电力电子技术（第2版）/“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材·国家级精品课程主干教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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贺益康，潘再平 著

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• 电力电子技术
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• 电子技术
• 电路分析
• 开关电源
• 变流器
• 逆变器
• 电力系统
• 国家级规划教材
• 精品课程

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030281524

版次：2

商品编码：12222798

包装：平装

丛书名： “十二五”普通高等教育本科国家级规划教材国家级精品课程主干教材

开本：16开

出版时间：2010-07-01

用纸：胶版纸

页数：303

字数：390000

正文语种：中文

内容简介

　　本书是针对电气工程及其自动化专业基础课程教学需要编写的教材，其内容经过精选，既保持了学科的完整性，又反映了该领域内的新技术成果，更注意适应教学的需求。
　　本书内容包括功率半导体器件及其驱动与保护、可控整流与有源逆变、直流-直流变换（斩波）、直流-交流逆变电路、PWM逆变及整流、交流调压与调功、交流-交流变频、谐振软开关技术以及电力电子技术在电气工程中的应用等。
　　本书配套有电子课件，可赠送给任课教师使用。
　　本书可作为电气工程及其自动化专业的教材，也可供相近专业选用。
　　本书也可供从事电力电子技术、运动控制（交流调速）技术、电力系统及其自动化等领域工作的工程技术人员参考。

内页插图

目录

第二版前言
第一版前言

第一章 功率半导体器件
1．1 概述
1．2 大功率二极管
1．3 晶闸管
1．4 大功率晶体管
1．5 功率场效应晶体管
1．6 绝缘栅双极型晶体管
1．7 其他新型功率开关器件
本章小结
思考题与习题

第二章 功率半导体器件的驱动与保护
2．1 晶闸管的驱动与保护
2．2 电流型自关断器件的驱动
2．3 电压型自关断器件的驱动
2．4 自关断器件的保护
本章小结
思考题与习题

第三章 交流-直流（AC-DC）变换
3．1 单相可控整流电路
3．2 三相可控整流电路
3．3 有源逆变电路
3．4 电容滤波的不控整流电路
3．5 整流电路的谐波及功率因数
3．6 大功率整流电路
本章小结
思考题与习题

第四章 直流-直流（DC-DC）变换
4．1 DC-DC变换的基本控制方式
4．2 基本DC-DC变换器
4．3 晶闸管斩波器
4．4 桥式可逆斩波器
本章小结
思考题与习题

第五章 直流-交流（DC-AC）变换
5．1 逆变电路概述
5．2 负载谐振式逆变电路
5．3 强迫换流式逆变电路
5．4 逆变电路的多重化及多电平化
5．5 脉宽调制型（PWM）逆变电路
5．6 PWM整流电路
本章小结
思考题与习题

第六章 交流-交流（AC-AC）变换
6．1 交流调压电路
6．2 交-交变频电路
6．3 矩阵式变换电路
本章小结
思考题与习题

第七章 谐振软开关技术
7．1 谐振软开关的基本概念
7．2 典型谐振开关电路
本章小结
思考题与习题

第八章 电力电子技术在电气工程中的应用
8．1 晶闸管-直流电动机调速系统
8．2 晶闸管无换向器电机
8．3 异步电机变频调速系统
8．4 变速恒频发电技术
8．5 有源电力滤波器
8．6 不间断电源
8．7 静止无功补偿
8．8 静止无功发生器
8．9 高压直流输电
8．10 灵活交流输电系统
本章小结

参考文献

前言/序言

　　本书是《电力电子技术》（贺益康、潘再平编著，科学出版社，2004年出版）一书的第二版，已列入普通高等教育“十一五”国家级规划教材。为适应目前电气工程及其自动化专业的专业基础课程教学需要，作者对本书第一版进行了修订。在第二版编写中除继续保持前一版的优点外，一方面注意电力电子技术本身学科内容的系统性、完整性和教学所需的循序渐进性，另一方面也突出了电气工程及其自动化专业教学需要、与后续专业课程衔接的针对性以及内容上的新颖性和先进性；同时还根据多年教学实践，在保持章节结构大体不变的前提下，对前一版内容的某些不足、文图错误进行了修正，并增加了一些新内容，具体如下：
　　（1）删除与本科教学关系较少的一些器件技术性能的介绍，如UAA4002模块；
　　（2）增加4.4节“双向DC-DC变换器”、4.6节“多相多重斩波电路”及5.4节“三相电压源型逆变电路”；
　　（3）在5.6.5节“PWM逆变电路输出特性”的正弦脉宽调制方法的采样法中，增加“（2）规则采样法”；
　　（4）在5.6.5节“PWM逆变电路输出特性”中增加“开关死区对PWM变频器输出的影响”；
　　（5）在5.6.5节“PWM逆变电路输出特性”中增加“零电压开关准谐振电路”等。
　　本书作者对在第一版使用中提出意见和建议的读者表示衷心的感谢！同时继续恳切希望广大读者批评指正。

电力电子技术（第2版）—— 开启电力转换新视界 面向未来，深度融合，创新驱动——打造新时代电力电子的基石 在日新月异的科技浪潮和全球能源转型的大背景下，电力电子技术作为连接能源生成、传输、分配与消费的关键桥梁，其重要性愈发凸显。它不仅是实现高效能源利用、发展新能源、提升电网稳定性的核心技术，更是推动信息技术、人工智能、高端制造等新兴产业发展的强大引擎。 本书，《电力电子技术（第2版）》，作为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，同时也是国家级精品课程的主干教材，其编写初衷便是为广大读者，尤其是高等院校的师生，提供一套系统、深入、前沿的电力电子技术知识体系。本次修订，在继承第一版扎实理论基础的同时，紧密结合当前电力电子领域最新的研究进展、技术突破和工程应用，力求在内容的深度、广度以及教学的实用性上实现新的飞跃。 本书内容详尽，结构清晰，旨在全面构建读者的电力电子技术知识框架，并为其未来的学习与研究打下坚实基础。 第一篇：电力电子器件与模块——构筑能量转换的基石 本篇将带领读者走进电力电子技术的核心——那些能够精确控制电能流动的“开关”和“二极管”。我们不仅会深入剖析各类关键电力电子器件的基本原理、结构特性、关键参数以及应用场景，更会关注它们的最新发展动态。 二极管家族的演进： 从传统的快恢复二极管、超快恢复二极管，到拥有更低损耗和更高开关速度的肖特基二极管，我们将详细解析其PN结特性、雪崩击穿机制、正反向恢复过程，并讨论其在整流、续流等典型电路中的作用。 晶闸管（SCR）的经典与创新： 作为最早的电力电子器件之一，晶闸管的触发原理、门极控制特性、关断机制及其在交流调压、高压直流输电（HVDC）等领域的应用仍具重要价值。我们将深入探讨其家族成员，如逆导晶闸管（GTO）、双向晶闸管（TRIAC）等，并分析其在现代电力系统中的演变。 功率 MOSFET 的卓越性能： 功率 MOSFET 以其优异的开关速度、低导通损耗和易于驱动的特点，在低压、高频应用中占据主导地位。我们将详细讲解其沟道形成、栅极控制、漏源击穿、体二极管特性，以及先进的平面结构、 Trench 结构等对性能的提升。 IGBT 的王者地位： 绝缘栅双极晶体管（IGBT）集成了 MOSFET 的易驱动性和 GTR 的高耐压、大电流能力，成为中高压、中高频功率变换器的首选器件。本书将详尽阐述其工作原理、PNP 晶体管与 MOSFET 的协同作用、阳极注入效应、寄生晶闸管效应及其抑制措施，并重点介绍不同类型的 IGBT（如场截止型、穿通型、FS-IGBT）的特性差异。 新兴功率器件的崛起： 随着新能源汽车、高效电源、高频开关等领域的快速发展，SiC（碳化硅）和 GaN（氮化镓）等宽禁带半导体材料正以前所未有的速度改变着电力电子的面貌。我们将专门章节介绍 SiC 肖特基二极管、SiC MOSFET、SiC 晶闸管，以及 GaN HEMT 等器件的优异性能，包括更高的耐压、更低的损耗、更高的工作温度和更快的开关速度，并探讨它们在各领域的应用潜力。 电力电子模块的集成化与智能化： 现代电力电子系统越来越依赖于高集成度的功率模块。本书将介绍各种功率模块的结构、封装技术、热管理以及常见的集成方案，例如 IPM（智能功率模块）和 MMC（模块化多电平换流器）等，强调其对系统可靠性、效率和体积的影响。 第二篇：电力电子变换器——实现能量的灵活转换 在掌握了基础的电力电子器件后，本篇将深入探讨如何将这些器件巧妙地组合起来，构成各种实现能量转换功能的电路拓扑。我们将从基本原理出发，层层递进，覆盖最常用和最先进的变换器类型。 直流-直流（DC-DC）变换器： 非隔离型变换器： 详细解析 Buck (降压)、Boost (升压) 和 Buck-Boost (升降压) 变换器的基本电路结构、工作模式、电感电流和电容电压分析、占空比控制以及连续导通模式 (CCM) 和断续导通模式 (DCM) 的特点。 隔离型变换器： 介绍隔离变压器的作用，并深入分析 Forward (正激)、Flyback (反激)、Push-Pull (推挽)、Half-Bridge (半桥) 和 Full-Bridge (全桥) 变换器的原理、磁性元件的设计、隔离安全以及在电源适配器、工业电源中的应用。 先进 DC-DC 变换器： 拓展到 SEPIC、Cuk、Ćuk、Zeta 等单级式、多级式新型变换器，以及谐振变换器、开关电容变换器、开关电感变换器等，分析其优势和局限性。 直流-交流（DC-AC）变换器（逆变器）： 单相逆变器： 从最简单的半桥逆变器开始，详细分析全桥逆变器的基本工作原理、输出电压波形、谐波分析，以及 SPWM (空间矢量脉宽调制) 等控制策略。 三相逆变器： 深入讲解三相逆变器的电路结构、工作原理、空间矢量控制（SVPWM）、调制策略及其在电机驱动、并网系统中的关键作用。 多电平逆变器： 介绍 NPC (中点箝位)、Diode-Clamped (二极管箝位)、Flying Capacitor (飞跨电容)、Cascaded (级联) 等多电平逆变器拓扑，分析其优势（降低器件电压、减少谐波、提高效率）以及在特高压输电、大功率风电变流器等领域的应用。 模块化多电平换流器 (MMC)： 作为当前最前沿的电力电子拓扑之一，MMC 在高压直流输电 (HVDC) 和柔性交流输电系统 (FACTS) 中展现出巨大潜力。本书将重点阐述 MMC 的结构、工作原理、控制策略及其在电网互联、电能质量改善等方面的革命性影响。 交流-直流（AC-DC）变换器（整流器）： 相控整流器： 分析单相和三相相控整流器（有源和无源）的工作原理、输出电压纹波、功率因数、谐波特性，以及在电机调速、电化学等领域的应用。 有源功率因数校正 (APFC) 技术： 深入讲解 Boost、Buck-Boost 等拓扑在实现单位功率因数整流中的作用，以及各种控制策略（如电压外环、电流内环）。 多相整流器： 介绍 12 相、18 相等高相数整流器，分析其降低纹波、提高功率因数的优点。 交流-交流（AC-AC）变换器： 直接变频器： 介绍其结构、工作原理，以及在一些特定应用中的优势。 间接变频器： 包括 DCLL (DC-DC-DC) 和 DCAC (DC-AC-DC) 结构，重点讲解其在变频调速领域的应用。 第三篇：控制与保护——保障系统稳定高效运行 电力电子系统不仅仅是功率器件和拓扑的组合，其核心的控制与保护策略更是决定了系统的性能、效率和可靠性。本篇将聚焦于这些关键技术。 基本控制理论： 回顾自动控制理论的基础概念，包括反馈、开环与闭环控制、稳定性分析（根轨迹、频率特性）、PID 控制器等，为后续深入的电力电子控制打下基础。 脉宽调制 (PWM) 技术： 模拟 PWM： 简要回顾模拟 PWM 的原理。 数字 PWM： 详细讲解不同类型的数字 PWM 调制策略，包括中心对齐 PWM、随机 PWM、三角波 PWM 等，并重点阐述空间矢量脉宽调制（SVPWM）在三相逆变器中的应用，分析其优越性。 高级调制技术： 介绍谐波注入 PWM、对称 PWM 等，以抑制特定谐波或改善性能。 变换器稳态与动态分析： 引入平均模型法、小信号模型法等分析工具，推导变换器的传递函数，为设计控制器提供理论依据。 变换器的动态响应与稳定性： 探讨变换器在负载变化、输入电压波动等扰动下的动态响应特性，以及如何保证系统的稳定运行。 电力电子系统的保护： 过流保护： 介绍各种过流检测方法（如电流互感器、霍尔传感器、电流检测电阻）以及保护策略（如限流、关断）。 过压保护： 分析过压的产生原因及抑制方法。 过温保护： 强调温度对器件性能和寿命的影响，介绍散热设计和过温保护措施。 短路保护： 讨论不同短路情况下的保护需求和解决方案。 绝缘与接地： 强调安全的重要性，讲解绝缘设计和接地规范。 数字化控制与软开关技术： 介绍数字信号处理器（DSP）在电力电子控制中的应用，以及如何通过数字算法实现更精确、更灵活的控制。同时，深入探讨软开关技术（ZVS、ZCS）的原理、实现方式及其在降低损耗、提高效率、减小电磁干扰方面的优势。 第四篇：电力电子应用——赋能现代工业与生活 理论的最终目的是应用于实践。本篇将结合具体的工程实例，展示电力电子技术在各个领域的广泛应用，让读者深刻理解其价值和影响力。 新能源发电与并网技术： 风力发电： 介绍风力发电机变流器的结构、控制策略，以及双馈感应发电机（DFIG）和永磁同步发电机（PMSG）在并网应用中的特点。 太阳能发电： 阐述光伏逆变器的类型（集中式、组串式、微型）、MPPT（最大功率点跟踪）技术、并网控制与电能质量要求。 储能系统： 介绍电池管理系统（BMS）中的电力电子技术，以及储能电池与电网的能量调度。 电动汽车与混合动力汽车： 详细介绍电动汽车的驱动系统（电机控制器、DC-DC 变换器）、车载充电机（OBC）、电池管理系统（BMS）中的电力电子技术。 工业电机驱动： 讲解变频器在各种工业电机（感应电机、同步电机、直流电机）调速中的应用，包括 V/f 控制、矢量控制、直接转矩控制（DTC）等。 开关电源与不间断电源 (UPS)： 深入分析不同类型的开关电源（AC-DC、DC-DC）设计，以及 UPS 的基本结构、工作模式（在线、后备、在线互动）和技术挑战。 电力系统柔性交流输电系统 (FACTS) 与高压直流输电 (HVDC)： 介绍 FACTS 器件（如 SVC、STATCOM、TCSC）和 HVDC 系统（包括 LCC-HVDC 和 VSC-HVDC）的工作原理、控制策略及其在提高电网稳定性、传输容量和互联能力方面的作用。 高频开关电源与微波器件： 探讨高频开关电源在高密度、高效率方面的优势，以及电力电子技术在 RF 功率放大器等领域的应用。 电磁兼容 (EMC) 与热管理： 强调电力电子系统设计中不可忽视的 EMC 问题，介绍电磁干扰的产生与抑制方法，以及有效的热管理策略对于保证器件可靠性和系统寿命的重要性。 本书特色与价值： 理论与实践的深度融合： 本书在讲解理论知识的同时，大量结合了实际工程应用和典型电路实例，帮助读者将抽象概念与实际工程联系起来。 前沿技术的及时更新： 紧跟电力电子技术发展的步伐，增加了对 SiC、GaN 等新型半导体器件，以及 MMC 等前沿拓扑的介绍，使教材具有时代性。 面向工程实践的设计理念： 强调在器件选择、拓扑设计、控制策略制定和保护设计时应考虑的工程要素，培养读者的工程素养。 丰富的图示与算例： 大量使用清晰的电路图、波形图、性能曲线等，辅以详细的计算示例，便于读者理解和掌握。 清晰的逻辑结构与循序渐进的教学方法： 从基础器件到复杂系统，层层递进，逻辑清晰，适合本科生系统学习，也为研究生和工程技术人员提供了有力的参考。 《电力电子技术（第2版）》 不仅仅是一本教材，它更是开启电力电子技术新视界的一把钥匙，是助力读者在能源革命和科技创新时代乘风破浪的坚实后盾。我们相信，通过深入学习本书内容，读者将能够深刻理解电力电子技术的精髓，掌握其关键技术，并为未来的学习、研究和工程实践打下坚实的基础，为推动电力电子技术的进步和应用做出贡献。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容深度和广度都达到了一个令人惊叹的水平，为我深入学习电力电子技术打下了坚实的基础。在关于功率变换器的设计和分析方面，书中提供了一套非常系统的方法论。从功率器件的选择、散热设计，到磁性元件的设计，再到PCB布局的注意事项，书中都给予了详尽的指导。我特别喜欢书中关于“散热设计”的章节，它不仅仅提供了理论计算方法，还结合了实际案例，分析了不同封装器件的散热方案。这对我来说非常有帮助，因为在实际电路设计中，散热问题往往是影响电路稳定性和可靠性的关键因素。此外，书中对各种功率变换器的效率分析和优化也进行了深入的探讨，让我能够理解如何通过改进设计来提高能量利用率，降低损耗。这本书让我明白，电力电子技术不仅仅是理论知识的堆砌，更是工程实践中一系列复杂问题的综合解决。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容组织简直堪称完美，条理清晰，逻辑严谨，让我受益匪浅。在学习开关电源部分时，书中从Buck、Boost、Buck-Boost等基本拓扑结构入手，详细阐述了它们的原理、控制策略以及优缺点。最让我印象深刻的是，书中针对每种拓扑都给出了详细的数学推导过程，并且在关键步骤都配有注解，让我这个数学基础相对薄弱的学生也能理解。而且，书中还引入了大量的仿真波形图，直观地展示了电路的工作状态，这比单纯的文字描述要直观得多。更重要的是，书中并没有止步于理论讲解，而是深入到实际应用层面，探讨了不同拓扑在实际电路设计中需要考虑的元器件选择、损耗分析以及EMI抑制等问题。我特别喜欢书中关于“EMI的产生机理及抑制方法”这一章节，它让我明白了为什么在实际产品设计中，这些看似微小的细节却至关重要。这种理论与实践相结合的编排方式，极大地拓宽了我的视野，让我对电力电子技术有了更全面的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为我量身定做的！作为一名即将步入电力电子领域的学生，我一直苦于找不到一本既系统又易于理解的教材。翻阅了市面上不少书籍，最终选择了这本《电力电子技术（第2版）》。拿到书的那一刻，我就被它厚实的篇幅和精美的排版所吸引。第一章的引言部分就让我眼前一亮，作者用非常生动形象的语言，将抽象的电力电子概念具象化，比如用“能量的调度员”来比喻电力电子装置，瞬间就激发了我学习的兴趣。随后，在关于半导体器件的部分，书中不仅详细介绍了各种器件的工作原理，还通过大量实际的电路图和波形图进行辅助说明，让我能够清晰地把握每个器件的特性和应用场景。特别值得称赞的是，书中对每个章节的知识点都进行了提炼和总结，配以精心设计的例题，能够帮助我巩固所学，并逐步建立起解决实际问题的能力。我尤其喜欢书中在讲解某个复杂电路时，会先从最基础的部分讲起，层层递进，直到最终的完整电路，这种循序渐进的学习方式让我倍感轻松，也极大地提升了我对教材内容的理解深度。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的不仅仅是知识的传递，更是一种学习方法和工程思维的启迪。在学习整流和有源电力滤波部分时，书中对于各种整流电路的分析，不仅仅停留在理想状态，而是充分考虑了实际电路中的非线性因素和器件损耗。对于有源电力滤波器的部分，书中不仅介绍了其工作原理，还详细分析了其在抑制谐波、改善电能质量方面的作用，并且给出了具体的电路设计和控制方法。我印象最深刻的是，书中在讲解某个滤波器设计时，会先分析具体的电网谐波情况，然后根据谐波的特点来设计滤波器，这种“对症下药”的设计思路让我受益匪浅。这本书让我明白，一个优秀的电力电子工程师，不仅要有扎实的理论功底，更要有敏锐的工程洞察力和解决实际问题的能力。这本书无疑是帮助我朝着这个方向迈进的宝贵财富。

评分☆☆☆☆☆

作为一名电力电子领域的初学者，我在这本书中找到了我需要的清晰指引。关于逆变器和变频器的部分，书中首先从最简单的单相桥式逆变器讲起，逐步过渡到三相逆变器，并详细介绍了SPWM、SVPWM等控制方法。我尤其欣赏书中对这些控制方法的详细讲解，它不仅仅是列出公式，而是解释了这些公式背后的物理意义，以及它们如何实现对输出电压和频率的精确控制。书中还通过对比不同控制方法的优缺点，让我能够根据实际需求选择最合适的控制策略。另外，书中对电机驱动在电力电子技术中的应用也进行了深入探讨，这对我来说非常有价值，因为我未来打算从事这方面的工作。书中列举了永磁同步电机、感应电机等不同类型电机的驱动方法，并分析了各自的特点。这种贴合实际应用的讲解，让我对未来的学习和工作方向有了更清晰的规划。