电力电子基础 (原书第2版)

目　录
译者序
前言
第Ⅰ部分　基本原理
第1章 　电力电子与能源革命 1
1.1　电气工程的能源基础知识 1
1.2　电力电子学是什么？ 3
1.3　电能转换的需求 4
1.4　历史 5
1.4.1　整流器和二极管 5
1.4.2　逆变器和功率晶闸管 6
1.4.3　电机驱动应用 7
1.4.4　电源与dc-dc转换 8
1.4.5　可替代能源处理 10
1.4.6　能源的未来——电力电子革命 11
1.4.7　总结与未来发展 12
1.5　电能转换的目标和方法 13
1.5.1　基本目标 13
1.5.2　效率目标——开关器件 14
1.5.3　可靠性目标—简化与集成 14
1.5.4　重要变量和符号 15
1.6　开关功率变换器的能量分析 16
1.6.1　一段时间的能量守恒 16
1.6.2　dc-dc变换器的能量流动和
动作 18
1.6.3　整流器的能量流动和动作 21
1.7　电力电子应用—通用能源推动者 24
1.7.1　光伏系统结构 24
1.7.2　风能体系结构 25
1.7.3　潮汐能体系结构 27
1.7.4　电气化交通系统结构 28
1.8　回顾 29
习题 30
参考文献 33
第2章 　开关变换与分析 35
2.1　引言 35
2.2　组合传统电路与开关器件 36
2.2.1　关注构成变换器的开关器件 36
2.2.2　基于配置的分析 38
2.2.3　作为设计工具的开关矩阵 39
2.3　基尔霍夫定律的存在 41
2.3.1　切换冲突带来的挑战 41
2.3.2　电压源与电流源的互连 42
2.3.3　短期与长期的违规操作 43
2.3.4　电感电压和电容电流平均值
的理解 43
2.3.5　电源转换 44
2.4　开关函数及其应用 45
2.5　功率开关器件综述 48
2.5.1　实际的开关器件 48
2.5.2　受限开关 49
2.5.3　典型器件及其功能 50
2.6　包含二极管电路的配置方式 53
2.7　基于开关动作的变换器控制 59
2.8　等效电源法 60
2.9　仿真 62
2.10　总结与回顾 62
习题 64
参考文献 66
第Ⅱ部分　变换器及其应用
第3章 　dc-dc变换器 67
3.1　dc-dc变换的重要性 67
3.2　为何不使用分压器 68
3.3　线性稳压器 69
3.3.1　稳压电路 69
3.3.2　调节措施 71
3.4　直接dc-dc变换器和滤波器 72
3.4.1　buck变换器 72
3.4.2　boost变换器 75
3.4.3　功率滤波器设计 77
3.4.4　不连续模式和临界电感 80
3.5　间接dc-dc变换器 87
3.5.1　buck-boost变换器 87
3.5.2　boost-buck变换器 90
3.5.3　反激式变换器 91
3.5.4　SEPIC、Zeta和其他间接
变换器 94
3.5.5　间接变换器中的功率
滤波器 95
3.5.6　间接变换器中的不连续
模式 96
3.6　正激变换器与隔离 100
3.6.1　基本的变压器运行过程 100
3.6.2　正激变换器的一般注意
事项 101
3.6.3　带捕获绕组的正激变换器 102
3.6.4　带有交流链路的正激
变换器 103
3.6.5　Boost派生（电流馈电）
正激变换器 105
3.7　双向变换器 106
3.8　dc-dc变换器设计问题和实例 107
3.8.1　上端开关器件的挑战 107
3.8.2　电阻和正向导通压降的
限制 108
3.8.3　调节率 110
3.8.4　太阳能接口变换器 112
3.8.5　电动卡车接口变换器 113
3.8.6　通信电源 115
3.9　应用探讨 116
3.10　总结 117
习题 119
参考文献 123
附加书目 125
第4章 　整流器和开关电容电路 126
4.1　介绍 126
4.2　整流器概述 126
4.3　经典整流器—运行与分析 127
4.4　相控整流器 133
4.4.1　不可控整流的情况 133
4.4.2　可控整流桥和中点整流器 137
4.4.3　多相桥式整流器 143
4.4.4　整流器的滤波 147
4.4.5　非连续导通模式 150
4.5　有源整流器 153
4.5.1　boost整流器 153
4.5.2　非连续模式反激变换器和相关
变换器—有源整流器 158
4.5.3　多相有源整流器 160
4.6　开关电容变换器 162
4.6.1　电容之间的电荷交换 162
4.6.2　电容与开关矩阵 163
4.6.3　倍压电路 164
4.7　电压和电流倍增器 166
4.8　变换器设计实例 167
4.8.1　风电功率整流器 167
4.8.2　电力系统控制和高压
直流系统 169
4.8.3　固态照明 170
4.8.4　车载有源电池充电器 172
4.9　应用讨论 175
4.10　总结 176
习题 178
参考文献 183
第5章 　逆变器 185
5.1　概述 185
5.2　逆变器的诸多考虑因素 185
5.3　电压源逆变器及其控制方法 188
5.4　脉宽调制 191
5.4.1　概述 191
5.4.2　构建脉宽调制波形 194
5.4.3　脉宽调制的缺点 196
5.4.4　多电平脉宽调制 197
5.4.5　PWM调制下逆变器的
输入电流 199
5.5　三相逆变器和空间矢量调制 200
5.6　电流源逆变器 205
5.7　滤波器和逆变器 206
5.8　逆变器设计示例 208
5.8.1　太阳能接口电路 208
5.8.2　不间断电源 209
5.8.3　用于电动汽车的高性能
驱动器 211
5.9　应用讨论 213
5.10　总结 214
习题 215
参考文献 217
附加书目 218
第 Ⅲ 部分　实际电力电子元件及其特性
第6章 　电源和负载 219
6.1　引言 219
6.2　实际负载 220
6.2.1　准稳态负载 220
6.2.2　瞬态负载 222
6.2.3　应对负载变化—动态调节 223
6.3　导线电感 224
6.4　临界值和案例分析 226
6.5　实际源接口 229
6.5.1　源的阻抗特性 229
6.5.2　直流源接口 230
6.5.3　交流源接口 232
6.6　电池的电源特性 237
6.