電力電子基礎(原書第2版) Elements of Power Electronics

隨著電力電子技術的迅速發展，其技術已廣泛應用於計算機、通信、工業加工和航空等領域。
因此，從事電力電子技術學究的高校師生以及從事電力電子技術研發的工程技術人員都迫切需要理論性、
實用性強的學，這便是我們向同行介紹本書的用意所在。
本書是目前行業公認的、擁有的電力電子技術指導著作之一《電力電子基礎》的再版，
介紹了電力電子技術的諸多方面，為高校師生和工程技術人員在可再生能源與可替代能源領域的研究及應用提供了基礎的文本資料，
以此來幫助解決不常見且具有挑戰性的問題。
為了與實際應用相結合，本書不僅注重介紹該領域的熱點和具有前景性的電路應用，
而且將電路分析和設計結合在一起，通過應用案例加以分析，從而使讀者更容易理解吸收。
本書表達嚴謹、規範，材料全面、系統，因此是電力電子技術原理分析與實際電路設計結合得好的一本書。
需要說明的是，《電力電子基礎》是由美國伊利諾伊大學電氣與計算機工程系Philip T.Krein教授編寫，共兩個版本。
本書是基於英文第2版的中譯版，電路中的符號均採用第2版原版形式。

譯者序
前言
第Ⅰ部分基本原理
第1章電力電子與能源革命1
1.1 電氣工程的能源基礎知識1
1.2 電力電子學是什麼？3
1.3 電能轉換的需求4
1.4 歷史5
1.4.1 整流器和二極管5
1.4.2 逆變器和功率晶閘管6
1.4.3 電機驅動應用7
1.4.4 電源與dc-dc轉換8
1.4.5 可替代能源處理10
1.4.6 能源的未來——電力電子革命11
1.4.7 總結與未來發展12
1.5 電能轉換的目標和方法13
1.5.1 基本目標13
1.5.2 效率目標——開關器件14
1.5.3 可靠性目標——簡化與集成14
1.5.4 重要變量和符號15
1.6 開關功率變換器的能量分析16
1.6.1 一段時間的能量守恆16
1.6.2 dc-dc變換器的能量流動和動作18
1.6.3 整流器的能量流動和動作21
1.7 電力電子應用——通用能源推動者24
1.7.1 光伏系統結構24
1.7.2 風能體系結構25
1.7.3 潮汐能體系結構27
1.7.4 電氣化交通系統結構28
1.8 回顧29
習題30
參考文獻33
第2章開關變換與分析35
2.1 引言35
2.2 組合傳統電路與開關器件36
2.2.1 關注構成變換器的開關器件36
2.2.2 基於配置的分析38
2.2.3 作為設計工具的開關矩陣39
2.3 基爾霍夫定律的存在41
2.3.1 切換衝突帶來的挑戰41
2.3.2 電壓源與電流源的互連42
2.3.3 短期與長期的違規操作43
2.3.4 電感電壓和電容電流平均值的理解43
2.3.5 電源轉換44
2.4 開關函數及其應用45
2.5 功率開關器件綜述48
2.5.1 實際的開關器件48
2.5.2 受限開關49
2.5.3 典型器件及其功能50
2.6 包含二極管電路的配置方式53
2.7 基於開關動作的變換器控制59
2.8 等效電源法60
2.9 仿真62
2.10 總結與回顧62
習題64
參考文獻66
第Ⅱ部分變換器及其應用
第3章dc-dc變換器67
3.1 dc-dc變換的重要性67
3.2 為何不使用分壓器68
3.3 線性穩壓器69
3.3.1 穩壓電路69
3.3.2 調節措施71
3.4 直接dc-dc變換器和濾波器72
3.4.1 buck變換器72
3.4.2 boost變換器75
3.4.3 功率濾波器設計77
3.4.4 不連續模式和臨界電感80
3.5 間接dc-dc變換器87
3.5.1 buck-boost變換器87
3.5.2 boost-buck變換器90
3.5.3 反激式變換器91
3.5.4 SEPIC、Zeta和其他間接變換器94
3.5.5 間接變換器中的功率濾波器95
3.5.6 間接變換器中的不連續模式96
3.6 正激變換器與隔離100
3.6.1 基本的變壓器運行過程100
3.6.2 正激變換器的一般注意事項101
3.6.3 帶捕獲繞組的正激變換器102
3.6.4 帶有交流鏈路的正激變換器103
3.6.5 Boost派生（電流饋電）正激變換器105
3.7 雙向變換器106
3.8 dc-dc變換器設計問題和實例107
3.8.1 上端開關器件的挑戰107
3.8.2 電阻和正嚮導通壓降的108
3.8.3 調節率110
3.8.4 太陽能接口變換器112
3.8.5 電動卡車接口變換器113
3.8.6 通信電源115
3.9 應用探討116
3.10 總結117
習題119
參考文獻123
附加書目125
第4章整流器和開關電容電路126
4.1 介紹126
4.2 整流器概述126
4.3 經典整流器——運行與分析127
4.4 相控整流器133
4.4.1 不可控整流的情況133
4.4.2 可控整流橋和中點整流器137
4.4.3 多相橋式整流器143
4.4.4 整流器的濾波147
4.4.5 非連續導通模式150
4.5 有源整流器153
4.5.1 boost整流器153
4.5.2 非連續模式反激變換器和相關變換器——有源整流器158
4.5.3 多相有源整流器160
4.6 開關電容變換器162
4.6.1 電容之間的電荷交換162
4.6.2 電容與開關矩陣163
4.6.3 倍壓電路164
4.7 電壓和電流倍增器166
4.8 變換器設計實例167
4.8.1 風電功率整流器167
4.8.2 電力系統控制和高壓直流系統169
4.8.3 固態照明170
4.8.4 車載有源電池充電器172
4.9 應用討論175
4.10 總結176
習題178
參考文獻183
第5章逆變器185
5.1 概述185
5.2 逆變器的諸多考慮因素185
5.3 電壓源逆變器及其控制方法188
5.4 脈寬調製191
5.4.1 概述191
5.4.2 構建脈寬調製波形194
5.4.3 脈寬調製的缺點196
5.4.4 多電平脈寬調製197
5.4.5 PWM調製下逆變器的輸入電流199
5.5 三相逆變器和空間矢量調製200
5.6 電流源逆變器205
5.7 濾波器和逆變器206
5.8 逆變器設計示例208
5.8.1 太陽能接口電路208
5.8.2 不間斷電源209
5.8.3 用於電動汽車的高性能驅動器211
5.9 應用討論213
5.10 總結214
習題215
參考文獻217
附加書目218
第Ⅲ部分實際電力電子元件及其特性
第6章電源和負載219
6.1 引言219
6.2 實際負載220
6.2.1 準穩態負載220
6.2.2 瞬態負載222
6.2.3 應對負載變化——動態調節223
6.3 導線電感224
6.4 臨界值和案例分析226
6.5 實際源接口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 電池的電源特性237
……