使用PSIMTM學習電力電子技術基礎

譯者序
前言
第1章 電力電子技術概述
1.1 電力電子技術
1.2 電能的變換控制方法及應用
1.3 電力電子技術的特點
1.4 電力電子技術與仿真
練習題
第2章 理想開關和半導體開關
2.1 用開關來進行電能變換
2.2 電力半導體器件的分類
2.3 二極管
2.4 晶閘管
2.5 電力晶體管
2.6 電力MOSFET
2.7 IGBT
2.8 半導體開關損耗
2.9 緩沖電路
練習題
第3章 電力電子技術基礎知識
3.1 平均值和有效值
3.2 功率
3.3 畸變波和傅里葉級數展開
3.4 波形畸變率和功率因數
3.5 RLC電路的過渡過程
3.6 電感和電容
練習題
第4章 AC/DC變換電路Ⅰ
4.1 帶電阻負載的單向整流電路
4.2 帶感性負載的單向整流電路
練習題
第5章 AC/DC變換電路Ⅱ
5.1 帶電阻負載的三相整流電路
5.2 帶感性負載的三相整流電路
5.3 他勵式逆變器
5.4 交流條件和直流偏磁
5.5 電流交疊和直流電壓特性
5.6 具有容性負載的整流電路
練習題
第6章 DC/DC變換電路
6.1 降壓型斬波器
6.2 升壓型斬波器
6.3 升降壓型斬波器
練習題
第7章 DC/AC變換電路Ⅰ
7.1 逆變器的基本原理
7.2 電壓型逆變器
7.3 電流型逆變器
7.4 輸出電壓的調整
練習題
第8章 DC/AC變換電路Ⅱ
8.1 諧波成分和脈沖調制方式
8.2 通過正弦波、三角波比較的PWM
8.3 三相逆變器
練習題
第9章 AC/AC變換電路
9.1 交流調壓電路
9.2 周波變換器
練習題
附錄 PSIM DEMO版的使用方法
1 PSIM簡介
2 PSIM的特征
3 PSIM使用方法（基礎）
習題答案
參考文獻
索引

電力電子技術是一門綜合性學科，學習電力電子技術的讀者，需要先修微電子技術（包括模擬電子技術和數字電子技術）和控制理論兩門基礎課程。通俗地講，電力電子技術就是通過微電子技術（弱電），應用控制理論來控制電力（強電）變換的技術。電力變換是由電力半導體（開關器件）和電感、電容等無源元件構成的主電路拓撲實現的，主電路中包含的開關器件少則一兩個，多則幾十個，各種各樣的主電路拓撲想要實現預定的電力變換目標，就需要對主電路拓撲中的開關器件，即功率半導體進行高速開通或關斷，這樣若干開關器件在不同的時間以不同的組合開通和關斷，就在主電路的各個環節產生了與其相對應的電壓或電流波形及其時序，分析這些波形和時序是理解主電路工作原理的關鍵。由亍電力電子主電路開關器件繁多，動作復雜，單靠理論分析還是比較困難的，尤其對於初學者更是比較難理解和掌握的。

電力電子又是一門實踐性很強的學科，初學者要想學好電力電子狻術，實驗環節很重要，只有對課堂上學過的內容遴行細致的實驗驗證，才能變抽象為具體，才能從繁雜的電路拓撲結構中整理出有條理的頭緒，只有認真分析實驗中的現象和原因，才能理解主電路拓撲每個環節的原理和作用，只有徹底理解了主電路的工作原理，才能設計適合的控制電路或數字控制程序，最終實現電力電子裝置的設計功能。但是進行電力電子技術的實驗並不像微電子技術試驗那樣在一小塊面包板上就可以進行了。電力電子電路所處理的不僅是微電子技術中的信號，更重要的是「功率」或者「電力」，因此功率犬的電力電子裝置就具有工作電流大、電壓高以及體積大的特點，初學者在不十分了解主電路原理的情況下進行實驗有可能會產生觸電等人身危險或損壞裝置。刺用仿真的方法可在很大的程庋上代替實驗，可大大縮短電力電子裝置的研發時間。

對於電力電子電路進行仿真的軟件已有P-Spice、Mat1ab和Saber等，本書主要介紹的是電力電子電路的仿真軟件PSIM，但它同時也是一本電力電子技術的入門書，內容包括了大多數電力電子教科書所具有的基本內容，如半導體開關、AC/DC、DC/DC、DC/AC、AC/AC等典型變換電路的原理和應用。全書內容條理清楚，講解通俗易懂，最重要的是全書結合PSIM電力電子仿真軟件對電力電子的電路拓撲結構迸衍了講解和分析。采用仿真軟件介紹電力電子技術，有助於對電路拓撲的細節迸行展現和分析，使得抽象的原理更加具體和生動，幫助讀者「驗證」和「查驗」電路的每個環節，擺脫單靠純粹理論分析的困境。通過一邊學習理論知識，一邊仿真驗證，可進一步加深對電力電子各種拓撲結構的理解，在此基礎上，再進行實驗驗證，就會更加得心應手，達到事半功倍的效果。

PSIM電力電子仿真軟件不同於其它的電力電子仿真軟件，半導體開關器件采用的是理想開關模型，因此仿真的收斂速庋很快，仿真結果在基本原理上和實際很接近；仿真電璐螈理圖和實際的電路接近，非常形象和逼真，用戶界面十分友好。PSIM的控制系統仿真功能也十分完善，具有常用的電珞撞制芯片，如UC3842等，數字控制系統的仿真功能也很強，可以模擬DSP控制中的A/D采樣變換、中斷程序執行等方言妁約節，借助PSIM，可以對主電路及模擬控制系統和數字壟割系綻迸行設計和驗證。對於初學者，PSIM軟件也易子掌握，賓仿真模型的搭建、仿真結果的分析都十分簡單。

本書的譯者胡僉庫為西安交通大學電氣工程學院電力電子專業的碩士研究生，2009年畢業，目前在荷蘭代爾夫犄大學費雷粒教授處攻讀博士學位。賈要勤為西安交通大學電氣工程學院副教授，玻讀博士學位期閬曾於2000~2002年在日本東京工業大學進修兩年。王兆安為西安交通大學電氣工程學院教授，於1984~1989年在日本大阪大學做訪問學者，並獲得博士學位，現兼任中國電源學會理事長，全國電氣工程專業教學指導分委員會主任。

本書的翻譯出版得到了原書作者日本高知工業高等專門學校電氣工學科野村弘教授的大力協助，野村教授無償轉讓版權，對此表示衷心的感謝；美國Powersim Inc.公司的金華博士、日本Myway公司的楊仲慶博士對本書的出版發行也提供了不少幫助，在此一並表示感謝。此外，本書的翻譯稿還得到了西安交通大學薛培鼎教授的認真審閱和責任編輯趙麗平的悉心編校，在此謹表衷心謝忱。

本書雖然是經過多次修琰和完善才出版的，但由於時間倉促、譯著水平所限，遺漏和錯誤之處在所難免，敬請各位讀者批評指正。

譯者