本书为高等院校电气工程及其自动化专业教材。本书以培养高素质应用型电气工程人才为目标，系统介绍了电力电子技术的基础理论、器件特性与典型电路设计。全书共9章，涵盖绪论、电力电子器件、整流电路、逆变电路、直流-直流变换电路、交流-交流变换电路、电力电子技术实验、软开关技术，以及电力电子器件的驱动、保护与应用，以“器件—电路—工程应用”为主线组织知识体系，层层递进，通俗易懂。本书注重理论联系实际，结合风光互补发电系统、离网光伏发电系统、电动汽车无线充电系统等典型工程案例展开讲解，融入节能环保新技术，弱化复杂理论推导，强化工程思维训练。本书设置了综合性与设计性实验项目，着力激发学生的学习兴趣，提升学生的实践能力与创新素养。

张文霞，副教授，中国电源学会会员、中国机械工程学会高级会员和青岛市科普专家，主要研究方向为海上风电、先进无人航空器设计、图像处理与机器视觉。获全国大学生电子设计竞赛山东赛区一等奖、第七届全国应用型人才综合技能大赛优秀指导教师奖、第十七届国际先进机器人及仿真技术大赛国赛三等奖等奖项。主持承担教育部产学研合作协同育人项目。

第1章 绪论 1
1.1 电力电子技术的定义 1
1.2 电力电子器件的理想化分析 2
1.3 电力电子技术的发展 3
1.4 课程思政—助力碳达峰和碳中和 4
习题 4
第2章 电力电子器件 5
2.1 电力电子器件概述 5
2.1.1 电力电子器件的概念和特征 5
2.1.2 电力电子器件的分类 5
2.2 不可控器件—电力二极管 7
2.2.1 电力二极管的结构与伏安特性 7
2.2.2 电力二极管的主要参数 7
2.3 半控型器件—晶闸管 8
2.3.1 晶闸管的结构与工作原理 8
2.3.2 晶闸管导通与关断特性实验 9
2.3.3 晶闸管的主要参数 10
2.4 典型全控型器件 11
2.4.1 门极关断晶闸管 11
2.4.2 电力晶体管 11
2.4.3 电力MOSFET 12
2.4.4 绝缘栅双极型晶体管 12
2.5 GaN和SiC等宽禁带功率器件 13
2.6 课程思政—绝缘栅双极型晶体管国产化突破“卡脖子”难题 13
习题 14
第3章 整流电路 15
3.1 单相可控整流电路 15
3.1.1 单相半波可控整流电路 15
3.1.2 单相桥式全控整流电路 20
3.1.3 单相全波可控整流电路 23
3.1.4 单相桥式半控整流电路 24
3.2 三相可控整流电路 26
3.2.1 三相半波可控整流电路 26
3.2.2 三相桥式全控整流电路 29
3.3 变压器漏感对整流电路的影响 35
3.4 单相桥式可控整流电路在电力机车整流调压中的应用 37
3.5 海上风电技术 39
习题 39
第4章 逆变电路 41
4.1 换流方式 41
4.1.1 逆变电路的基本工作原理 41
4.1.2 换流方式分类 42
4.2 电压型逆变电路 42
4.2.1 单相电压型逆变电路 43
4.2.2 三相电压型逆变电路 45
4.3 电流型逆变电路 47
4.3.1 单相电流型逆变电路 48
4.3.2 三相电流型逆变电路 49
4.4 PWM控制技术 49
4.4.1 PWM控制的基本原理 49
4.4.2 单相桥式逆变电路的PWM控制 50
4.4.3 三相桥式逆变电路的PWM控制 51
4.5 有源逆变 53
4.5.1 有源逆变的产生条件 53
4.5.2 逆变失败与最小逆变角的限制 54
4.6 逆变电路的工程应用 55
4.6.1 微电网技术 55
4.6.2 储能技术 56
4.6.3 氢能技术 60
4.6.4 风光互补发电系统设计 61
习题 63
第5章 直流-直流变换电路 64
5.1 基本斩波电路 64
5.1.1 降压斩波电路 64
5.1.2 升压斩波电路 66
5.1.3 升降压斩波电路 68
5.2 隔离型直流-直流变换电路 70
5.2.1 正激变换电路 70
5.2.2 反激变换电路 71
5.2.3 推挽变换电路 73
5.2.4 半桥变换电路 74
5.2.5 全桥变换电路 76
5.3 反激式开关稳压电源的设计实例 78
习题 81
第6章 交流-交流变换电路 82
6.1 单相相控交流调压电路 82
6.1.1 电阻负载 82
6.1.2 阻感负载 83
6.2 三相相控交流调压电路 84
6.3 其他交流电力控制电路 86
6.4 交-交变频电路 86
6.4.1 单相交-交变频电路 86
6.4.2 三相交-交变频电路 87
6.5 单相交流调压电路的应用实例 88
6.5.1 双向晶闸管调光台灯 88
6.5.2 电风扇无级调速器电路 89
6.6 变频器设计 90
习题 93
第7章 电力电子技术实验 94
7.1 电力电子器件特性测试 94
7.2 锯齿波触发电路实验 95
7.3 整流电路实验 97
7.3.1 单相半波可控整流电路实验 97
7.3.2 单相桥式全控整流电路实验 98
7.3.3 单相桥式半控整流电路实验 100
7.3.4 三相桥式全控整流电路实验 101
7.4 升压斩波电路仿真实验 102
7.5 双极性SPWM仿真实验 103
7.6 三相正弦逆变电路实验 105
7.7 单相交流调压电路实验 106
7.7.1 仿真实验 107
7.7.2 相控调压实验 108
第8章 软开关技术 110
8.1 软开关技术概述 110
8.2 软开关电路的分类 111
8.3 零电压开关准谐振电路 112
8.3.1 电路结构 112
8.3.2 工作原理 112
8.4 移相全桥零电压开关PWM电路 113
8.4.1 电路结构 113
8.4.2 工作原理 113
8.5 零电压转换PWM电路 114
8.5.1 电路结构 114
8.5.2 工作原理 115
习题 115
第9章 电力电子器件的驱动、保护与应用 117
9.1 晶闸管触发电路 117
9.2 典型全控型器件的驱动电路 117
9.2.1 电流型驱动电路 117
9.2.2 电压型驱动电路 118
9.3 电力电子器件的保护 119
9.3.1 过电压保护措施 119
9.3.2 过电流保护措施 120
9.3.3 缓冲电路 120
9.4 离网光伏发电系统设计 121
9.5 电动汽车无线充电系统 123
习题 125
参考文献 126