fā)，注重基本原理分析，將電力電子器件、各種變換電路原理及實際應用有機融合；
⑤例題和仿真貫穿全書，以例題進行計算分析，以計算機仿真輔助電路分析與設計，加深學生對問題的理解，以工程應用為目標加強學生的電路分析與設計能力。
�。保梗担纺辏吩拢绹牵殴鹃_發(fā)出晶閘管產(chǎn)品（當時稱為可控硅，ＳｉｌｉｃｏｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＲｅｃｔｉｆｉｅｒ，ＳＣＲ）。同年４月起，作者作為日本東京大學的一名碩士生，開始在恩師山田直平教授的研究室學習。作為當代日本的水銀整流器技術第一人，山田教授很早從ＧＥ公司得到了晶閘管，并著手對其特性進行分析、評價和應用研究。從那一年起，電力電子時代拉開序幕。勤奮鉆研水銀整流器技術的人們對該項新的發(fā)明滿懷期待，同時為新時代的到來而歡呼雀躍。作者親眼目睹了那時的情景。之后，電力電子技術的發(fā)展突飛猛進，逐步成為了所有產(chǎn)業(yè)領域的中心技術之一。２００３年，作者曾寫了本書的第１版，并由日本電氣學會出版。１０年來伴隨技術的進步，作者研究了功率變換相關的基礎原理，并添加到了修訂版之中。盡管完成度多少還有些不足，但作者相信修訂版已能達到構建體系化理論的目標，并確信它將有助于今后電氣技術教育的改善與發(fā)展。
２００３年寫了本書第１版以來，作者一直從學術的觀點上對電力電子學的教育方法進行推敲，并考慮有必要對圖１所示的電氣工程教育課程進行修訂。
近年來，隨著電力電子技術廣泛應用于電氣應用領域，電氣工程已經(jīng)進入了電力電子時代。因此，電氣工程的教育也應以此為中心進行開展。電力電子學的核心是以開關為基礎的功率變換技術，所以作者將它命名為《功率變換開關技術》。其后，作為它的應用技術可以有《電氣設備》和《電力技術（發(fā)輸配電）》等教科書。而全體技術的前提則是“電力電子學”。圖１的右圖表示了作者提出的教育課程的方向。
首先，電力電子技術適用于所有的電力應用裝置，也可以說它是應用以功率變換而組成的高性能電源的綜合技術。譬如，現(xiàn)在直流電機衰退，交流調(diào)速旋轉(zhuǎn)電機盛行，因此《電機設備學》不僅要討論商用電源驅(qū)動的特性，而且也必須探討高性能電源驅(qū)動交流調(diào)速電機的功能。所以，從順序上講，應該先學習功率變換開關技術，然后學習現(xiàn)代電機。在此之外，電力電子技術既是新發(fā)展起來的再生能源利用的推動力，也是實現(xiàn)高性能輸配變電的基礎技術，所以它是論述所謂智能電網(wǎng)的必需技術。因此，它也是今后發(fā)輸配電的主要技術。綜上所述，在大學的教科書中，必須先學習電力電子中核心的功率變換開關技術。
�、龉β首儞Q開關技術（修訂版）電力電子的核心理論大學電氣工程系課程修訂預想圖其次，作者也深入考慮了內(nèi)容的深度。為了培養(yǎng)一批將來具有先進水平的電機技術人員，同時，作為日本電氣學會出版的重要教科書，本書組織了豐富的內(nèi)容去支撐整個課程，而且，針對學習能力很強的學生，還考慮了內(nèi)容擴展，不使他們失望。
此外，對于本書中構建的新的理論體系，還添加了一些不可或缺的新術語。在制定術語時，每個都進行了充分的推敲。并且，對覺得有問題的現(xiàn)有術語也一一考慮其過去、現(xiàn)在和將來的含義，并加以最相適應的修改。
最后，在本書第１版或者修訂版中，可能存在很多不恰當?shù)牡胤�，敬請諒解。本書修訂版中，作者努力改善了這些需要修正的內(nèi)容，真誠希望能夠得到讀者對各種各樣問題的熱情細致的評論，并借此機會衷心感謝您批評指正。
金東海２０１４年９月
譯者序
原書序言
本書中所用的主要變量符號及主要后綴符號
第１章 電力電子變換技術的概況１
１.１ 開關和功率變換電路１
�。�.２ 功率變換原理３
１.３ 電力電子與功率變換電路４
�。�.３.１ 電壓源和電流源的定義５
�。�.３.２ 功率變換器的輸入輸出特性５
�。�.３.３ 對變換電路的等價電源電路表示６
�。�.３.４ 等價電源和等價負載的分類８
１.４ 功率變換的系統(tǒng)構成９
�。�.５ 在電力電子中的應用１０
�。�.６ ＥＭＣ問題１１
綜合問題１２
第２章 半導體開關器件１３
�。�.１ 硅半導體物理性質(zhì)的基本內(nèi)容１３
２.２�。穑罱Y和二極管１５
２.２.１�。穑罱Y二極管１５
�。�.２.２ ｐｉｎ二極管１８
�。�.２.３ 少數(shù)載流子累積效應和異常電壓１９
２.２.４ 緩沖電路２０
�。�.２.５ 緩沖電路設計２１
２.３ 電力晶體管２２
�。�.４ 晶閘管２４
�。�.４.１ ４層結構ｐｎｐｎ器件的特征２４
�。�.４.２ 唯一的他勵關斷器件２５
�。�.４.３ 雙向?qū)ňчl管———雙向晶閘管２７
２.５�。牵裕暇чl管及ＧＣＴ晶閘管２７
２.６�。停希樱疲牛� ３０
２.６.１�。模停希樱疲牛� ３１
�。�.６.２ ＴＭＯＳＦＥＴ ３２
�。�.７�。桑牵拢� ３３
�。�.７.１ 溝槽型ＩＧＢＴ ３４
�。�.７.２�。校秃停桑校� ３５
�。�.８ 肖特基勢壘二極管３７
�。�.９ 開關器件的特性與分類３７
２.９.１ 開關器件的基本特性３７
�。�.９.２ 各種開關器件及其特征３９
�。�.９.３ 二極管：狀態(tài)控制器件４０
�。�.１０ 功率器件的使用方法４０
２.１０.１ 門極驅(qū)動４０
�。�.１０.２ 器件散熱４１
２.１０.３ 異常電壓保護４２
�。�.１０.４ 異常電流保護４２
綜合問題４２
第３章 功率變換的內(nèi)容分類及體系化４４
３.１ 基本電路拓撲及ＳＤＡ編號４４
�。�.２ 功率變換方式分類４６
３.２.１ 環(huán)路切換型功率變換４６
�。�.２.２ 電源切換型功率變換４７
�。�.２.３ 復合型功率變換４９
�。�.２.４ 基本功率變換方式的比較４９
３.３�。樱模恋牡刃щ娮娱_關表示５０
３.４ 對本書采用的新概念和新術語的說明５０
�。�.４.１ 持流電抗器和鏈接電容器的作用５１
３.４.２ 持流電感的功能與作用５２
綜合問題５２
第４章 直流－直流變換５３
�。�.１ 降壓斬波器５３
４.２ 升壓斬波器５５
�。�.３ 升降壓斬波器５６
�。�.４ 斬波器的動作模式和動作分析方法５８
�。�.４.１ 電流連續(xù)模式和狀態(tài)平均法５８
�。�.４.２ 電流不連續(xù)模式和能量平衡法６０
�。�.４.３ 作為負載的斬波器的功能６２
�。�.４.４ 電路動作的計算機仿真６７
�。�.５ 兩象限運行與四象限運行的斬波電路７０
４.５.１ 兩象限運行的斬波電路７１
�。�.５.２ 四象限運行的斬波電路７３
目 錄Ⅸ
�。�.５.３ 四象限斬波電路的控制７５
�。�.５.４ 環(huán)路切換型功率變換的要點７７
４.５.５ 開關器件的死區(qū)時間８０
�。�.６ 隔離型變換電路和ＤＣ－ＤＣ變換器８０
�。�.６.１ 兩繞組電抗器８１
�。�.６.２ 兩繞組電抗器和反激變換器８２
４.６.３ 變壓器和正激變換器８４
�。�.６.４ 全橋ＤＣ－ＤＣ變換器８６
４.７ 直流－直流變換電路的應用與特征８９
�。�.７.１ 在光伏發(fā)電逆變單元中的應用９０
�。�.７.２ 對直流－直流變換裝置特點的討論９２
綜合問題９２
第５章 直流－交流變換９４
�。�.１ 單相逆變器９４
�。�.１.１ 基于ＰＷＭ的交流變換基本概念９５
�。�.１.２ 等價電源９７
�。�.２ 三相逆變器１００
�。�.２.１ 基于ＰＷＭ的三相交流的產(chǎn)生１０１
５.２.２ 空間矢量法———統(tǒng)一處理三相數(shù)值的方法１０３
�。�.２.３ 三相交流電路的空間矢量表示１０５
５.２.４ 空間矢量的旋轉(zhuǎn)坐標系表示１０８
�。�.２.５ 基于空間矢量的功率計算１１２
�。�.２.６ 三相逆變器中電壓空間矢量的產(chǎn)生１１３
�。�.２.７ 采用空間矢量的逆變器驅(qū)動電路分析１２１
�。�.２.８ 同步ＰＷＭ和異步ＰＷＭ １２４
�。�.３ 形成電流源的三相逆變器１２５
�。�.３.１ 電流源型逆變器１２６
�。�.３.２ 具有電流控制環(huán)的電流型逆變器１２８
５.４ 高壓逆變器和大功率逆變器１３３
�。�.４.１ 三電平逆變器（ＮＰＣ逆變器） １３３
�。�.４.２ 三電平逆變器的控制１３５
５.４.３ 級聯(lián)式逆變器１３７
綜合問題１４１
第６章 交流－直流變換１４３
�。�.１ 電容輸入型整流電路１４３
�。�.１.１ 單相半波整流電源與偏磁現(xiàn)象１４３
６.１.２ 單相全波電容輸入型整流電路１４５
�。�.１.３ 電容輸入型三相橋式整流電路１４８
Ⅹ 功率變換開關技術
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