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第1章 概论 1

1.1 交流调速技术发展的概况与趋势 1

前言 1

1.2 交流调速方法 4

1.2.1 异步电动机 4

1.2.2 同步电动机 26

1.3 交流调速的主要应用领域 27

2.1 半控型电力电子器件--晶闸管 29

2.1.1 晶闸管的工作原理、特性与参数 29

第2章 电力电子器件 29

2.1.2 晶闸管的触发电路、并联与保护技术 31

2.2 门极关断晶闸管(GTO晶闸管) 39

2.2.1 GTO的结构与工作原理 40

2.2.2 GTO的主要参数特性 42

2.2.3 GTO的门极驱动电路 46

2.3 功率晶体管(GTR) 51

2.3.1 功率晶体管的开关特性 51

2.3.2 GTR的驱动电路 53

2.3.3 GTR的保护电路 59

2.4.1 功率MOSFET的主要参数特性 60

2.4 功率MOS场效应晶体管(功率MOSFET) 60

2.4.2 功率MOSFET的驱动电路 65

2.4.3 功率MOSFET的保护技术 69

2.5 绝缘栅双极晶体管(IGBT) 70

2.5.1 IGBT的基本结构 70

2.5.2 IGBT的工作原理和工作特性 72

2.5.3 IGBT的擎住效应与安全工作区 75

2.5.4 IGBT的驱动与保护技术 76

2.6.1 MCT的结构原理及工作特性 88

2.6 MOS控制晶闸管(MCT) 88

2.6.2 MCT与其他器件的比较 91

2.7 功率集成电路(PIC) 93

2.7.1 PIC技术 94

2.7.2 智能功率模块(IPM) 96

第3章 交-直-交变频调速系统 101

3.1 交-直-交变频器的基本电路 101

3.1.1 交-直-交电压型变频器 101

3.1.2 交-直-交电流型变频器 109

3.2 基本变频电路和多重化技术 115

3.3 脉宽调制型变频器 120

3.4 谐振型变频器 121

3.4.1 谐振直流环节逆变器的基本原理 122

3.4.2 谐振直流环节逆变电路举例 125

3.5 电压、频率协调控制的交-直-交变频调速系统 130

3.6 转差频率控制的交-直-交变频调速系统 135

3.6.1 转差频率控制原理 135

3.6.2 转差频率控制的变频调速系统及其近似动态结构图 138

3.7 谐振型变频调速系统 142

4.1.1 三角波调制法及其控制模式 145

4.1 PWM调制方法与控制技术 145

第4章 脉宽调制控制技术 145

4.1.2 单极性与双极性PWM模式 147

4.2 SPWM逆变器的控制技术 148

4.2.1 SPWM逆变器及其控制模式 148

4.2.2 具有消除谐波功能的SPWM控制模式的优化 151

4.2.3 用于SPWM控制的专用芯片与微处理器 155

4.3 电流跟踪型PWM逆变器的控制技术 162

4.3.1 电流跟踪型PWM逆变器运行原理 162

4.3.2 开关频率恒定的电流跟踪型PWM控制技术 164

4.4.1 自控式(磁通跟踪式)PWM逆变器运行原理 166

4.4 自控式(磁通跟踪式)PWM逆变器的控制技术 166

4.4.2 开关模式选择与控制方式 167

4.4.3 减小谐波影响的PWM波形优化控制 174

4.5 PWM变频调速控制系统 182

4.5.1 PWM逆变器的主电路与驱动电路 183

4.5.2 反馈信号的测取 185

4.5.3 PWM控制信号的产生 189

4.5.4 IGBT-SPWM变频调速系统 194

5.1.1 工作原理 200

5.1 交-交变频器的基本原理 200

第5章 交-交变频调速系统 200

5.1.2 运行方式 203

5.1.3 主电路型式 205

5.1.4 触发控制方法 205

5.1.5 最高输出频率 215

5.1.6 晶闸管的电压、电流容量 215

5.2 交-交变频器的若干类型 217

5.2.1 矩形电压波交-交变频器 217

5.2.2 正弦电压波交-交变频器 220

5.2.3 正弦电流波交-交变频器 223

5.3 交-交变频调速系统应用实例 231

5.3.1 无速度传感器的异步电机交-交变频矢量控制系统 231

5.3.2 交-交变频同步电机磁场定向控制系统 239

5.3.3 三相数控型交-交变频控制方案分析 247

第6章 矢量控制技术 256

6.1 旋转矢量控制的概念与原理 256

6.2 矢量变换规律 258

6.3 异步电动机的数学模型 263

6.4.1 电流模型法 268

6.4 间接法矢量控制 268

6.4.2 电压模型法 270

6.5 异步电动机矢量控制框图 272

6.6 异步电动机矢量控制中两个关键问题 278

6.6.1 异步电动机5种等效电路 278

6.6.2 用T-I型瞬态等效电路分析瞬态电磁转矩 284

6.6.3 T-I型等效电路法在线实时检测异步电机转子时间常数 288

6.7 同步电动机知量控制 297

6.7.1 永兹同步电动机矢量控制 297

6.7.2 直流励磁凸极同步电动机矢量控制 303

7.1.1 双馈调速及串级调束的基本概念 309

第7章 绕线转子异步电动机双馈调速及串级调速系统 309

7.1 绕线转子异步电动机双馈调速及串级调速的基本原理 309

7.1.2 双馈调速电动机的特点 310

7.1.3 双馈调速电动机在各种工作状况下的能量关系 312

7.2 绕线转子异步电动机串级调速系统 316

7.2.1 串级调速系统的分类 316

7.2.2 异步电动机在串级调速时的机械特性 318

7.2.3 串级调速系统的能量指标 325

7.2.4 串级调速系统的主电路设计 331

7.2.5 串级调速时异步电动机的起动 338

7.3.1 双馈调速系统的构成 339

7.3 绕线转子异步电动机的双馈调速系统 339

7.3.2 异步电动机在双馈调速时的机械特性 341

7.3.3 双馈调速系统的效率和功率因数 344

7.3.4 双馈调速异步电动机的矢量控制 345

7.3.5 双馈调速系统的主电路设计 349

7.3.6 双馈调速异步电动机的起动 354

第8章 无换向器电动机调速系统 356

8.1 概述 356

8.2.1 工作原理 357

8.2 无换向器电动机的基本原理 357

8.2.2 电磁转矩 360

8.2.3 无换向器电动机的换相 362

8.3 无换向器电动机调速系统的结构 369

8.4 无换向器电动机的运行性能 372

8.4.1 无换向器电动机的运行特性 372

8.4.2 无换向器电动机的四象限运行 374

8.5 交-直-交电流型无换向器电动机调速系统 376

8.5.1 控制系统 376

8.5.2 变频器主电路参数的选择与计算 377

8.6.1 控制系统 381

8.6 交-交电流型无换向器电动机调速系统 381

8.6.2 变频器主电路参数的选择与计算 382

8.7 交-交电压型无换向器电动机调速系统 384

8.7.1 控制系统 384

8.7.2 变频器主电路参数的选择与计算 386

8.8 提高过载能力及抑制转矩脉动的措施 387

第9章 开关磁阻电动机调速系统 390

9.1 概述 390

9.1.1 开关磁阻电动机调速系统在变速传动系统中的地位 390

9.1.2 系统的组成和工作原理 392

9.1.3 系统的结构与性能特点 396

9.1.4 典型系统简介 399

9.2 开关磁阻电动机 402

9.2.1 开关磁阻电动机的结构与分类 402

9.2.2 开关磁阻电动机的转矩分析 407

9.2.3 开关磁阻电动机的电流分析 412

9.3 控制方式 416

9.3.1 控制参数与电机性能 417

9.3.2 起动与制动控制 423

9.3.3 闭环调速系统的构成 425

9.4 控制器 430

9.4.1 功率电路 430

9.4.2 控制电路 435

9.4.3 主要参数检测 439

9.5 设计举例 442

9.5.1 小功率简易调速系统 442

9.5.2 中功率通用调速系统 450

附录 电气传动系统仿真软件(Saber) 465

参考文献 473