本书以汽车电动化技术应用为背景，层层递进地引入新能源汽车功率电子技术发展的技术背景、关键技术及其发展趋势。具体来说，本书介绍了汽车电子技术的概念、发展历程和动力系统构型，阐述了车用电力电子技术的基本概念、基础理论、设计方法和工程知识。本书沿着汽车电动化总成开发的技术路线，重点阐述了电路波形与功率半导体器件、开关过程、PWM原理、闭环控制、直流变换、交流逆变、PWM整流和电驱动控制等内容。本书以案例方式解释了上述专业知识的仿真电路，帮助读者进行实践、掌握知识。

本书适合于对汽车电动化技术和新能源汽车技术感兴趣的读者，无论是大学生、科研工作者还是刚入门的人员均可从本书中受益。本书还适合有相关知识背景的从业人员对汽车功率电子技术进行深入学习。

第2版前言

第1版前言

第1章绪论1

1.1汽车电子技术发展历程1

1.2纯电动汽车2

1.3插电式混合动力汽车4

1.4燃料电池电动汽车7

1.5功率电子学在新能源汽车中的核心作用7

1.5.1汽车能源转型的支柱8

1.5.2乘用车动力技术的创新9

第2章电路波形与功率半导体器件11

2.1电路的波形及其参数11

2.1.1参数12

2.1.2直流13

2.1.3正弦波13

2.1.4矩形波16

2.1.5三角波18

2.1.6谐波20

2.2功率半导体器件22

2.2.1器件发展与分类22

2.2.2不可控器件——功率二极管23

2.2.3半控型器件——晶闸管27

2.2.4全控型器件31

2.2.5器件热阻37

2.3直流开关40

2.3.1低边开关40

2.3.2高边开关40

2.3.3反接保护开关41

第3章开关过程44

3.1理想开关的开关过程44

3.1.1理想开关44

3.1.2感性负载的理想开关过程44

3.1.3容性负载的理想开关过程49

3.1.4RLC负载的理想开关过程53

3.2续流和换流58

3.2.1功率二极管的续流58

3.2.2功率半导体器件的换流62

3.3硬开关的开关过程66

3.3.1硬开关66

3.3.2硬开关的开通过程68

3.3.3硬开关的关断过程68

3.4软开关的开关过程72

3.4.1软开关72

3.4.2ZCS的开关过程72

3.4.3ZVS的开关过程75

第4章脉宽调制与闭环控制80

4.1脉冲宽度调制（PWM）原理80

4.1.1PWM信号的类型80

4.1.2PWM信号的占空比81

4.1.3PWM信号的发生81

4.1.4直流PWM斩波82

4.1.5正弦波PWM（SPWM）发生原理84

4.2电路的状态平均88

4.2.1状态平均88

4.2.2状态平均欧姆定律88

4.2.3状态平均电感特性88

4.2.4状态平均电容特性91

4.2.5状态平均基尔霍夫定律92

4.3系统闭环控制93

4.3.1典型控制结构93

4.3.2双反馈闭环调节器96

4.3.3混杂系统控制问题97

第5章直流变换技术100

5.1DC/DC降压变换器100

5.1.1DC/DC降压变换器的电路结构100

5.1.2DC/DC降压变换器的工作原理101

5.1.3DC/DC降压变换器的工作模式102

5.1.4CCM降压变换器的输出电压102

5.1.5CCM降压变换器的电感纹波电流104

5.1.6CCM降压变换器的电容纹波电压105

5.1.7CCM与DCM的边界106

5.1.8DCM电路的输出电压106

5.2DC/DC升压变换器119

5.2.1DC/DC升压变换器的电路结构119

5.2.2DC/DC升压变换器的工作原理120

5.2.3CCM升压变换器的输出电压121

5.2.4CCM升压变换器的电感纹波电流122

5.2.5CCM升压变换器的电容纹波电压122

5.2.6CCM和DCM的边界123

5.2.7DCM电路的输出电压123

5.3DC/DC升降压变换器127

5.3.1DC/DC升降压变换器的电路结构127

5.3.2DC/DC升降压变换器的工作原理128

5.3.3CCM升降压变换器的输出电压128

5.3.4CCM和DCM的边界条件129

5.4DC/DC组合电路134

5.4.1半桥DC/DC电路134

5.4.2H桥DC/DC电路134

5.4.3DC/DC的多相多重电路138

5.5DC/DC隔离变换器139

5.5.1单端正激式变换器139

5.5.2半桥式变换器142

5.5.3H桥式变换器144

5.6新能源汽车直流功率变换器150

5.6.1电驱动系统双向DC/DC变换器150

5.6.2高低压DC/DC隔离变换器151

5.6.348V混合动力系统DC/DC变换器151

第6章逆变技术156

6.1单相电压源逆变电路156

6.1.1中心抽头变压器式单相电压源逆变电路157

6.1.2半桥式单相电压源逆变电路157

6.1.3H桥式单相电压源逆变电路158

6.2单相电压源逆变器的脉宽调制技术159

6.2.1单极性SPWM技术159

6.2.2双极性SPWM技术165

6.3三相电压源逆变器170

6.3.1三相电压源逆变器的电路工作原理170

6.3.2三相SPWM技术171

6.3.3三相空间电压矢量PWM技术176

第7章整流技术186

7.1不可控整流电路186

7.1.1单相桥式二极管整流电路186

7.1.2三相桥式二极管整流电路188

7.2直流滤波电路191

7.2.1容性输入直流滤波器191

7.2.2感性输入直流滤波器192

7.3相控整流电路194

7.3.1单相桥式晶闸管半控整流电路194

7.3.2单相桥式晶闸管全控整流电路199

7.4功率因数校正电路203

7.4.1基本工作原理203

7.4.2系统控制方法205

7.5PWM整流电路208

7.5.1PWM整流器的基本原理208

7.5.2单相PWM整流的工作模态210

7.5.3单相PWM整流的调制技术211

7.6动力电池充电系统217

7.6.1充电设施的类型217

7.6.2充电方法218

7.6.3接触式充电技术218

7.6.4无线充电基本原理219

7.6.5V2G技术219

第8章交流电驱动控制223

8.1新能源汽车电驱动系统223

8.1.1新能源汽车电驱动的技术要求223

8.1.2电驱动装置电路224

8.1.3交流电机的工作原理226

8.2三相交流异步电机的控制原理229

8.2.1稳态等效电路229

8.2.2变频变压控制230

8.2.3动态数学模型234

8.2.4矢量控制基本方程237

8.2.5间接矢量控制238

8.2.6直接矢量控制240

8.2.7直接转矩控制242

8.3永磁同步电机的控制原理245

8.3.1动态数学模型245

8.3.2矢量控制246

8.3.3电压电流极限及弱磁运行249

8.3.4电流运行轨迹251

8.4永磁无刷直流电机的控制原理252

8.5电机的馈电控制255

参考文献259