《电力电子应用技术手册》共24章，分为三大部分：第壹部分由第1～5章组成，介绍了电力电子对新兴技术的影响；第二部分由第6～11章组成，介绍了分布式发电系统中的电力电子技术；第三部分由第12～24章组成，介绍了电力电子技术在运输及工业中的应用。 《电力电子应用技术手册》具有当代书籍的典型特征，并以**性的方法讨论了作者们目前研究的几个方面，其中简洁的语言、易懂的插图十分适合高等院校电气工程、电力系统等专业的师生，以及相关行业的研究人员和工程技术人员阅读。

译者序 原书序 原书前言 第1章 21世纪能源、全球变暖及电力电子的影响1 1.1简介1 1.2能源1 1.3环境污染：全球变暖问题3 1.3.1全球变暖影响5 1.3.2全球变暖问题的减缓方法6 1.4电力电子对能源系统的影响7 1.4.1节能7 1.4.2可再生能源系统7 1.4.3大容量储能13 1.5智能电网16 1.6纯电动和混合动力电动汽车17 1.6.1电池电动汽车和燃料电池电动汽车的比较18 1.7小结和展望19 参考文献21 第2章 当前能源面临的挑战：电力电子技术的贡献22 2.1简介22 2.2能源传输和分配系统23 2.2.1柔性交流输电系统（FACTS）23 2.2.2高压直流（HVDC）输电25 2.3可再生能源系统27 2.3.1风能29 2.3.2光伏能源29 2.3.3海洋能32 2.4运输系统33 2.5储能系统35 2.5.1技术35 2.5.2在输配电系统中的应用37 2.5.3在可再生能��系统中的应用37 2.5.4在运输系统中的应用37 2.6小结38 参考文献38 第3章 分布式发电与智能电网的概念与技术概述41 3.1简介41 3.2分布式发电装置与智能电网的要求42 3.3光伏发电43 3.4风电与小型水电机组45 3.5储能系统46 3.6电动汽车47 3.7微电网47 3.8智能电网问题48 3.9主动配电网管理49 3.10智能电网中的通信系统50 3.11**量测体系和实时定价51 3.12智能电网的标准化52 参考文献53 第4章 电力半导体技术的新进展56 4.1简介56 4.2硅功率晶体管57 4.2.1功率MOSFET57 4.2.2IGBT58 4.2.3大功率器件60 4.3 SiC晶体管设计概述61 4.3.1 SiC JFET61 4.3.2 SiC双极型晶体管63 4.3.3 SiC MOSFET 63 4.3.4 SiC IGBT 63 4.3.5 SiC功率模块64 4.4 SiC器件的栅极和基极驱动64 4.4.1常闭型JFET栅极驱动器64 4.4.2 SiC BJT的基极驱动器67 4.4.3常开型JFET栅极驱动器69 4.4.4SiC MOSFET栅极驱动器71 4.5晶体管并联72 4.6应用概述79 4.6.1光伏发电80 4.6.2交流传动80 4.6.3混合动力和插电式电动汽车80 4.6.4大功率应用80 4.7 GaN晶体管81 4.8小结83 参考文献83 第5章 交流链路通用功率变流器：一种用于可再生能源与交通设备的新型功率变流器87 5.1简介87 5.2交流链路通用功率变流器硬开关工作模式87 5.3交流链路通用功率变流器的软开关工作模式92 5.4软开关交流链路通用功率变流器的运行原理 92 5.5设计流程 100 5.6分析102 5.7应用104 5.7.1 AC-AC变流器（风力发电、变频驱动）104 5.7.2 DC-AC和AC-DC功率变流器106 5.7.3多端口变流器108 5.8小结110 参考文献110 第6章 大功率电力电子技术：风力发电的关键技术112 6.1简介112 6.2风力发电的发展现状112 6.3风能转换114 6.3.1风电机组的基本控制变量114 6.3.2风电机组类型115 6.4风电变流器118 6.4.1两电平功率变流器118 6.4.2多电平功率变流器119 6.4.3多模块变流器121 6.5风电变流器的功率半导体122 6.6现代风电机组的控制和并网要求123 6.6.1有功功率控制124 6.6.2无功功率控制124 6.6.3总谐波畸变125 6.6.4故障穿越能力126 6.7风力发电系统的可靠性问题127 6.8小结129 参考文献129 第7章 光伏发电系统132 7.1简介132 7.2光伏发电系统的功率曲线和*大功率点134 7.2.1光伏电池的电气模型134 7.2.2光伏模块的I-V和P-V曲线134 7.2.3部分遮挡下的*大功率点136 7.3并网光伏发电系统的架构136 7.3.1集中式架构138 7.3.2组串式架构141 7.3.3多组串式架构147 7.3.4交流模块架构148 7.4光伏发电系统的并网控制150 7.4.1*大功率点跟踪控制算法150 7.4.2DC-DC变换器控制153 7.4.3并网逆变器控制154 7.4.4防孤岛检测157 7.5基于多电平逆变器的光伏发电系统*新进展160 7.6小结162 参考文献163 第8章 可再生能源系统可控性分析165 8.1简介165 8.2非线性系统的零状态166 8.2.1**种方法167 8.2.2第二种方法167 8.3通过L型滤波器连接到电网的风力发电机的可控性168 8.3.1稳态和稳定运行区169 8.3.2零状态分析171 8.4通过LCL型滤波器连接到电网的风力发电机的可控性172 8.4.1稳态和稳定运行区172 8.4.2零状态分析178 8.5连接到电流源逆变器的光伏发电系统的可控性和稳定性分析183 8.5.1系统稳态和稳定性分析184 8.5.2光伏的零状态分析186 8.6小结191 参考文献192 第9章 中小型可再生能源系统的通用运行控制1949.1分布式发电系统194 9.1.1单级式光伏发电系统195 9.1.2中小型风力发电系统195 9.1.3控制结构概述196 9.2与电网互动的分布式发电系统的功率变流器控制204 9.2.1下垂控制205 9.2.2微电网中的功率控制207 9.2.3控制参数设计211 9.2.4谐波补偿216 9.3辅助功能218 9.3.1本地负载的电压支持218 9.3.2无功功率容量220 9.3.3电力系统领域的电压支撑222 9.4小结223 参考文献224 第10章 双馈感应电机的特性与控制226 10.1双馈感应电机的基本原理226 10.1.1电机结构与电气拓扑226 10.1.2稳态等效电路226 10.1.3动态建模231 10.2基于AC－DC－AC变流器的双馈感应电机矢量控制234 10.2.1并网运行234 10.2.2转子位置观测243 10.2.3独立运行247 10.3基于双馈感应电机的风力发电系统254 10.3.1风力发电机空气动力学254 10.3.2风力发电机的控制域254 10.3.3风力发电机控制256 10.3.4基于双馈感应电机的风力发电机的典型分析256 10.3.5基于双馈感应电机的风力发电机的稳态性能258 10.3.6基于双馈感应电机的风力发电机的电压跌落分析259 参考文献263 第11章 分布式发电系统中的AC-DC-AC变流器264 11.1简介264 11.1.1双向AC-DC-AC变流器拓扑265 11.1.2 AC-DC-AC变流器的无源器件设计266 11.1.3直流侧电容额定值267 11.1.4飞跨电容额定值268 11.1.5 L和LCL型滤波器额定值268 11.1.6对比270 11.2 AC-DC-AC拓扑结构的脉宽调制策略271 11.2.1传统三相两电平变流器的空间矢量调制272 11.2.2传统三相三电平变流器的空间矢量调制274 11.3二极管钳位变流器的直流电容电压平衡276 11.3.1飞跨电容变流器的飞跨电容电压平衡278 11.3.2简化AC-DC-AC拓扑的脉宽调制279 11.3.3开关器件的压降以及死区时间的补偿282 11.4 AC-DC-AC变流器的控制算法286 11.4.1 AC-DC电机侧变流器的磁场定向控制287 11.4.2定子电流控制器设计287 11.4.3直接转矩控制与空间矢量调制289 11.4.4电机定子磁链控制器设计289 11.4.5电机的电磁转矩控制器的设计290 11.4.6机械角速度控制器的设计290 11.4.7 AC-DC电网侧变流器电压定向控制291 11.4.8 AC-DC电网侧变流器的线电流控制器291 11.4.9 AC-DC电网侧变流器具有空间矢量调制的直接功率控制293 11.4.10 AC-DC电网侧变流器的功率控制器293 11.4.11 AC-DC变流器直流侧电压控制器294 11.5有功功率前馈控制的AC-DC-AC变流器295 11.5.1 AC-DC-AC变流器的功率响应时间常数分析296 11.5.2直流母线电容的能量296 11.6小结299 参考文献299 第12章 多电飞机中的电力电子学302 12.1简介302 12.2多电飞机303 12.2.1空客380电气系统305 12.2.2波音787电气系统305 12.3多电发动机308 12.3.1功率优化飞机309 12.4发电系统策略310 12.5电力电子与功率变换313 12.6配电系统316 12.6.1高压运行317 12.7小结319 参考文献319 第13章 电动汽车和插电式混合动力电动汽车321 13.1简介321 13.2纯电动车、混合动力电动汽车以及插电式混合动力电动汽车的结构322 13.2.1纯电动车322 13.2.2混合动力电动汽车322 13.2.3插电式混合动力电动汽车（PHEV）324 13.3 EV和PHEV充电基础设施325 13.3.1 EV/PHEV电池和充电方式325 13.4电力电子技术在EV和PHEV充电架构中的应用334 13.4.1充电设备335 13.4.2并网基础设施336 13.5 V2G和V2H概念337 13.5.1电网改造升级338 13.6 PEV充电的电力电子技术339 13.6.1**注意事项339 13.6.2住宅型并网充电系统340 13.6.3公共型并网充电系统341 13.6.4分布式可再生能源的并网系统344 参考文献347 第14章 多电平变流器/逆变器拓扑结构与应用350 14.1简介350 14.2多电平变流器/逆变器基础351 14.2.1什么是多电平变流器/逆变器351 14.2.2三种典型多电平实现拓扑351 14.2.3多电平变流器/逆变器的广义拓扑及其衍生拓扑353 14.3串联式多电平逆变器及其应用358 14.3.1串联式多电平逆变器的实用优势358 14.3.2星接串联式多电平逆变器及其应用358 14.3.3角接串联式多电平逆变器及其应用361 14.3.4用于统一潮流控制的面对面连接串联式多电平逆变器364 14.4新兴应用与探讨366 14.4.1无磁性器件的直流变换366 14.4.2多电平模块化飞跨电容式直流变换器369 14.4.3 nX直流变换器371 14.4.4器件成本对比：飞跨电容变流器、MMCCC与nX直流变换器372 14.4.5零电流开关：MMCCC 373 14.4.6多电平变流器的容错性与可靠性377 14.5小结378 致谢379 参考文献379 第15章 多相矩阵变换器的拓扑和控制381 15.1简介381 15.2三相输入五相输出矩阵变换器381 15.2.1拓扑结构381 15.2.2控制算法382 15.3仿真和实验结果399 15.4五相输入三相输出矩阵变换器402 15.4.1拓扑结构402 15.4.2控制技术403 15.5示例结果 411 致谢413 参考文献413 第16章 基于升压电路的单相整流器功率因数调节器415 16.1简介415 16.2基本升压型PFC 416 16.2.1变换器拓扑结构和平均模型416 16.2.2稳态分析418 16.2.3控制电路418 16.2.4线性控制设计419 16.2.5仿真结果421 16.3不对称半桥升压型PFC 422 16.3.1CCM/CVM运行模式和平均模型建模423 16.3.2小信号平均模型和传递函数424 16.3.3控制系统设计425 16.3.4数字化实现和仿真结果427 16.4交错双升压型PFC430 16.4.1拓扑结构431 16.4.2开关时序432 16.4.3线性控制器设计和实验结果435 16.5小结436 参考文献437 第17章有源电力滤波器442 17.1简介442 17.2谐波442 17.3谐波的作用和负面影响443 17.4谐波国际标准443 17.5谐波类型444 17.5.1谐波电流源444 17.5.2谐波电压源445 17.6无源滤波器447 17.7功率定义447 17.7.1负载功率和功率因数447 17.7.2负载功率的定义448 17.7.33D空间电流坐标系中的功率因数定义448 17.8有源滤波器449 17.8.1电流源逆变器APF 450 17.8.2电压源逆变器APF 450 17.8.3并联有源电力滤波器450 17.8.4串联有源电力滤波器450 17.8.5 混合滤波器451 17.8.6大功率应用452 17.9 APF开关频率的选择方法452 17.10谐波电流提取技术453 17.10.1 P-Q理论453 17.10.2矢量叉积理论454 17.10.3基于P-Q-R旋转坐标系的瞬时功率理论455 17.10.4同步坐标系457 17.10.5自适应干扰消除技术457 17.10.6电容电压控制458 17.10.7时域相关函数技术458 17.10.8傅里叶级数辨识458 17.10.9其他方法459 17.11并联有源滤波器459 17.11.1并联APF建模460 17.11.2三相四线制并联APF465 17.12 串联有源电力滤波器467 17.13统一电能质量调节器468 致谢471 参考文献471 第18A章 带有电力电子的硬件在环仿真系统：强大的仿真工具475 18A.1背景475 18A.1.1硬件在环仿真系统概述475 18A.1.2“虚拟机”的应用475 18A.2功率性能提升476 18A.2.1顺序切换477 18A.2.2磁性续流控制 478 18A.2.3增加开关频率481 18A.3异步电机模型482 18A.3.1控制问题482 18A.3.2基于“逆变器”的电机模型482 18A.4实验结果和小结483 18A.4.1实验结果483 18A.4.2小结487 参考文献489 第18B章 模块化多电平换流器的实时仿真490 18B.1简介490 18B.1.1 MMC的工业应用490 18B.1.2电力电子换流器实时仿真的限制490 18B.1.3 MMC拓扑介绍492 18B.1.4 MMC仿真约束条件493 18B.2 MMC建模的选择及其局限性494 18B.2.1详细模型494 18B.2.2开关函数495 18B.2.3平均模型495 18B.3实时仿真的硬件技术496 18B.3.1基于DSP的顺序编程仿真496 18B.3.2基于FPGA的并行编程仿真496 18B.4用不同方法实现实时仿真器498 18B.4.1平均模型算法的顺序编程498 18B.4.2开关函数算法的并行编程500 18B.5小结502 参考文献502 第19章 基于模型预测的电机转速控制方法504 19.1简介504 19.2电机转速经典控制方案综述504 19.2.1电机模型505 19.2.2磁场定向控制505 19.2.3直接转矩控制506 19.3预测电流控制509 19.3.1预测模型509 19.3.2价值函数510 19.3.3预测算法510 19.3.4控制方案510 19.4预测转矩控制511 19.4.1预测模型511 19.4.2价值函数512 19.4.3预测算法512 19.4.4控制方案512 19.5使用矩阵变换器的预测转矩控制513 19.5.1预测模型513 19.5.2价值函数514 19.5.3预测算法514 19.5.4控制方案514 19.5.5无功功率的控制514 19.6预测转速控制516 19.6.1预测模型516 19.6.2价值函数517 19.6.3预测算法518 19.6.4控制方案518 19.7小结519 致谢519 参考文献519 第20章 电流源变流器电气传动系统522 20.1简介522 20.2传动系统结构523 20.3 CSC的PWM控制524 20.4 CSR的通用控制方法527 20.5异步和永磁同步电机的数学模型529 20.6异步电机的电流和电压控制531 20.6.1磁场定向控制（FOC）531 20.6.2电流多标量控制533 20.6.3电压多标量控制534 20.7永磁同步电机的电流和电压控制538 20.7.1 PMSM的电压多标量控制538 20.7.2内嵌式永磁电机的电流控制541 20.8 CSC驱动双馈电机的控制系统543 20.9小结546 参考文献547 第21章 PWM逆变器共模电压和轴承电流：原因、影响和**548 21.1简介548 21.1.1容性轴承电流551 21.1.2放电电流551 21.1.3轴承环流电流551 21.1.4转子接地电流553 21.1.5轴承电流的主要分量553 21.2异步电机共模参数的确定553 21.3**共模电流的无源方法555 21.3.1降低逆变器开关频率556 21.3.2共模电抗器556 21.3.3共模无源滤波器557 21.3.4共模变压器559 21.3.5带滤波器系统的半有源共模电流**560 21.3.6共模和差模集成式电抗器561 21.3.7电机结构和轴承保护环561 21.4用于减小共模电流的有源系统562 21.5减小共模电流的PWM修正算法563 21.5.1三个奇性有效矢量（3NPAV）564 21.5.2三个有效矢量调制（3AVM）565 21.5.3有效零电压控制（AZVC）565 21.5.4单零矢量空间矢量调制（SVM1Z）567 21.6小结568 参考文献569 第22章 大功率驱动系统在工业上的应用： 实例571 22.1简介571 22.2液化天然气工厂571 22.3燃气轮机：传统的压缩机驱动器572 22.3.1机组起动要求572 22.3.2温度对燃气轮机输出的影响573 22.3.3可靠性和持久性573 22.4变频驱动器对技术和经济的影响574 22.5大功率电机575 22.5.1新型大功率电机576 22.5.2无刷励磁同步电机578 22.6大功率电力驱动579 22.7开关器件580 22.7.1大功率半导体器件581 22.8大功率变流器的拓扑结构582 22.8.1 LCI583 22.8.2VSI583 22.8.3小结584 22.9多电平VSI拓扑584 22.9.1两电平逆变器584 22.9.2多电平逆变器585 22.10大功率电力驱动控制591 22.10.1 PWM方法592 22.11小结595 致谢595 参考文献595 第23章 单相电网侧变流器的调制与控制598 23.1简介598 23.2单相VSC调制技术599 23.2.1并联H-BC600 23.2.2 H-DCC603 23.2.3 H-FCC606 23.2.4比较611 23.3交流-直流单相VSC的控制616 23.3.1单相控制算法的分类617 23.3.2 dq同步坐标系下的电流控制——PI-CC 618 23.3.3abc静止参考坐标系电流控制——PR-CC 620 23.3.4控制器设计622 23.3.5有功功率前馈算法625 23.4小结627 参考文献628 第24章 阻抗源逆变器631 24.1多电平逆变器631 24.1.1无变压器技术631 24.1.2传统CMI或混合CMI631 24.1.3单级逆变器拓扑632 24.2准Z源逆变器633 24.2.1准Z源逆变器的原理633 24.2.2qZSI的控制方法635 24.2.3适用于带电池的光伏系统的qZSI 637 24.3基于qZSI的串联多电平光伏系统639 24.3.1工作原理639 24.3.2控制策略和电网同步641 24.4硬件实现643 24.4.1阻抗参数643 24.4.2控制系统644 致谢645 参考文献645