PWM逆变技术及应用PDF电子书下载

第1章 变频调速原理 1

1.1 异步电动机变频调速运行原理 1

1.2 变频器的构成与功能 6

1.3 变频器的控制方式 12

1.4 风机水泵的节能原理 15

第2章 PWM模式及其优化 18

2.1 PWM的调制方式 18

2.2 脉宽调制（PWM） 20

2.2.1 正弦波PWM（SPWM） 20

2.2.2 正弦波PWM的谐波特性 22

2.2.3 准最优PWM 28

2.2.4 开关损耗最小PWM 28

2.2.5 开关损耗最小PWM的谐波特性 29

2.2.6 SAPWM模式 33

2.2.7 SPWM与SAPWM的频谱比较 37

2.2.8 采用选择谐波消去法的SHE PWM 38

2.2.9 两相调制PWM模式 42

2.2.10 跟踪型PWM变频 44

2.3 几种PWM模式的统一 46

2.3.1 μ＝0或μ＝1 46

2.3.2 μ＝0.5 49

2.3.3 μ为动态分布 50

第3章 无刷直流电动机调速控制 53

3.1 无刷直流电动机的基本结构 53

3.2 无刷直流电动机的工作原理 54

3.2.1 三相半控电路 54

3.2.2 三相？联结全控电路 58

3.2.3 三相△联结全控电路 61

3.3 多相电动机控制举例 63

3.3.1 二三通电方式 63

3.3.2 五五通电方式 64

3.3.3 五四通电方式 65

3.4 无刷直流电动机在变频空调中的应用 66

3.4.1 空调器的调温控制原理 66

3.4.2 反电动势三次谐波积分检测法 69

3.4.3 几种PWM调制模式 74

3.4.4 不同PWM调制模式对电磁转矩影响 75

3.4.5 直流电压可调型PWM控制 80

3.4.6 漏电流的补偿电路原理 83

第4章 矢量控制、直接转矩控制与矩阵式交-交变频调速 85

4.1 矢量控制变频调速 85

4.1.1 坐标变换 86

4.1.2 永磁同步电动机在两相旋转坐标系上的数学模型 88

4.1.3 基于转子磁场定向的永磁同步电动机矢量控制系统 89

4.2 直接转矩控制变频 92

4.2.1 直接转矩控制的数学模型 92

4.2.2 电压矢量对转矩的控制 95

4.2.3 直接转矩控制系统的基本结构 95

4.3 矩阵式变频 98

第5章 主回路的换相过程与输出电流波形失真 102

5.1 PWM模式与换相关系 102

5.1.1 PWM控制模式 102

5.1.2 换相过程 103

5.1.3 推论 107

5.2 发电状态下电动机能量的传送 108

5.2.1 异步电动机的等效电路 108

5.2.2 异步发电机的相量图 109

5.2.3 变频调速下的异步电动机运行 109

5.3 变频器输出电流波形的失真及其补偿 113

5.3.1 交越失真 113

5.3.2 对Td影响的补偿 116

5.3.3 PWM模式不当引起的失真 118

5.3.4 相位角预测与死区时间补偿 122

第6章 变频器引发的谐波污染及其抑制对策 126

6.1 分布参数为纯电阻时的相电流数值分析 126

6.2 分布参数含电感时的相电流数值分析 128

6.3 高次谐波干扰及其抑制方法 131

6.4 高频化造成的故障问题 135

6.4.1 电动机的杂散耦合 136

6.4.2 轴电压和轴承电流产生的原因 137

6.4.3 抑制漏电流和轴承电流的方法 138

6.4.4 双模电压滤波器 140

6.4.5 地线高频漏电流抑制 144

6.4.6 变频器谐波引发的串联谐振故障 150

第7章 交流变频调速中的制动状态 152

7.1 发电机状态下的能量转换问题 152

7.1.1 相量轨迹与圆图 152

7.1.2 减速过程中的能量转换 155

7.2 异步电动机的能量再生与制动 158

7.2.1 异步电动机的能量再生 158

7.2.2 泵升电路的制动 159

7.2.3 可逆式整流器的制动 164

7.2.4 采用共用直流母线的多电动机传动 166

7.2.5 直流能耗制动 166

7.2.6 变频器直流能耗制动中应注意的问题 171

第8章 高压大容量逆变器 173

8.1 IGBT直接串联技术 173

8.2 多重化逆变技术 177

8.2.1 电压型多重逆变器 178

8.2.2 电流型多重逆变器 195

8.3 多电平逆变技术 198

8.3.1 多电平逆变器原理 198

8.3.2 三电平逆变器的三角载波PWM控制 199

8.3.3 三电平逆变器的空间电压矢量控制 203

8.3.4 中点电压波动机理的分析 209

8.3.5 电容中点电压平衡控制 214

第9章 电压型PWM整流器 222

9.1 整流器的PWM调制 222

9.2 主电路的工作模式 224

9.3 PWM整流器的调相原理 226

9.4 主电路结构及其工作原理 227

9.5 相幅调节方式 229

9.6 基本特性的数学分析 234

9.7 整流器的传输功率及稳定性 240

9.8 整流器的实现 244

第10章 有源电力滤波器 249

10.1 有源电力滤波器的基本原理 249

10.2 有源电力滤波器电路 251

10.2.1 补偿电流指令值的检测方法 251

10.2.2 补偿电流的产生方法 257

10.2.3 有源电力滤波器的损耗补偿 260

第11章 三相软开关电力变换 263

11.1 几种软开关电路 263

11.1.1 高效准谐振DC环节逆变器 263

11.1.2 并联谐振DC环节逆变器 264

11.1.3 辅助准谐振变流器 267

11.1.4 准谐振ZVS环节逆变器 269

11.2 一个典型的三相软开关PWM变频器 272

11.2.1 电路结构与动作分析 272

11.2.2 PWM调制原理与输出波形解析 274

11.2.3 输出特性分析 278

11.3 软开关变频器主电路的数学解析 280

11.4 三相软开关高功率因数PWM变频器 287

11.4.1 双PWM变频器电路结构与动作分析 287

11.4.2 软开关动作分析 288

11.4.3 双PWM变频器的控制方法及实验结果 289

11.5 一种高效率ZVT三相PWM逆变器 291

11.5.1 一种高效率ZVT三相PWM逆变器 291

11.5.2 控制方式 291

11.5.3 动作模式分析 292

11.5.4 实验结果与分析 295

第12章 太阳能光伏发电 297

12.1 光伏电池的基本原理 297

12.1.1 半导体材料的原子结构与晶格结构 297

12.1.2 载流子 299

12.1.3 半导体的PN结 300

12.2 光伏电池的特性和参数 302

12.2.1 光伏电池的特性 302

12.2.2 光伏电池的主要参数 305

12.2.3 典型的光伏电池输出特性 308

12.3 蓄电池的充电过程 309

12.3.1 铅酸蓄电池 309

12.3.2 镉镍蓄电池 312

12.3.3 安全性 312

12.3.4 储能蓄电池的几个重要参数 313

12.3.5 蓄电池充电的控制策略 314

12.4 光伏发电逆变器 318

12.4.1 导抗变换器的理论基础 319

12.4.2 单相并网逆变器 320

12.4.3 三相并网逆变器 327

12.5 光伏发电系统形式 333

12.5.1 独立型光伏发电 333

12.5.2 并网型光伏发电 333

12.5.3 可调度型光伏发电 334

12.6 孤岛效应问题 334

12.6.1 孤岛效应的发生 334

12.6.2 传统孤岛效应检测法 335

第13章 风力发电 342

13.1 风力发电技术概述 342

13.1.1 风力机的类型 342

13.1.2 风力机的基本特性 343

13.1.3 风力机的功率调节 348

13.1.4 风力发电的发展趋势 349

13.2 绕线转子异步电动机双馈（串级）调速原理 350

13.2.1 次同步转速下作电动运行 352

13.2.2 反转时作倒拉制动运行 353

13.2.3 超同步转速下作回馈制动运行 353

13.2.4 超同步转速下作电动运行 353

13.2.5 次同步转速下回馈制动运行 354

13.2.6 转子励磁超同步转速下发电运行 355

13.2.7 转子励磁次同步转速下发电运行 356

13.3 恒速恒频与变速恒频风力发电技术 356

13.3.1 恒速恒频风力发电 356

13.3.2 变速恒频发电机系统 366

13.4 级联式无刷双馈电机的原形 373

13.5 无刷双馈电机的结构与工作原理 375

13.5.1 无刷双馈电机的定子结构 376

13.5.2 功率绕组和控制绕组磁场对转子的作用 376

13.5.3 无刷双馈电机的转子结构 380

13.5.4 无刷双馈电机的转子类型 383

13.5.5 无刷双馈电机调速原理 385

13.5.6 转差率、极对数、电源频率间的关系 389

13.5.7 功率绕组与控制绕组的功率关系 391

13.5.8 无刷双馈电机的运行方式 392

13.5.9 无刷双馈变速恒频风力发电系统的控制 396

附录 398

附录A 一些相关公式的推导 398

附录B 开关函数及逆变器输出电压 404

参考文献 406