本书涵盖了电力电子技术的基本内容，运用自下而上的方法，突出自器件到系统设备的介绍方法，着重分析技术应用。内容涉及功率开关器件的转换方法其独特的方法，半导体器件的特性，并讨论了这些设备的功率转换应用，还包含了灵活交流输电系统（FACTS）静态开关、电源、直流驱动器和AC驱动器四个方面的应用程序。本书是第4版，相比前一版，删除了静态开关的内容，增加了DC- DC变换器的平均模型、最先进的空间矢量调制技术、集成门极驱动电路等。

无

本书第4版为大三、大四电力和电子工程专业的电力电子技术/静态变流技术的教材。本书也可以作为研究生教材或初级电力电子工程师的参考读物。本书的前导课程包括电子基础和电路基础课程。本科电力电子课程通常开设一学期。随着电力电子技术的发展，一学期的学时已经无法涵盖电力电子技术的全部知识。本书涵盖的内容已超过了一学期的课程范围。对于本科课程，第1章~第11章已经可以提供充足的电力电子基础知识。第12章~17章可以留给其他课程或者包含在研究生课程中。表P1列出了“电力电子技术”课程一学期推荐的专题，表P2为“电力电子和电机驱动”课程一学期推荐的专题。
表P1“电力电子技术”课程一学期推荐的专题
章 专题 节 课时
1 简介 1.1~1.12 2
2 功率二极管和电路 2.1~2.4,2.6~2.7,2.11~2.16 3
3 二极管整流器 3.1~3.11 5
4 功率晶体管 4.1~4.9 3
5 DC-DC变换器 5.1~5.9 5
6 PWM逆变器 6.1~6.7 7
7 谐振脉冲逆变器 7.1~7.5 3
9 晶闸管 9.1~9.10 2
10 可控整流器 10.1~10.5 6
11 交流电压控制器 11.1~11.5 3
期中考试和小测验 3
期末考试 3
在为期15周的一学期中的所有课时 45
表P2“电力电子和电机驱动”课程一学期推荐的专题
章 专题 节 课时
1 简介 1.1~1.10 2
2 功率二极管和电路 2.1~2.7 2
3 二极管整流器 3.1~3.8 4
4 功率晶体管 4.1~4.8 1
5 DC-DC变换器 5.1~5.8 4
14 直流驱动 14.1~14.7 5
6 PWM逆变器 6.1~6.10 5
7 晶闸管 9.1~9.6 1
附录A 三相电路 所有节 1
10 可控整流器 10.1~10.7 5
11 交流电压控制器 11.1~11.5 2
附录B 磁路 B.1~B.2 1
15 交流驱动系统 15.1~15.9 6
期中考试和小测验 3
期末考试 3
在为期15周的一学期中的所有课时 45
电力电子的基础已经建立，其基本内容不会快速改变。然而，随着电力电子器件特性持续改善和新器件的不断涌现，电力电子技术有了新的发展。电力电子技术自下而上地涵盖了器件特性、功率转换技术及其应用。它强调的是功率转换的基础原理。本书第4版是第3版的完整修订本。主要的修订包含以下几点：
●按照自下而上（而不是自上而下）的顺序进行介绍，首先介绍器件和变换器特性，然后再介绍功率变换技术；
●涵盖了碳化硅（SiC）器件的发展；
●介绍了DCDC变换器平均模型；
●扩展了关于空间矢量调制技术的最新发展的章节；
●删除了关于静态开关的章节；
●增加了关于可再生能源的章节并且涵盖了其发展现状；
●将门极驱动电路（第3版中的第17章）与其他功率器件和变换器相关的章节合并；
●扩展介绍了直流驱动和交流驱动的控制方法；
●在书的章节和段落中加入了解释。
本书分为五部分：
第一部分：功率二极管和整流器——第2章和第3章
第二部分：功率晶体管和DCDC变换器——第4章和第5章
第三部分：逆变器——第6~8章
第四部分：晶闸管和晶闸管变换器——第9~11章
第五部分：电力电子应用及其保护——第12~17章
附录里涵盖了如三相电路、磁路、变换器的开关函数、直流瞬变分析、傅里叶分析和坐标变换等专题。电力电子技术利用半导体器件实现对电能的控制和转换。这种转换技术需要对电力半导体器件进行开通和关断控制。其底层电子电路通常包含集成电路和分立元件，用来产生驱动功率器件所需的门极信号。这些集成电路和离散元件正逐渐被微处理器和信号处理集成电路所替代。
理想功率器件应该在开通时间、关断时间、电流耐量、耐压能力方面没有任何限制。随着功率半导体技术不断进步，器件电压和电流耐量不断提高，高速功率器件得到了迅速的发展。电力开关器件（如功率BJT、功率MOSFET、 SIT、IGBT、MCT、SITH、SCR、TRIAC、GTO、MTO、ETO、IGCT和其他半导体器件）在大量产品中逐步得到了广泛应用。
随着技术的发展和更多电力电子新应用的出现，对新型低损耗高温功率器件的研发需求也逐渐得到了关注。随着技术的不断进步，传统器件的性能已经得到了长足的发展，硅器件的性能已经几乎达到了其物理极限。在近年来的器件研究和发展的推动下，碳化硅电力电子已经从一个有前途的技术发展为一个能在高效、高频、高温应用中取代硅技术的并且具有强竞争力的选择。碳化硅电力电子有更高的电压等级，更低的电压降，更高的结温，以及更高的热导电性。在未来的几年中，我们可预见碳化硅功率器件将引起一系列的变革，并最终引领一个电力电子及其应用的新时代。
随着开关器件速度的提升，人们广泛使用现代微处理器和信号处理器来实现各种复杂的控制策略，提供器件门极驱动信号，以此来满足不同变换器的需求。这一举措进一步拓宽了电力电子的应用范围。在20世纪90年代初，电力电子革命就已经获得了阶段性的成就。新的电力电子时代已经开始。这是第三次电力电子革命的开端，它将在世界范围内影响可再生能源处理和节能的面貌。在未来30年中，电力电子将成为发电侧和用电端之间电能质量控制的主要手段。电力电子还有许多的应用尚未得到全面开发，本书将涵盖尽可能多的潜在应用。
欢迎对本书提出任何评论和建议，请将您宝贵的意见和建议发送给作者。
Dr Muhammad H Rashid
Professor of Electrical and Computer Engineering
University of West Florida
11000 University Parkway
Pensacola, FL 325145754
Email:mrashid@uwfedu
PSpice软件和程序文件关于本书教辅资源，只有使用本书作为教材的教师才可以申请，需要的教师请联系机械工业出版社华章分社，电话13601156823，邮箱：Wangguang@hzbookcom。——编辑注
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Cadence Design Systems, Inc
2655Seely Avenue
San Joes, CA 95134
网站: http://wwwcadencecom
http://wwworcadcom
http://wwwpspicecom
注意事项： PSpice原理图文件（扩展名为SCH）需要使用用户定义的模型库文件Rashid_PE3_MODELLIB,该文件已经在原理图中包含，并且必须要在PSpice原理图的Analysis菜单中再次选择包含。相同地，Orcad原理图文件（扩展名为OPJ和DSN）需要使用用户定义的模型库文件Rashid_PE3_MODELLIB，该文件已经在原理图中包含，并且必须要在Orcad捕获软件的PSpice Simulation settings菜单中选择包含。如果运行仿真时没有包含这些文件，程序将报错。
本书附录、延伸阅读和部分习题答案可从机工新阅读网站（www.cmpreading.com）上下载。

电力电子技术

本书是具有广泛国际影响力的电力电子课程的优秀教材，涵盖电力电子技术的器件特性、变换器特性，功率变换技术及其应用，重点阐述功率转换的基本原理，主要内容包括功率二极管、整流器、功率晶体管、DC-DC变换器、逆变器、晶闸管、 晶闸管变换器、电力电子应用及其保护等，还结合了大量电力电子装置在不同场合的应用实例，详细介绍了各种电力电子变换器的等效模型、设计方法及控制方法。本书适合作为电气工程专业的电力电子课程教材，也可以供电力电子工程师参考。

第4版特点
按照自下而上的顺序（而不是自上而下）进行讲述, 先介绍器件及变换器特性，然后再介绍功率变换技术；
涵盖了碳化硅（SiC）器件的发展；
介绍了DC-DC变换器平均模型；
扩展了关于空间矢量调制技术的最新发展；
删除了关于静态开关的章节；
增加了关于可再生能源及其发展的内容；
合并了门极驱动电路与其他功率器件、变换器的相关章节；
扩展了直流驱动和交流驱动的控制方法。

作者简介
穆罕默德·H. 拉什德（Muhammad H. Rashid） 博士，著名的电气工程专家和电气工程教育专家，目前为西佛罗里达大学电气工程及计算机系教授， IET fellow， IEEE life fellow。拉什德博士毕业于英国伯明翰大学，曾任普渡大学电气与计算机工程系教授，并兼任系主任，有着多年电力电子教学与科研的经验。他曾在美国、加拿大、英国、沙特阿拉伯等多地进行教学和研究工作，在工业界与学术界都享有盛名。拉什德博士出版了17部专著，发表过160篇学术论文，本书第4版获得业界广泛认可，并被译成西班牙文、葡萄牙文、印尼文、韩文、意大利文、中文，以及波斯文等多种语言。由于在研究和教育领域的杰出贡献，拉什德博士曾获得多项IEEE殊荣。

[美] 穆罕默德 ·H.拉什德（Muhammad H. Rashid） 著：穆罕默德·H.拉什德（Muhammad H. Rashid）博士，著名的电气工程专家和电气工程教育专家，目前为西佛罗里达大学电气工程及计算机系教授， IET fellow， IEEE life fellow。拉什德博士毕业于英国伯明翰大学，曾任普渡大学电气与计算机工程系教授，并兼任系主任，有着多年电力电子教学与科研的经验。他曾在美国，加拿大，英国，沙特阿拉伯等多地进行教学和研究工作，在工业界与学术界都享有盛名。拉什德博士出版了17部专著，发表过160篇学术论文，本书第四版获得业界广泛认可，并被译成西班牙文、葡萄牙文、印尼文、韩文、意大利文、中文，以及波斯文等多种语言。由于在研究和教育领域的杰出贡献，拉什德博士曾获得了多项IEEE殊荣。

原书作者Muhammad H. Rashid博士是著名的电气工程专家和电气工程教育专家，目前为佛罗里达大学电气工程及计算机系教授、IET会士，以及IEEE终身会士。Rashid博士毕业于英国伯明翰大学，曾任普渡大学电气与计算机工程系教授，并兼任系主任，有着多年电力电子教学与科研的经验。他曾在美国、加拿大、英国、沙特阿拉伯等多地进行教学和研究工作，在工业界与学术界都享有盛名。Rashid博士出版了17部专著，发表过160篇学术论文，其中本书获得业界广泛认可，并被译成西班牙文、葡萄牙文、印尼文、韩文、意大利文、中文，以及波斯文等多种语言。由于在研究和教育领域的杰出贡献，Rashid博士曾获得了多项IEEE殊荣。
本书为第4版，内容涵盖了整流、逆变、直流直流和交流交流等不同种类的电力电子变换器，深入浅出地介绍了各种电力电子电路的基本工作原理。书中结合大量电力电子装置在不同场合的应用实例，详细介绍了各种电力电子变换器的等效模型、设计方法及控制方法。
本书分为五大部分。第一部分至第三部分详细介绍了多种功率半导体器件，包括二极管、功率晶体管及晶闸管的特性及其应用。本书前三部分系统地讲述了多种基于全控型器件的电力电子电路（包括整流电路、直流直流变换电路和逆变电路），这些电路的工作原理、基本的变换器设计流程，以及基本变换器模型及控制方式。
本书第四部分主要介绍了晶闸管、不同类型的晶闸管变换器及其应用，并着重介绍了基于半控型器件的电力电子变换器的基本工作原理、设计要点，以及控制方式。
本书第五部分介绍了多种电力电子变换器的应用。这些应用的范围涵盖了不同的场合与功率等级, 包括几十瓦到上百瓦的电源、交流/直流驱动系统、大功率的可再生能源变换器，以及电力系统中的柔性交流输电装置。这一部分详细描述了电力电子装置各种不同应用中的等效模型及控制原理，并结合应用实例给出了大量的设计范例。本书最后一章着重介绍了电力电子装置中辅助和保护电路的设计及相关元件的选择。这些辅助电路和元件包括散热元件、缓冲电路、过压/过流保护电路，以及电磁兼容滤波器。这些电路及元件能有效抑制高速开关带来的“副作用”，例如开关器件上的过压、电磁噪声等，是电力电子装置正常运行不可或缺的组成部分。
本书内容翔实，例题丰富，是本科和研究生阶段电力电子教学的优秀教材，也可以作为电力电子工程师的参考书籍。本书前言、第1章、第11章、第12章、第14章、第15章、第17章由罗昉博士负责翻译，第4章、第6章、第8章、第10章、第13章由裴学军博士负责翻译，第2章、第3章、第7章、第16章以及附录部分由梁俊睿博士负责翻译。康继阳和蒋昊伟分别负责翻译了本书第5章和第9章的部分内容。全书由罗昉博士审核。
本书的翻译工作得到了美国俄亥俄州立大学高性能电力电子研究中心学生们的大量帮助，感谢王淼、温路成、庞天宇、杨鹏志、朱可、冷明智、韩超然、李文威、钱金子阳、周艾嘉、陈映卓等同学在稿件整理和校核中提供的支持与帮助。
由于译者水平有限，错漏之处，敬请指正。

罗昉

出版者的话
译者序
前言
致谢
第1章简介
11电力电子学的应用
12电力电子学的历史
13电力电子电路的分类
14电力电子器件的设计
15确定波形的RMS值
16外围效应
17开关器件的特性和指标
18功率半导体器件
19电力电子器件的控制特性
110器件选择
111功率模块
112智能模块
113电力电子的期刊及会议
本章小结
参考文献
复习题
习题
第一部分功率二极管和整流器
第2章功率二极管及开关RLC电路
21引言
22半导体基础
23二极管特性
24反向恢复特性
25功率二极管的种类
26碳化硅二极管
27碳化硅肖特基二极管
28SPICE二极管模型
29串联二极管
210并联二极管
211带RC负载的二极管电路
212带RL负载的二极管电路
213带LC负载的二极管电路
214带RLC负载的二极管电路
215RL负载与续流二极管
216利用二极管进行能量回收
本章小结
参考文献
复习题
习题
第3章二极管整流器
31引言
32性能参数
33单相全波整流器
34带RL负载的单相全波整流器
35带高度感性负载的单相全波整流器
36多相星形整流器
37三相桥式整流器
38带RL负载的三相桥式整流器
39带高度感性负载的三相整流器
310二极管整流器的比较
311整流器电路设计
312经过LC滤波器的输出电压
313电源和负载电感的影响
314选择电感器和电容器的实际考虑
本章小结
参考文献
复习题
习题
第二部分功率晶体管和DC-DC变换器
第4章功率晶体管
41引言
42碳化硅晶体管
43电力MOSFET
44COOLMOS
45JFET
46双极结型晶体管
47IGBT
48SIT
49晶体管的对比
410功率晶体管的降额
411di/dt和dv/dt的限制
412串并联运行
413SPICE模型
414MOSFET门极驱动
415JFET门极驱动
416BJT基极驱动
417门极和基极驱动的隔离
418门极驱动电路的芯片
本章小结
参考文献
复习题
习题
第5章DC-DC变换器
51引言
52DC-DC变换器的性能参数
53降压工作的原理
54带阻感性负载的降压型变换器
55升压工作的原理
56带阻性负载的升压型变换器
57频率限制参数
58变换器分类
59开关稳压源
510稳压源间的比较
511多输出boost变换器
512二极管整流器供电的boost变换器
513变换器的平均模型
514稳压源的状态空间分析
515输入滤波器及变换器的设计问题
516变换器的驱动电路
本章小结
参考文献
复习题
习题
第三部分逆变器
第6章DCAC变换器
61引言
62性能指标
63工作原理
64单相桥式逆变器
65三相逆变器
66单相逆变器的电压控制
67三相逆变器的电压控制
68谐波消除技术
69电流源型逆变器
610可变直流环节逆变器
611升压逆变器
612逆变器主电路设计
本章小结
参考文献
复习题
习题
第7章谐振脉冲逆变器
71引言
72串联谐振逆变器
73串联谐振逆变器的频率响应
74并联谐振逆变器
75谐振逆变器的电压控制
76E类谐振逆变器
77E类谐振整流器
78零电流开关谐振变换器
79零电压开关谐振变换器
710零电流及零电压开关谐振变换器之间的比较
711二象限ZVS谐振变换器
712直流母线谐振逆变器
本章小结
参考文献
复习题
习题
第8章多电平逆变器
81引言
82多电平的概念
83多电平逆变器的类型
84二极管钳位型多电平逆变器
85飞跨电容型多电平逆变器
86级联型多电平逆变器
87应用
88开关管电流
89直流电容电压平衡
810多电平逆变器的特点
811多电平逆变器的比较
本章小结
参考文献
复习题
习题
第四部分晶闸管与晶闸管变换器
第9章晶闸管
91引言
92晶闸管特性
93晶闸管的双晶体管模型
94晶闸管的导通
95晶闸管的截止
96晶闸管类型
97晶闸管的串联运行
98晶闸管的并联运行
99di/dt保护
910dv/dt保护
911晶闸管的SPICE模型
912DIAC
913晶闸管触发电路
914单结晶体管
915可编程单结晶体管
本章小结
参考文献
复习题
习题
第10章可控整流器
101引言
102单相单全桥变换器整流
103单相双全桥变换器整流
104三相桥式变换器整流
105三相双变换器整流
106脉冲宽度调制
107单相串联整流器
108十二脉波整流器
109整流器电路的设计
1010负载和电源电感的影响
本章小结
参考文献
复习题
习题
第11章交流电压控制器
111引言
112交流电压控制器的性能参数
113带阻性负载的单相全波控制器
114带感性负载的单相全波控制器
115三相全波控制器
116三角形联结三相全波控制器
117单相变压器联结转换开关
118周波变换器
119PWM控制的交流电压控制器
1110矩阵变换器
1111交流电压控制器电路设计
1112电源及负载电感的影响
本章小结
参考文献
复习题
习题
第五部分电力电子技术应用及其保护
第12章交流柔性输电系统
121引言
122电能传输的基本原理
123并联补偿的原理
124并联补偿器
125串联补偿原理
126串联补偿器
127相角补偿原理
128相角补偿器
129统一的功率流动控制器
1210补偿器的比较
本章小结
参考文献
复习题
习题
第13章电源
131引言
132直流电源
133交流电源
134多级变换器
135控制电路
136磁路设计
本章小结
参考文献
复习题
习题
第14章直流驱动
141引言
142直流电动机的基本特征
143工作原理
144单相驱动器
145三相驱动
146DCDC变换器驱动
147直流驱动的闭环控制
本章小结
参考文献
复习题
习题
第15章交流驱动
151引言
152感应电动机驱动
153感应电动机的闭环控制
154求解控制变量
155向量控制
156同步电动机驱动
157永磁同步电动机驱动的速度控制器设计
158步进电动机控制
159线性感应电动机
1510电动机驱动的高压集成电路
本章小结
参考文献
复习题
习题
第16章可再生能源导论
161引言
162能量与功率
163可再生能源发电系统
164太阳能系统
165风能
166海洋能
167水电能
168燃料电池
169地热能
1610生物质能
本章小结
参考文献
复习题
习题
第17章器件以及电路保护
171引言
172冷却器和散热器
173功率开关器件的热模型
174吸收电路
175反向恢复瞬态
176源侧以及负载侧瞬态
177通过硒二极管和金属氧化物压敏电阻实现过电压保护
178电流保护
179电磁干扰
本章小结
参考文献
复习题
习题