譯  者  序

過去的20多年， 以功率MOSFET和IGBT為基礎的新一代電力電子技術， 亦稱功率電子技術， 其應用範疇從傳統的電機傳動、 金屬冶煉等迅猛地開拓和擴展到消費電子設備、 汽車電子繫統、 智能電網、 航空航天和船舶等幾乎所有的工業領域。
在此期間， 全球又面臨能源短缺， 許多國家， 包括我國都制訂了以節能為重要的國策之一。據估計， 世界上超過50%的用電量是通過功率器件來控制的， 而控制這些功率器件的正是本書的主題： 電力電子技術。又據估計， 美國如果按2009年的用電水準發展， 20年後需要增加大約50%的電能； 如果充分利用和發揮功率器件及其應用技術的話， 屆時需要的電能不但不需要增加， 反而可以減少。不管其預測的精度如何， 電力電子技術（包括它應用的功率器件）的作用及其潛能是不應低估的。還有未來學專家預測， 再次工業革命將以信息互聯網和能源互聯網（智能電網）的融合為特征， 現在是在等待能源互聯網（智能電網）的成長和壯大。
但是， 2012年前還幾乎沒有一本針對近20年來以電力電子新技術發展前沿為主題的綜合性教科書或參考書。
以色列霍龍工學院（Holon Institute of Technology）院長， 中山大學信息科學與技術學院國家“千人計劃”特聘專家， Ioinovici教授在DC-DC變換器、 開關電容變換器與逆變器、 軟開關變換器、 全橋與多電平變換器等電力電子學方面的學術研究處於地位。曾擔任IEEE CASS電力電子和電力繫統技術委員會主席、 IEEE Transactions on Power Electronics副主編、 多次擔任IEEE ISCAS和PESC會議的主席或技術委員會委員。
本書是軟開關變換器的基礎,包括理論、 設計和應用。其闡述由淺入深， 由入門基本知識到技術開發前沿的探索。對現代電力電子電路中開關的復雜又常被忽略的瞬態工作過程、 性能和影響做了詳細、 深入的闡述和探討; 強調對能源變換器的開發和選擇的要求是效率;對各種電路的詳細分析都給出周密的設計思路和復雜實際情況的處理;對相同要求的各種解決方案進行比較， 以便於對各種應用選取合適方案思路的理解。
我國第十二個五年規劃中， 重點支持和發展的七大戰略性新興產業之一的“新一代信息技術產業”的基礎和關鍵支撐技術是電力電子器件（亦稱功率電子器件）、 半導體集成電路和光電器件， 其中電力電子器件（包括其應用技術）是首次列入國家五年發展規劃的。因此, 該書除了作為本學科綜合性、 繫統性的教材外， 對現代電力電子技術不太熟悉的相關學者、 研究生、 科技人員來說還是亟需的補充讀物或案頭參考書。
為了讓本書盡快和讀者見面， 由原國家科委主持的“電力電子技術發展戰略研究軟課題組”成員， 退休後擔任 “北京電力電子學會”秘書長和《電力電子》期刊主編的劉鹿生研究員推薦和翻譯第1章， 由北京航空航天大學自動化科學與電氣工程學院袁海文教授、 博導， 負責總審校和組織、 指導後三章的翻譯。其中呂建勛博士翻譯第2章， 彌寒光、 郭鑫博士翻譯第3章， 劉桂良碩士翻譯第4章。另外， 呂建勛協助統一彙總， 劉鹿生協助審校。鋻於譯者水平有限， 翻譯中難免有疏漏和欠佳之處， 望讀者賜教和見諒。

前    言

20世紀的後10年和21世紀的個10年， 見證了電力電子電路的驚人發展和它們幾乎擴展到我們生活的每一個領域： 從消費電子和光電技術到航空航天和太空探索， 從綠色能源到國防和交通運輸行業。這些現代的能量變換繫統從極低功耗的便攜式電子裝置到大功率的電氣傳動設備， 覆蓋了廣闊的應用領域。節能意識更推動它為高效能量變換電路的探索進行持續的研究和創新。
上述多樣性的應用需要廣泛地使用電力電子技術。為此， 研究人員開發了具有不同特點的新的變換器和逆變器。在越來越多的專業期刊和國際專業會議上發表的論文數量不停地增長。大量的多樣化的新概念和解決方案已通過這些論文傳播。
但是， 近年來圖書界對待電力電子的現代發展仍持謹慎態度。類似1990年之前出版的圖書， 它們主要闡述變換器和逆變器的基本知識。而本書注重闡述現代的主題——諸如軟開關， 開關電容和開關電感功率電路， 具有直流增益大的電源， 單級功率因數校正器， 在高溫和輻射等惡劣環境中工作的變換器， 用集成電路（IC）技術在芯片上實現電源等。如果其中任何一項能用IC實現， 都是很薄的。也許沒有其他的技術領域出現這種具有大量的現代研究成果卻沒有多少人的成果形成專著書籍之間的矛盾。
今天， 能源變換是任何嚴謹的電氣和電子工程大學主修的課程。選修電力電子技術課程的本科生、  研究生的數量， 博士生、 研究人員的數量和專業水平， 以及電子變換器設計師的數量一直沒有停止增長。可是， 遺憾的是， 市場上現有的書籍未能提供所需要的知識， 那些有興趣者隻能通過眾多期刊中的論文和公司的應用手冊來搜索。
本書是一本電力電子學的綜合教科書， 覆蓋理論、 設計和應用，  從基礎知識開始到發展。它可以作為21世紀第二個10年伊始的電力電子學的現代技術， 作為進一步開發與應用的文獻與書目庫。
第1章從能量變換主題的概況開始： DC-DC變換的原理， AC-DC整流器， DC-AC逆變器， 開關電容、 準諧振、 諧振變換器， 軟開關， PWM（脈寬調制）和開關頻率控制。該章還簡要闡述了電力電子電路的組成， 特別關注新技術的發展， 如碳化硅或砷化鎵半導體開關， 縱向結構的功率晶體管， 單片（芯片）的電感器和超級電容器。在此概況性的章節中甚至還討論了實踐方面的狀況， 例如用於大電流應用的驅動晶體管的達林頓方案， 為了控制晶體管的開啟/關閉速度使用圖騰對的柵極驅動電路， 用於驅動高側晶體管的自舉電路， 計算機電源用的同步整流器。還包括商業上提供器件的性能圖表。
第2章是對開關型變換器建模的全面研究。除了降階狀態空間平均方程和平均PWM開關模型， 這一部分的所有資料不會在其他的書籍中完全找到。考慮到電感電流動態， 導出了工作在連續和斷續模式的基本PWM變換器的全階模型。還導出了零電流開關和零電壓開關的降壓， 升壓和降壓升壓準諧振變換器的模型和開環小信號傳遞函數， 並和以前未發表的這些電路模型進行比較。
第3章詳細地討論了傳統硬開關的降壓， 升壓， 降壓升壓， SEPIC， uk， Zeta， 以及電壓驅動和電流驅動推挽式， 半橋和全橋變換器。理論處理從連續和斷續工作模式的基本分析開始， 首先忽略寄生損耗， 隨後再做更準確的考慮。在此討論了通常不能在現有圖書中找到的主題： SEPIC， uk， Zeta轉換器的斷續電容器電壓模式和實際的斷續電感器電流模式及其在功率因數校正器中的應用； SEPIC， uk， Zeta轉換器的交流小信號模型； 寄生電阻實際對直流電壓增益影響的研究（輸出電流的紋波， 電容器的等效串聯電阻引起的紋波， 電容器的等效串聯電感引起的紋波， 為負載階躍響應需要的停頓時間）。其他特定的科目包括正向變換器的磁芯復位策略， 如第三變壓器繞組， 有源和無源諧振箝位電路或雙晶體管技術。同樣， 用不同的技術論述耦合電感器的洩漏電感對反激變換器的影響。
指出了以前對上述變換器的設計的誤解和錯誤： 深入的理論分析可以找到精確的方法來解釋其為斷續導通模式工作設計的效率值。在通常的實際技術參數下， 全橋變換器無法進入斷續導通模式。
變換器的許多數據範例研究， 提供了完整的設計。但是， 為了讓學生能應用於實際需求和可選擇件， 以本書給出的公式為依據， 添加和計算出了來自工業應用的案例。
第4章的內容在當前的圖書市場上幾乎難以找到。以電流倍加器、 三倍器和多倍整流器的介紹開始， 以及電壓倍加器、 多倍整流器， 諸如Greinacher、 Cockroft-Wolton 或Fibonacci 開關電容電路， 它是為對高直流電壓增益變換器做進一步研究的讀者準備的。這些的變換器是用做電網前端的環保能源， 或現代電信或汽車產業。分析和比較了一些特殊的變換器， 如Z源降壓升壓， 間插（interleave）降壓升壓和升壓降壓， 具有簡單降壓型控制規律的遞升KY， Watkins-Johnson 或 Sheppard-Taylor變換器， 並且指出了它們的優點和缺點。由於電壓調節模塊（VRM）以前作為計算機電源的重要性， 在一個單獨部分討論了中心抽頭電感降壓和升壓變換器。在高輸入電壓的應用方面， 研究了來自具有低電壓應力開關的全橋變換器的復雜結構， 包括隔離三電平電壓驅動變換器和非隔離三電平升壓變換器。還有經常用於單相離線功率因數校正器。後一部分探討了中心抽頭電感器的易控電流驅動的雙橋轉換器。
從教學的角度而言， 每章的內容都是逐步提高難度的。本書開始於基本的、 簡單的闡述， 接著一步一步地推導所有的方程式， 對以前沒有電力電子學知識基礎的讀者都可以理解。隨後再做更精確的討論， 直到復雜的實際問題。每章後一節， 都提示有要點和習題， 便於讀者學習。
本書第1章本身可成為一個， 為任何選修電子學課程的大學生作為電力電子學的基礎入門課程。書中用星號（*）表示的章節或部分可以作為理工科學士教科書， 對電氣工程專業的大學生可安排一個或兩個學期的課程。本章提供的所有資料可以作為研究生， 在職的電力電子設計師和使用電力電子設備工程師的能量變換培訓的教科書。本書的教輔資源包括各章要點和習題解答， 采用本書作為教材的教師可登錄 注冊下載。
誠摯地感謝很多幫助我完成本書著作的同事： Henry Chung 教授起草了第1章1.3節, 16節和17節的大部分綱要。Ivo Barbi 教授長時間討論和澄清以前的錯誤， 如對全橋變換器中DCM設計或DCM的效率