前言

本書是高等院校電氣工程及其自動化等專業的一門專業課教材。本書首先以電力電子裝置涉及的核心技術為目標，重點介紹電力電子裝置中四類常用的變換技術；進而以電力電子裝置的服務對象為目標，介紹當前電力系統中電力電子技術的重要應用場景，如直流輸電、新能源發電等系統，并討論相關應用技術。

本書共8章，第1章緒論，簡述電力電子裝置包含的主要部件，并從電力電子裝置服務的“源”“網”“荷”三種對象介紹電力電子系統的構成和調控方法，進而引出電力電子技術的基礎——功率半導體器件；第2章交流-直流整流裝置，從二極管不控整流、晶閘管半控整流、PWM全控整流逐級展開，重點介紹大功率場合使用的多脈沖二極管整流電路和具有高控制性能的PWM整流電路；第3章直流-直流變換裝置，介紹非隔離、隔離和雙向變換器三類典型電路的拓撲和工作原理；第4章直流-交流逆變裝置，介紹兩電平電壓源型、多電平級聯H橋、多電平中點箝位、PWM電流源型、模塊化多電平等主要逆變電路的拓撲、調制方式、平衡控制方法等，本章是全書的重點；第5章交流-交流變壓裝置，介紹電壓源型背靠背變流器、電流源型背靠背變流器、高頻隔離型電力電子變壓器、矩陣變換器等拓撲的電路原理和控制方法；第6章高壓直流輸電系統，從LCC和VSC型兩類HVDC系統的優缺點對比出發，以我國某±1100kV LCC-HVDC為例，詳細介紹實際工程的系統結構、關鍵部件參數和運行數據，重點介紹LCC-HVDC的運行特性、控制方式等關鍵技術，并討論了其特有的換相失敗問題；第7章新能源（光伏）并網發電系統，首先概述光伏新能源發展趨勢，并以分布式光伏發電系統為例，詳細介紹其與“源”匹配的MPPT技術和與“網”匹配的進網電流控制方法等，接著以非隔離光伏并網逆變器為重點，介紹直流變換器、無漏電流型逆變器、直流解耦電容、LCL濾波器等部件的設計方法，最后以江蘇某14MW/10kV光伏電站為例，詳細介紹實際工程的系統接線圖、入網方式和監控運維方案；第8章電力電子裝置仿真與開發，介紹狀態空間法、節點分析法等電磁暫態仿真求解算法的基本原理，簡述詳細開關模型、二值電阻模型、伴隨離散電路模型、平均值模型和開關函數模型等建模方法優缺點，并重點以基于詳細模型、開關函數模型的MMC系統裝置進行仿真驗證及對比，最后給出實時仿真硬件平臺的開發流程和硬件在環仿真測試示例。

肖華鋒教授編寫了本書的第1～7章，并負責全書統稿工作；第8章由章飛副研究員編寫；陳濤博士生為全書的文字和繪圖編輯做了大量的工作。國電南瑞過亮高工、國網安徽省電力公司高博高工、華能江蘇能源開發有限公司牛晨暉高工等為本書第1、6、7章提供了部分工程接線圖和數據資料。特別感謝加拿大科學院和工程院雙院院士、IEEE Fellow、多倫多大都會大學（原瑞爾森大學）Bin Wu教授，本書第2、4章參考吸收了Wu教授專著的知識內容和組織方法。在編寫過程中還得到東南大學程明教授、花為教授、王政教授、鄒志翔教授的指導和幫助，在此一并向他們表示感謝！

電力電子裝置及系統包含的新技術多、范圍廣，且發展快。受限于篇幅，本書不能涵蓋所有電力電子變換技術和應用場景，希望讀者在學習過程中能夠舉一反三，盡快地掌握電力電子電路和裝置的基本分析方法和設計應用技術。由于作者團隊水平有限，參閱資料有限，書中難免有疏漏和不妥之處，懇切讀者批評指正。

肖華鋒

于東南大學動力樓