第1章 电力电子变换器与脉宽调制技术基础
过去数十年，微电子技术和电力电子技术都得到了快速的发展。微电子技术将现代社会带入了信息时代，而与之相对应的电力电子技术对人类文明的影响则仍然有相当大的潜力。通过电力半导体器件的开关实现电能的可控转换是电力电子技术的本质，而实现电能变换的主要渠道就是脉宽调制（PWM）技术。本章作为全书的第一章，将介绍电力电子技术的背景以及PWM技术的发展历程和电力电子技术的机遇与挑战。
1.1 电力电子器件和电力电子变换器
人类有效地利用电能可以追溯到19世纪。在19世纪后半叶法拉第等人发现电磁感应现象，并由麦克斯韦等人总结分析得到电磁场理论，从而奠定了近代电磁学和电工技术的基础。自此之后的百年时间，人类基于电磁场理论发展出了两大工业分支：以电机和输配电为代表的电力工业与以电话和无线电为代表的电信产业。这两大分支在20世纪上半叶极大地改变了人类社会的面貌。
自20世纪中叶以来，半导体技术得到了飞速的发展，将过去一百年间连续的、线性的电工理论推广到离散的、非线性的领域。在此基础上电力工业和电信产业两大工业分支也发生了深刻的变化。在电信产业领域，大量的电子元器件开始得到应用，继而产生了电子计算机、集成电路和人工智能等高新技术。毫不夸张地说，现代社会被半导体技术推到了“零和一”的时代。半导体技术在电信领域的巨大推动力，是由于半导体电子器件强大的信息处理能力。而对于电力工业，处理的对象是能量而非信息，因此半导体技术在电力工业的影响要滞后于电信领域若干年。但是最近几十年电力工业在半导体技术的推动下也发生了深刻的变化，这就是电力电子技术的发展。
电力工业过去几十年的发展依赖于电机和变压器等设备，实现电能与机械能或者电能与电能的转换，这样的转换是连续的、线性的。半导体器件开始在电能变换中的应用始于功率二极管器件的使用。功率二极管的基本物理原理与基于PN结的普通二极管是一致的，能够正向导通电流，反向阻断电流。功率二极管可以用于将交流转换为直流的整流变换，但是只应用功率二极管的电路是不控型的电路，只能实现简单的功能。1957年，美国通用电气（GE）公司发明了晶闸管（Thyristor），第一次改变了传统电能变换的特性。晶闸管是一种固态开关器件，基于半导体硅材料，在物理结构上是P-N-P-N的四层结构。它可以实现较小的导通电阻和较大的阻断电阻，并且可以通过门极控制导通。因此晶闸管可以用于可控型的整流电路，实现交流-直流变换，故晶闸管俗称为可控硅（SCR）。在此之后，晶闸管陆续被应用于直流-交流变换（逆变）、交流-交流变换（变频、调压）以及直流-直流变换（斩波）等领域。由于晶闸管的门极可控性，它可以更加灵活地应用于电能变换，并实现主动的控制。正是这个时候开始，电力电子技术这一学科开始出现，并得到了发展。
晶闸管作为第一代电力电子开关器件，在数十年内主导了电力电子技术。但是它有一个明显的问题：门极可以通过外部控制信号触发开通，但是无法通过门极的外部信号触发关断。晶闸管要通过主电路加反向电压使电流下降为零才能关断。因此，晶闸管是一个半控的主动开关器件。为了有效地关断晶闸管，需要外接辅助换相电路，这也是早期的电力电子变换技术的一个主要研究内容。为了解决这个问题，电力半导体研究人员在普通晶闸管结构上进行了改进，发展出了门极关断晶闸管（GTO）。它不仅可以通过门极触发电流导通，还可以通过门极触发电流关断，真正实现了开关全控。GTO器件是一种具备主动开关能力的高压大电流电力电子器件，在20世纪后期广泛地应用在轨道牵引和工业变频上。
GTO器件的主要问题是门极驱动通过电流触发开关，门极驱动较为困难，开关速度受到限制。在GTO结构的基础上，最近二十年通过集成门极驱动，发展出了发射极关断晶闸管（ETO）和集成门极换流可关断晶闸管（IGCT）等器件。它们的核心还是晶闸管结构，但是其门极以低电感模式集成了驱动电路，对用户来说，驱动更加简单方便，开关速度也能显著提高。近些年来IGCT开始应用在各类高压大容量的电能变换场合，显示出了优越的性能。
以上的器件（普通晶闸管，GTO，IGCT，ETO）核心都是基于P-N-P-N的晶闸管结构，与晶闸管同时期出现的另一种电力半导体器件是晶体管。晶体管主要包括双极结型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）两种。双极结型晶体管是由两个PN结结合在一起形成的PNP型或者NPN型半导体器件，通过外部输入基极电流改变其导电特性来控制外电路电流。场效应晶体管是通过外部施加控制电压产生电场，利用电场效应改变导电特性，从而控制外电路电流。目前应用最广泛的场效应晶体管是金属氧化物半导体场效应晶体管（MOS-FET）。另外，由于工艺的原因，新型的宽禁带电力电子器件中，结型场效应晶体管（JFET）也是主流器件之一。
用于电力变换的BJT器件是一种全控型功率器件，通过基极电流控制开关，耐压与通流能力强。但是其主要问题是驱动需要功率大，开关速度不够快。功率MOSFET器件也是一种全控型功率器件，通过栅极电压控制开关，开关所需功率小，开关速度快，但是MOSFET的缺点是通态压降大，难以制作成高压大电流器件。结合两种器件的特点，20世纪80年代发展起来的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）成为新一代的全控型电压驱动的电力电子器件。IGBT等效于一个MOSFET驱动门极的双极型晶体管器件，兼具MOSFET的开关速度快和BJT高压大电流的优点。最近几十年，IGBT广泛应用于各类电能变换，包括电机控制器、可再生能源转换、并网变换器以及电力系统中。
与此同时，电力电子器件的材料也在过去20年间得到了新的发展。取代传统硅材料的新型宽禁带半导体材料，包括碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）以及金刚石材料开始应用在电力半导体器件上。宽禁带半导体材料具备更高的导带-价带能级差，宽禁带电力电子器件在导通电阻、耐压能力、开关速度和耐高温能力上优于传统的硅器件。21世纪以来，世界主流半导体厂商都投入了对SiC电力电子器件的研发和生产，且专业研发SiC电力电子器件的初创企业，如美国的CREE和United Silicon Carbide公司等都取得了一定的成功。1200V级别的SiC器件在2015年前后已经广泛出现在市场上。器件材料的革新对电力电子技术也起到了有力的推动作用。
本书的核心思路是在全控型快速开关下的电力电子器件基础上，研究电力电子变换器的一个核心技术：脉宽调制策略。电力电子器件是研究的物理基础，由于电力电子器件本身的特性，脉宽调制策略才有了研究的内容。本书主要采用IGBT和功率二极管电力电子器件作为研究对象。实际上，对于其他全控型的电力电子器件，本书讲述的内容同样能够适用。
由电力电子器件与其他辅助元器件以及无源器件与负载搭建出的电力电子变换器就可以实现电能的可控转换。
按照电力电子器件的承压和通流能力，将电力电子变换器中的开关组合成两种方式，如图1-1所示。图1-1a所示是一个主动开关和二极管的反并联结构，在这种结构中，正向（A-B）电流可以通过控制开关门极导通，反向（B-A）电流可以通过二极管导通。在门极关闭的情况下，这种开关可以承受正向（A-B）的电压，但是无法承受反向（B-A）的电压。因此在电压-电流平面上，这种开关的有效区域如图1-2a中的阴影部分所示。图1-1b所示是电压双向开关，是主动开关和二极管的串联。在这种开关中，正向（A-B）的电压可以通过关断开关管承受，反向（B-A）的电压可以通过二极管承受，因此它是一种双向承受电压的开关。但是因为二极管串联在开关中，它只能正向（A-B）导通电流，因此它的有效区域如图1-2b中的阴影部分所示。
图1-1 电力电子变换器中的两种典型开关
a）电流双向开关 b）电压双向开关
图1-2 两种典型开关下的电压-电流平面
a）电流双向开关 b）电压双向开关
除了开关，在电力电子变换器中另一个重要的元件是无源元件。在经典电路理论中，无源元件主要包括电阻、电感和电容三种。电阻是最简单的无源元件，满足电压-电流瞬时线性关系。电容和电感则是在电压-电流关系中存在微分和积分关系的。图1-3所示是这两种无源元件的符号。在电感中，能量存储在磁场中，电感的电流变化率与电感两端的电压成正比，电感的电流是不可突变的量，可以作为系统中的一个状态变量。电容的能量存储在电场中，电容电压的变化率与流入电容的电流成正比，电容的电压是不可突变的量，也可以作为系统中的一个状态变量。
用这两种开关模式和无源元件，可以搭建对应的电力电子变换器。以最简单的直流-直流变换器为例，两种典型的拓扑结构如图1-4所示。图1-4a所示是降压（Buck）变换器，其中负载电压是电容上的状态变量。开关S的连续开关改变电感上的电压降，电感电流在稳定值附近有连续的纹波。由于开关S的导通关断，使负载电压通过开关的占空比得到降压。图1-4b所示是升压（Boost）变换器，负载电压也是电容上的状态变量。开关S的连续开关改变电感上的电压降，使电感电流处于给负载充电和续流两种状态。负载电压通过开关S的占空比从电源电压得到升压。
图1-4所示的直流-直流变换器是最基本的拓扑结构，主要的电力电子变换器的拓扑结构都可以由最基本的结构得到。由于直流-直流变换器中的控制变量是直流量，不需要电压或者电流的双向性，因此开关单元是简单的开关或者二极管。但是如果应用在包含交流量（电压或者电流）的电力电子变换器中，电压或者电流将在器件上呈双向性，那么就必须使用图1-1所示的电流双向或者电压双向开关。图1-5所示是最典型的单相直流-交流变换器（逆变器）与交流负载连接的拓扑结构。输入侧是电压源性质，因此也称为电压型逆变器。负载电感使负载呈现电流源特性，即交流的连续电流。由于此时流过器件的电流呈双向性质，因此需要采用图1-1的双向电流开关，即开关管与二极管反并联的结构。这样持续地通过调整占空比开关器件，就能实现输出的交流特性。这种拓扑推广到最常用的三相情况下，如图1-6所示。由三个桥臂组成电压型逆变器的主电路，每个桥臂包括两个电流双向开关。
图1-3 两种典型的无源元件
a）电感 b）电容
图1-4 两种典型的直流-直流变换器拓扑
a）降压（Buck）变换器 b）升压（Boost）变换器
图1-5 单相电压型逆变器拓扑结构
图1-6 三相电压型逆变器拓扑结构
与电压型逆变器相对应的是电流型逆变器。逆变器中，直流输入是电流源特性的变换器，也就是电流型逆变器。图1-7所示是三相电流型逆变器的结构。直流输入侧通过电感改变为电流源特性，即直流侧是恒定电流输入。此时负载侧需要是电压源特性，因此负载侧通过电容连接到逆变器端口。由于直流输入单向的电流，而负载是交变的电压，因此开关器件属于如图1-1b所示电压双向型器件，即一个开关管与一个二极管的串联结构。在三相电流型逆变器中有三个桥臂，每个桥臂由两个电压双向型器件组成。
图1-7 三相电流型逆变器结构
图1-6和图1-7所示都是最基本的三相逆变器结构。实际上，对于图1-6的电压型逆变器，当负载与电源反过来的时候，同样的拓扑结构可以用于交流-直流变换，即整流器。而对于图1-7的电流型逆变器，开关反向后能量由交流侧流向直流侧，成为电流型整流器。目前主要的三相电力电子拓扑结构，不论是整流还是逆变，主要采用图1-6和图1-7这两种拓扑结构。在三相实际应用中，电压型三相电力电子变换器（逆变器、整流器）是使用最广泛的拓扑结构，也是本书的主要研究对象。在部分应用中，电流型三相电力电子变换器也有一定的优势，因此，它将作为一部分补充内容在本书中介绍。
1.2 脉宽调制技术简介
在介绍了电力电子器件和电力电子变换器拓扑结构后，下一步需要了解的是电力电子变换器的控制技术。图1-8所示是一个典型的控制系统框图。控制目标：参考值与传感器送回的反馈值相减后得到误差，通过控制器产生参考执行量，此时必须通过执行器将参考执行量转换为物理执行量加载在控制对象上才能控制输出。没有执行器，控制系统只能是数学模型而不会存在实际控制能力。在电力电子变换器中，脉宽调制技术就是将参考执行量转换为物理执行量的执行器。
图1-8 一个典型的控制系统框图
文献[6]和[7]给出了中大功率电力电子变换器系统的分层控制结构图，并作为IEEE的标准发布，如图1-9所示。在电力电子变换器系统中，控制分为五层：首先是系统级的控制，此级与顶层应用相关，时间尺度在10 ms以上，比如电动汽车的运行模式等；在系统级控制下的是应用控制，即为了满足系统级控制的需要而执行的控制，时间尺度在1～10 ms之间，比如电动汽车上为了满足车辆运行而执行的电机速度控制等；再下一层是电力电子变换器的控制，即为了满足应用控制而对电力电子变换器实施的控制，时间尺度在10 μs～1ms之间，比如电动汽车上电机驱动电路的电流控制等；再下一层就是开关控制，是通过选择开关组合模式等满足电力电子变换器的控制，以脉宽调制为代表，时间尺度在1～10 μs之间；最下一层是硬件控制，即在开关控制之下，还有一个将数字开关逻辑转换为电力电子器件开关的过程，比如电力电子器件的门极驱动等，是全部控制的最底层，时间尺度在1 μs以下。
从图1-9可以看出，电力电子变换器的控制分层自上而下，不同层的功能不同，时间尺度也不一样。本书的核心就是针对第四层即开关控制而展开的介绍和研究。开关控制的本质是通过控制开关组合和作用时间，将第三层传达的控制参考值以脉冲序列的方式实现，并传达到第五层的硬件控制上。以电压型电力电子变换器为例，为了控制其输出电流，控制器输出参考电压，这个参考电压是连续的模拟值，但是电压型电力电子变换器是无法输出连续电压的，必须用脉冲输出电压来实现等效，因此用脉冲电压组合来等效参考输出电压的过程就是第四层的开关控制。脉宽调制技术就是实现开关控制的最典型方法。
脉宽调制技术的英文叫Pulse-Width-Modulation，简称PWM。顾名思义，就是通过调制脉冲的宽度实现输出。PWM最早出现于通信领域，是无线电调制的一种，后来被引入电力电子领域。
图1-9 电力电子系统的分层控制图[6，7]
图1-10用单桥臂展示了脉宽调制的基本原理。对于电压型电力电子变换器，直流母线电压为Vdc，以直流母线中点为参考，桥臂输出端电压Vx在正负直流母线电压的一半之间切换，通过参考电压Vref与载波在每个开关周期Ts中的比较实现。当参考电压大于载波（三角波）时，上管导通，输出正电压；当参考电压小于或等于载波（三角波）时，下管导通，输出负电压。由于相似三角形的关系，桥臂输出负电压（-Vdc/2）的时间T0满足T0/Ts=（Vdc/2-Vref）/Vdc。这样，通过计算一个开关周期Ts内脉冲电压Vx的平均值，得到式（1-1）表达的结果，即电力电子变换器桥臂输出端在一个开关周期内的平均电压等于参考电压。通过这个关系，就可以通过PWM的方式实现对参考电压的等效实现。
图1-10 电压型电力电子变换器桥臂通过PWM实现参考电压逼近的方法
Vx=1/Ts[（1-T0）Vdc/2+T0（-Vdc/2）]=Vref （1-1）
对于固定的参考电压，这样的载波比较方法可以得到逼近。如果参考电压呈交流变化，那么占空比也会随着参考电压的变化而变化。图1-11所示是交流参考电压vrefa与幅值为Vcar的载波比较得到PWM输出的原理图。这样得到的脉冲序列va在每个开关周期内的平均值都等于连续参考电压对应位置的值。如果开关频率足够高，滤除高频分量得到的va就基本等效于vrefa。
图1-11 交流参考电压下的载波比较PWM原理
除了载波比较的方法逼近参考值，另一种实现PWM的等效原理的方法是空间矢量合成的方法。空间矢量PWM不是以某一个电压值为逼近对象，而是以若干相电压组成的参考电压矢量为合成目标。以三相电压型电力电子变换器为例，某相桥臂开关连接正母线标记为1，连接负母线标记为0，这样对于三相变换器一共有23=8种组合方式，记为8个开关电压矢量。这8个电压矢量中有两个零矢量（000和111）不产生有效输出电压，另外6个开关矢量在空间上组成正六边形，每个标准矢量对应电压长度为Vc，将电压空间矢量平面分为6个扇区，如图1-12所示。参考电压矢量Vref落在任何一个扇区内，都可以由所在扇区的相邻两个开关电压矢量来合成。在一个开关周期Ts内，两个矢量作用时间t1和t2可以根据相似三角形的关系得到，如式（1-2）所示。在整个开关周期内除去t1和t2的时间由零矢量时间t0补充，从而实现整个开关周期内的伏秒平衡。对三相交流参考电压，在空间矢量平面上将保持旋转。每个开关周期进行矢量合成和时间分配，三相电力电子变换器就能通过PWM的方式输出参考电压。
对于电流型电力电子变换器，合成的参考值是电流（或者电流矢量），开关组合的效果也有所不同。对应的载波比较方法或者空间矢量方法也会有所不同。
有关三相电压型和电流型电力电子变换器的基本脉宽调制理论，本章只做如上简单介绍，详细内容会在第2章中展开分析。
图1-12 三相电压型电力电子变换器空间矢量PWM
1.3 电力电子技术的发展与挑战
电力电子技术自20世纪中后期开始发展，到今天已经超过半个世纪。国内外高校自20世纪后期开始陆续开设电力电子技术的专业和课程。电力电子技术是电力技术、电子技术与控制技术三者的交叉学科，其本质是利用电力半导体器件的开关，实现电能的高效可控转换。在过去几十年间，电力电子技术已经在如下领域有力地推动了生产力的发展。
1）工业和家用电机驱动与控制领域：人类生产的电能中一半以上由电机消耗，传统的恒频供电电机存在效率低下的问题，电力电子技术推动了电机变频调速技术的发展，节省了大量的能耗，不仅应用在工业企业风机、水泵的场合，在家用电器中也得到了广泛应用。
2）电气照明领域：新型的电力电子镇流器对荧光灯的供电，以及可控电源对新型LED节能照明设备的应用，大大改善了照明用电的效率。
3）电力系统的应用领域：快速开关的电力电子设备应用在传统电力系统中，能够有效地起到改善系统稳定性、谐波治理和改善电能质量等作用。电力电子技术直接推动了高压直流输电和柔性输电技术的诞生。
4）电气化交通领域：电力电子技术应用于电气化铁道、电动和混合动力汽车、多电飞机以及综合电推进的船舶中，改变了传统交通的面貌。
5）新能源的应用：太阳能、风电以及其他可再生能源存在输出不稳定和分布不均衡的问题，应用电力电子技术才能将其稳定、可靠地转换为能被人利用的电能。
6）信息产业中的应用：现代信息产业中，小到手机和计算机的电源，大到巨型计算机和数据中心的高效可靠供电，都是通过电力电子技术实现的。
在电力电子技术的理论中，存在六个基本的函数[8]。
1）电力电子器件的开关函数：控制电磁能量的流动。
2）传导函数：指导电磁能量在电力电子变换器中的流动。
3）电磁能量存储函数：在开关函数的扰动下能维持能量的持续性。
4）信息函数：作为核心“大脑”，保证以上三个函数协调运行。
5）热交换函数：使电力电子变换器维持热学平衡。
6）机械/结构函数：保证变换器的物理稳定性。
这六个基本函数决定了电力电子变换器系统的运行是一个多物理场下的综合运行问题。这六个函数在实际应用中对应以下九大技术领域。
1）电力电子器件技术：包括器件、门极驱动、缓冲吸收以及保护等。
2）电力电子开关网络技术：包括以软开关和硬开关为代表的开关控制以及变换器拓扑等。
3）无源元件技术：包括磁体、电容和传导元件等。
4）封装技术：包括材料科学与技术、连接技术、布局技术和机械组合技术等。
5）电磁环境技术：包括谐波和网络干扰、电磁干扰和电磁兼容等。
6）物理环境技术：包括声学干扰和环境污染等。
7）冷却技术：包括流体冷却、循环、热传导和热交换等。
8）制造技术。
9）变换器的传感器和控制技术。
这些技术互相紧密地联系在一起，影响着电力电子变换器系统复杂的设计、构造和运行的物理问题。其中，脉宽调制技术既包含在电力电子器件的开关函数内，也是开关网络技术的核心。而它影响了其他物理量的运行，其科学问题也是本书的核心内容。
电力电子技术的推进主要来自两个推动力：第一个是电力电子本身，尤其是器件的发展；第二个是应用的要求。
电力电子技术是由电力电子器件技术推进的。早期只有晶闸管的时候，产生了以相控整流技术和辅助换流技术实现变流的第一代电力电子技术，开关频率与基波基本同步；后来全控型大功率电力电子器件如BJT和GTO的出现，又诞生了中压变频和交流电机闭环控制为代表的第二代电力电子技术，开关频率达到了几百甚至上千赫兹，同时在低压小功率领域由于MOSFET器件的应用，产生了开关电源、谐振变换器和功率因数校正整流等技术，在低压小功率应用上达到几十甚至上百千赫兹的开关频率；而IGBT技术自20世纪80年代发展以来，在电力电子技术领域产生了革命性的影响，由于IGBT兼具BJT高压大电流和MOSFET快速开关的优点，使高压大容量电能变换中出现更高的开关频率成为可能，产生了基于电压型电力电子变换器的直流输电和微电网技术、高性能交流电机控制技术、新能源并网技术和复杂拓扑结构的电力电子变换器等新领域，IGBT的广泛应用为电力电子技术带来了黄金时代。
而最近20年，新一代电力电子器件——宽禁带电力半导体器件的发展，正在为电力电子技术带来又一次新的革命，与传统的硅器件相比，宽禁带半导体器件由于具备更宽的导带-价带能量差，在耐压能力、通态电阻、开关损耗以及高温特性上具备更好的性能。近年来随着工艺的不断进步，以碳化硅（SiC）器件为代表的宽禁带电力半导体器件已经出现并在成本上开始逐渐接近基于硅半导体的商用器件。面对新型器件的发展，应用中很多关键基础问题尚待解决。
另一个推动电力电子技术发展的力量就是应用的要求。最早的电力电子技术应用是由于航空航天以及军工等高端应用中对控制自动化的要求而发展的，如航天电源技术等。这些应用不计成本，难以进入普通用户。在20世纪八九十年代，信息技术的需求推动了开关电源技术的发展，电力电子技术进入普通民用领域，而工业自动化的需求，同时又推动了变频调速技术的发展。进入世纪之交，交通电气化、电力系统的灵活控制等需求，推动了高性能电机控制技术和大容量电力变换技术等的发展。
近年来，电气化交通和电力系统对电力电子技术仍然保持强盛的需求，而可再生能源的利用、电能无线传输等需求又不断为电力电子技术发展开拓出新的方向，成为电力电子技术在新世纪的重要推动力。
正是由于这两大推进力，进入21世纪以来，在传统电力电子技术日趋成熟并产业化的同时，新一代电力电子技术也在逐渐形成。新一代电力电子技术相对传统电力电子技术的主要特征包括：
1）更加集成化。电力电子器件与微电子元件及封装的一体化，主电路与控制电路的一体化，电源、变换器和负载的一体化，无源器件和有源器件的一体化等，使系统的集成度、模块化以及功率密度进一步提高。
2）开关速度进一步提高。开关时间尺度从百纳秒向十纳秒级别推进，开关频率也向兆赫兹推进，无源元件的体积进一步减小。
3）智能化进一步提高。智能控制理论将得到广泛的应用，系统的动、静态的控制效果更加优越，电力电子器件和变换器本身作为传感器成为系统网络的组成部分。
而这些新的特征，带来的不仅是机遇，也有新的挑战。电力电子集成化对更加狭小空间内的热管理和电磁兼容提出更加苛刻的要求；开关速度提高也使电力变换在频域内被推到更宽的范围；智能化需要电力电子技术更好地与信息技术相结合。
1.4 小结
作为本书的背景，本章介绍了电力电子技术的发展历程、现状和前景。电力电子器件是电力电子技术的基础。电力电子器件从最开始的功率二极管到半控型的晶闸管，到全控器件BJT和MOSFET，再到IGBT的出现和发展，奠定了几代电力电子技术的基础，正是由于快速开关的IGBT等器件，才让脉宽调制技术有了应用基础，也是因为开关器件本身非理想的特性，才让脉宽调制技术有了改善的空间和目标。电力电子器件可以搭建电力电子变换器，实现电能变换。本章介绍了两种典型的电力电子变换器：电压型电力电子变换器和电流型电力电子变换器，在此基础上，本章以电压型电力电子变换器为例简单介绍了脉宽调制技术的基本原理，最后通过介绍电力电子技术的发展历程和问题分类，指出电力电子技术的两大推动力：电力电子器件的发展和应用的需求。在这两大推动力的作用下，新一代电力电子技术正在涌现，给电力电子行业的发展带来了巨大的机遇和挑战。
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