本书对变频器原理、构成、种类及对电动机控制方式、变频器用的元件、质量可靠性做了详细介绍；对控制速度、位置、张力、流量、温度、压力、响应速度、精度、反向负载、冲击负载以及各种类型电动机如何选用变频器及配套设备做了深入的阐述；对使用变频器遇到干扰如何处理做到电磁兼容，在理论和实践上都作了介绍；还介绍了电动机在工频及变频运行时的特性及比较。

本书可供企事业单位、设计院所的工程技术人员及大专院校有关专业师牛参考。

第2版前言

第1版前言

第1章 电气调速传动概论

1．1概述

1．1．1引言

1．1．2电气传动发展史

1．1．3调速传动系统的优点

1．1．4调速传动系统的缺点

1．2传动系统的要求和规范

1．2．1市场要求

1．2．2传动规范

1．3传动系统的分类和特性

1．3．1按应用分类

1．3．2按电力电子器件类型分类

1．3．3按变频器类型分类

第2章 异步电动机变频调速原理及特性

2．1异步电动机的原理与构造

2．2异步电动机的旋转磁场

2．3变频器与异步电动机

2．3．1定子电压与气隙磁通

2．3．2异步电动机的特性

2．3．3用工频电源传动时电动机的特性

2．3．4用变频器传动时电动机的特性

2．4异步电动机在变频与工频运行下特性比较

2．4．1等效电路

2．4．2空载特性

2．4．3负载特性

2．4．4转矩特性

2．4．5电动机温升及使用限制范围

2．4．6负载的转矩特性

2．4．7电动机的起动与起动电流

2．4．8噪声与振动

2．4．9抑制噪声、振动的对策

第3章 变频器的电路方式及变频原理

3．1交-交变频电路方式

3．1．1传统式交-交变频工作原理

3．1．2传统式交-交变频运行方式

3．1．3传动式交-交变频主电路型式

3．1．4新式交-交矩阵变换器

3．2交-直-交变频电路方式

3．2．1电压型与电流型

3．2．2电压控制与电流控制

3．2．3PAM与PWM

3．2．4PWM的种类及原理

3．2．5多重化变频器

3．2．6正转与反转

3．2．7电动与再生

第4章 变频器的构成、质量与可靠性

4．1变频器的构成

4．1．1主回路

4．1．2控制回路

4．2变频器的散热与通风

4．2．1风冷装置

4．2．2水冷装置

4．3变频器质量的性能指标

4．3．1变频器质量性能指标的内容

4．3．2变频器质量性能指标的简易评定方法

4．4变频器质量的可靠性指标

4．4．1变频器可靠性指标的分配

4．4．2元器件的选用

4．4．3元器件及模块的测试

4．4．4功率器件电路可靠性热设计技术

4．4．5变频器整机可靠性试验

第5章 变频器对异步电动机的控制方式

5．1U／f恒定控制

5．1．1控制原理

5．1．2电压型变频器对异步电动机的U／f比恒定控制的构成

5．2转差频率控制

5．2．1控制原理

5．2．2转差频率控制的系统构成

5．2．3系统性能分析

5．3矢量控制

5．3．1矢量控制简介

5．3．2异步电动机的动态数学模型

5．3．3矢量控制理论

5．3．4转子磁场定向矢量控制系统的构成

5．4变频器的电压空间矢量和磁通轨迹控制

5．4．1PWM变频器输出电压的矢量表示

5．4．2磁通轨迹控制

第6章 变频器用晶闸管

6．1普通晶闸管的特性和主要参数

6．2可关断晶闸管GTO

6．2．1可关断晶闸管导通与关断条件

6．2．2可关断晶闸管特性及主要参数

6．2．3GTo发展方向

6．2．4晶闸管触发器

6．2．5晶闸管智能模块

6．2．6模块的保护和控制

6．3MOS控制晶闸管MCT

6．3．1等效电路和开关特性

6．3．2MCT与其他电力电子器件的比较

6．3．3MCr的门极驱动

6．4集成门极换流晶闸管IGCT

6．4．1ICCT规格及应用范围

6．4．2IGCI的优越性

6．4．3IGCI技术参数

6．4．4IGCT的串联

6．5逆阻断型晶闸管OCT

6．5．1GCT的特点

6．5．2GCT的特性

6．5．3GCT的型号规格及外形尺寸

6．5．4GCT的应用

第7章 变频器用晶体管

7．1开关二极管

7．1．1PN结的特性

7．1．2通用二极管的类型

7．1．3二极管及整流模块型号规格参数

7．2电力双极型晶体管BJT

7．2．1基本结构和工作原理

7．2．2静态特性

7．2．3动态特性

7．2．4晶体管基极驱动电路

7．3电力场效应晶体管MOSFECT

7．3．1电力场效应晶体管的结构

7．3．2通态电阻

7．3．3内部体二极管

7．3．4内部电容

7．3．5工作区

7．3．6开关特性

7．3．7安全工作区

7．4绝缘栅双极型晶体管IGBT

7．4．1基本结构和工作原理

7．4．2静态特性

7．4．3开通特性

7．4．4关断特性

7．4．5性能参数

4．4．6栅极驱动要求

7．5高压IGBT

7．6电子加强注入型绝缘栅极晶体管IEGT

7．6．1IEGT的基本原理

7．6．2产品和特性

第8章 变频器用智能功率模块IPM

8．1智能功率模块的结构

8．1．1多层环氧树脂粘合结构

8．1．2铜箔直接键合结构

8．2额定值和特性

8．2．1最大额定值

8．2．2热阻

8．2．3电气特性

8．2．4推荐工作条件

8．2．5测试电路和测试条件

8．3安全工作区

8．3．1开关安全工作区

8．3．2短路安全工作区

8．4自保护功能

8．4．1自保护特点

8．4．2控制电源欠电压锁定(Uy)

8．4．3过热保护

8．4．4过电流保护(Oc)

8．4．5短路保护(Sc)

8．5IPM的选用

8．6控制电路电源

8．6．1控制功率消耗

8．6．2布线指南

8．6．3电路结构

8．7接口电路

8．7．1接口电路的要求

8．7．2布线指南

8．7．3IPM输入／输出电路

8．7．4接口电路的连接

8．7．5死区时间

8．7．6Fn输出信号使用

8．8HVIPM高压功率集成块

8．9电力电子器件的比较

8．10电力电子器件的未来发展方向

第9章 高压大功率变频器的种类及特点

9．1矩形电压波交．交变频器

9．1．1工作原理

9．1．2换相过程和换组过程

9．2正弦电压波交-交变频器

9．3正弦电流波交-交变频器

9．4交-直-交电流源型变频器

9．4．1串联二极管式电流源型变频器

9．4．2输出滤波器换相式电流源型变频器

9．4．3负载换相式电流源型变频器

9．4．4GTO-PWM式电流源型变频器

9．5多电平交-直-交电压源型中(高)压变频器

9．5．1五种多电平结构的构成及比较

9．5．2多电平电压型变频器的基本原理及实例

9．6多脉波、多电平交．直．交电压源型中(高)压变频器

9．6．1多脉波电路对谐波的影响

9．6．2多脉波的构成

9．6．3多脉波变频器实例

9．7多重化功率单元变频器

9．7．1功率单元串联多电平变频器原理

9．7．2特点及构成实例

9．7．3具有再生能力多重化的中(高)压变频器

9．8直接串联IGBT、IGCT变频器

9．8．1直接串联IGBT变频器

9．8．2直接串联IGCT变频器

9．9直接串联组件变频器与其他变频电路方式的比较

9．9．1直接串联与交．交变频器的比较

9．9．2直接串联与电流源型变频器的比较

9．9．3直接串联与多电平、多重化电路方式的比较

第10章 中小容量变频器的主电路及特点

10．1中小容量通用变频器

10．1．1通用变频器的主电路

10．1．2控制技术

10．1．3功能特点

10．1．4通用变频器的规格

10．2智能型变频器的主电路及特点

10．2．1系统的组成

10．2．2神经网络的结构

10．2．3硬件实现及结果

10．3高功率因数变频器的主电路及特点

10．4风机、水泵用节能型变频器的主电路及特点

10．5能量回馈式变频器的主电路及特点

lO．6变频空调用变频器的主电路及特点

10．6．1变频压缩机

10．6．2变频控制系统

10．6．3一拖三变频空调模糊变频控制器

10．7单相电容分相式电动机变频器主电路及其特点

10．7．1单相电容电动机的工作原理

10．7．2单相电容电动机变频调速控制系统

10．7．3单相电容式电动机变频调速系统的实现

10．7．4输出电流波形

第11章 变频器电磁兼容措施及配套设备选用指南

11．1对电源电网干扰的防止

11．1．1变频器接人配电电网

11．1．2防止不同电源网络电磁干扰的对策

11．2变频器输入侧产生高次谐波的机理

11．3变频器输入侧高次谐波对电网及其他设备的干扰

11．4防止变频器输入侧高次谐波干扰的配套设备

11．4．1输入侧进线电感小时，6脉冲变频器可加输入电抗器

11．4．2输入侧进线电感大时，可采用三相双开关两电平功率因数校正电路(PFc)

11．4．3有能量回馈要求时，可采用三相六开关功率因数校正电路(PFC)

11．5变频器输出侧PwM控制产生高次谐波的机理

11．6变频器输出侧高次谐波干扰的途径及对电动机的危害

11．6．1变频器输出侧高次谐波干扰途径

11．6．2输出侧高次谐波对电动机的危害

11．7防止变频器输出侧高次谐波的配套设备

11．7．1主电路采用多脉波、多电平、多重化

11．7．2防止干扰的配套设备

11．8数字电路干扰的产生及对策

11．8．1干扰的产生

11．8．2对策

11．9电磁兼容标准

11．9．1电压畸变率规定

11．9．2变频器抗干扰国际标准

11．9．3IEEE-519简介

11．9．4国外部分品牌变频器采标情况

11．10配套设备

11．10．1变频器主接线配套设备

11．10．2电源协调用交流电抗器(Ac电抗器)

11．10．3改善功率因数直流电抗器(Dc电抗器)

11．10．4电源滤波器

第12章 按传动负载的类型和特性选用变频器及配套设备

12．1负载的类型和特性

12．1．1负载特性

12．1．2电动机传动工作制

12．1．3负载的起动转矩

12．1．4DuGD2

12．1．5过负载

12．1．6齿轮的作用

12．1．7前馈控制与反馈控制

12．2速度控制

12．2．1电动机速度的确定条件

12．2．2加减速时间

12．2．3速度控制系统

12．3位置控制

12．3．1位置控制特点

12．3．2开环位置控制方式

12．3．3开环位置控制的设计要点

12．3．4手动决定位置的控制方式

12．3．5闭环位置控制方式

12．4张力控制

12．4．1采用转矩电流控制张力

12．4．2采用拉延控制张力

12．4．3采用调节辊控制张力

12．4．4采用张力检测器控制张力

12．5流量控制

12．5．1流量控制方法

12．5．2流量控制的特点

12．5．3采用变频器的流量控制系统

12．5．4配套设备

12．5．5系统设计要点

12．6温度控制

12．6．1温度控制的特点

12．6．2配套设备

12．6．3温度控制系统设计要点

12．7压力控制

12．7．1压力控制的特点

12．7．2给水泵压力控制

12．7．3出口恒压控制

12．7．4预测末端压恒定控制

12．7．5出口压阶段控制

12．7．6实际末端压恒定控制

12．7．7送风机的静压控制

12．7．8压力系统设计要点

12．8负载特性要求响应快

12．8．1要求响应快的原因

12．8．2快速响应的表达

12．8．3不同响应时间变频器的选择

12．8．4快速响应系统选择变频器的要点

12．9负载特性要求调节精度高

12．9．1要求高精度的系统

12．9．2高精度控制的实现

12．10负负载

12．10．1负负载的种类

12．10．2变频器的负负载控制功能

12．10．3再生过电压失速防止控制

12．10．4制动电阻与制动单元

12．10．5负负载系统变频器及配套设备选用指南

12．11冲击负载

12．11．1产生冲击负载的系统

12．11．2冲击负载产生的问题

12．11．3冲击负载系统的变频器及配套设备选用指南

12．11．4转矩波动大负载

12．12罗茨鼓风机

第13章 按不同电动机的种类选择变频器及配套设备

13．1标准笼型电动机

13．1．1根据电动机电流选择变频器容量

13．1．2输出电压

13．1．3额定电压、额定频率时的转矩特性

13．1．4低速运转时的转矩特性

13．1．5短时最大转矩

13．1．6容许最高频率范围

13．1．7噪声

13．1．8振动

13．2绕线转子异步电动机

13．3同步电动机

13．4无刷直流电动机

13．5开关磁阻电动机

13．6直线电动机

13．7步进电动机

13．8集成电动机

13．9变频电动机

13．9．1低噪声、低振动变频电动机

13．9．2增高转矩特性变频电动机

13．9．3高速变频电动机

13．9．4带测速发电机的变频电动机

13．9．5矢量控制用变频电动机

13．10齿轮电动机

13．10．1频率范围

13．10．2容许最低频率

13．10．3连续运行转矩特性

13．10．4齿轮电动机的最佳用法

13．10．5其他注意事项

13．11带制动器的电动机

13．12变极电动机

13．13防爆电动机

13．14单相电动机

参考文献