（1）論述基本概念作為鋪墊，更好、更方便地理解變換器的工作原理。
（2）理論分析與MATLAB/Simulink仿真互為驗證，強化對變換器原理的理解。
（3）介紹變換器通用計算方法，為器件選型、變壓器、電感器的設計打下堅實基礎。
（4）對每類變換器進行案例講解，便於從量化角度理解變換器。
（5）對每類變換器有清晰的分類，便於釐清變換器的分類脈絡。
（6）通過流程圖呈現變換器選型或設計的過程，便於著手設計。
（7）介紹變換器在新型場合的實際應用，便於拓寬技術視野。
（8）變換器的動態模型與靜態模型互為驗證。

本書探索了**的電力電子學原理、實踐和應用，覆蓋了電力電子變換器的設計、建模、仿真和控制；以一種易於理解的呈現方式介紹了**的技術，如直流繫統，重點強調了仿真和建模的平均控制技術；給出了電力電子技術的實際應用，並在MATLAB軟件的Simulink中進行了案例研究；通過框圖、流程圖、方程和表格等直觀形式幫助讀者理解電力電子學。 本書可作為高校電子信息類、自動化類、電氣類等專業的本專科教材，也可作為相關領域工程技術人員的參考書。

作者：
肖衛東（Weidong Xiao），悉尼大學副教授。悉尼大學電氣信息工程學院、未來能源中心副教授，IEEE的編委會成員，研究方向為光伏功率繫統中電力電子百年換氣的建模、設計、仿真與控制；出版教材一部，出版科技論文100餘篇。

譯者：
闞加榮，鹽城工學院副院長，教授。主要從事電氣工程及其自動化專業的本科教學與功率變換技術的研究工作，研究方向包括UPS並聯控制技術、光伏並網技術、孤島檢測技術、雙向功率變換器、鋰電池管理技術等。

姜玉霞，博士，鹽城工學院講師。主要從事變流器穩定並網控制技術的研究工作，研究方向包括變流器建模、高壓直流輸電繫統穩定控制、風電並網技術等。

近年來，由於現代電力繫統的發展趨勢、負載分布的多樣性以及對集成可再生能源的高需求，電力電子技術引起了極大的關注。盡管學術界和工業界有很多關於電力電子技術的圖書可供使用，但缺乏適合初學者和自學者有效學習現代電力電子學的圖書。由於自1880年以來交流電一直在應用中占主導地位，因此傳統的電力電子工程師專注於AC/DC功率變換和AC/AC功率變換。例如，許多電力電子圖書重點講解使用各種AC/DC整流器在各種負載情況的分析和設計，而這些整流器通常由二極管或晶閘管構成。然而，由於更嚴格的電能質量要求以及整流器功能單一的一些拓撲結構已被淘汰，的電力電子設備依賴於使用現代功率半導體的有源開關技術，而本書的一個顯著特點是關注的技術和解決方案。

本書首先介紹非隔離型DC/DC變換器結構以說明開關的概念，這是電力電子學的基礎，這個概念對於學習者來說是必不可少的，因為越來越多的發電繫統和負荷采用直流電而不是交流電。特別地，本書第9章專門介紹雙向直流/交流裝置，廣泛用於可充電電池、超級電容器和固態變壓器。在本書中，電力電子學中每個重要內容都在一個清晰的框架內給出，通過循序漸進的方法幫助讀者逐步積累知識，例如，DC/AC變換（第5章）和AC/DC變換（第6章）的知識自然會成為隔離型DC/DC變換器（第7章）的基礎，因為許多拓撲都是兩級變換器的集成，終形成的變換器就是帶隔離變壓器的DC/AC/DC結構。循序漸進的敘述方法來自作者在電力電子和可再生能源繫統方面的自學和教學經驗。

動態建模方法按照從高度非線性到分段線性可分為多個類別，包括開關模型、平均值模型和小信號模型。在MATLAB/Simulink的基本模塊中，開發了開關動態相關的模塊(MATLAB/Simulink是一種廣泛使用的商業軟件)。平均值動態模型可用於快速仿真和非線性控制仿真，但會導致開關切換過程的不可知性。在具有大量功率變換器和分布式發電機組繫統的長期運行中，平均值動態模型已被證明可有效模擬實際繫統。此外，動態建模的後步驟關注以動態分析和線性控制理論為基礎的線性數學函數，對於閉環控制器設計，引入了擬合參數化技術，將控制器參數轉化為繫統的穩定性和動態性能。循序漸進的方法使讀者能夠了解繫統仿真的基礎知識，並建立線性控制理論和電力電子學之間的橋梁。

本書可作為參考書，也可作為高等院校電力電子相關課程的教材。本書還涵蓋了實用的設計主題，這些主題對於尋求通過自學或專業培訓掌握電力電子技術的行業讀者非常有用。建議讀者首先熟悉電子學、信號理論和線性控制工程領域的基本知識，以便更好地掌握本書所講內容。

1. 本書特色

本書全面涵蓋現代電力電子和控制工程基礎學科。具體如下： 

 介紹了開發電力電子的常用平臺和工具。

 根據信號波形、功率流向和電壓電平對電力電子應用進行全面分類。

 本書的一個重要特點是強調計算機輔助分析、設計和評估。在不失一般性的情況下，使用Simulink中的基本模塊構建所有仿真模型並進行數學分析。

 涵蓋現代電力電子設備必不可少的有源開關的驅動電路。

 由於可充電電池等能量存儲的使用越來越多，因此雙向DC/DC變換器在工業中得到了廣泛采用，本書詳細介紹了雙向DC/DC變換器的拓撲結構。

 仿真建模遵循模塊化和循序漸進的方法，因此變換器繫統被劃分為單獨的模塊，包括功率繫統、低通濾波器、負載、信號調制和控制。開發遵循易於操作的原則，創建一個易於理解、構建和調試的清晰框架。

 為大多數變換器拓撲和相關調制方法構建仿真模型，供讀者參考。

 通過一個專門的章節演示使用平均值技術進行建模和仿真。平均值技術是通用的，包括連續導通模式和不連續導通模式。

 將動態分析所建立的數學模型和控制器的綜合與變換器仿真討論進行分離，采用線性化和小信號方法構建線性模型，以適用於阻尼、速度、穩定性和魯棒性分析的完善的線性控制理論。

 大多數章節以案例研究的形式提供大量實際示例，以演示和驗證設計。讀者可以通過各種計算機輔助設計和分析平臺復制結果，這也為開發和評估新繫統提供繫統的方法。

 通過大量的圖表、圖形、方程式和表格清晰地解釋主題。繪制大量流程圖，以顯示繫統的件逐步選擇的過程。

 為希望掌握電力電子學的人員推薦工具和設備類型，包括電氣計算機輔助設計、仿真平臺和硬件。

 每章末尾都有一個全面的總結。

2. 章節組織

本書分12章，組織方式易於閱讀和理解。本書逐步介紹電力電子繫統的各個組成部分和控制部件。簡要說明如下： 

第1章簡要介紹電力電子學的背景。為避免歧義，本章對一些重要的術語進行了說明。

第2章介紹電力電子的重件。二極管的誕生開闢了嶄新的電力電子時代，開關技術助推了各種晶體管和晶閘管的發展。本章還討論了功率電感器、電容器和電阻器的特性。

第3章介紹經典的非隔離型DC/DC變換器拓撲，即Buck、Boost、BuckBoost以及C＇uk變換器。每個工作狀態都得到仿真驗證。

第4章重點說明功率計算以估算等效功率、損耗和功率質量，並說明驅動電路的必要性。

第5章討論直流到單相交流電力變換，特別是為實現該類型變換采用的橋式電路和調制方法。

第6章介紹從單相交流電到直流電的電力變換，並說明電能質量問題。

第7章介紹隔離型DC/DC變換器，該類型變換器是以前幾章拓撲為基礎建立的。

第8章介紹三相交流電能變換，涵蓋DC/AC、AC/DC和AC/AC變換。此外，還介紹了直流到三相交流變換的調制方式。

第9章重點介紹雙向變換器，包括非隔離型DC/DC雙向變換器、隔離型DC/DC雙向變換器和DC/AC雙向變換器，介紹並分析雙有源橋雙向變換器的拓撲。

第10章介紹在連續導通模式和不連續導通模式情況下對不同變換器進行平均值動態建模和快速仿真的技術。

第11章討論用於動態分析的變換器數學建模。線性化的方法廣泛用於推導小信號模型，也用於對非小相位問題進行討論。

第12章介紹控制繫統分析和設計，參數擬合作為一種繫統方法被引入，用於設計綜合考慮穩定性、魯棒性和性能平衡的功率變換器控制器。

3.  技術支持

本書所有案例的建模和仿真都是基於MATLAB和Simulink的基本功能開發的，這有助於讀者理解變換器的基本原理。采用MATLAB和Simulink軟件的R2018b版本或更高版本，可重復示例案例的結果或進行新的相關研究。

肖衛東（Weidong Xiao）