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目录 1

前言 1

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 矢量控制变频调速 15

1.5 直接转矩控制变频 16

1.6 矩阵式变频 18

1.7 风机水泵的节能原理 21

第2章　PWM模式及其优化 24

2.1 PWM的调制方式 24

2.2 脉宽调制（PWM） 25

2.2.1 正弦波PWM（SPWM） 26

2.2.2 正弦波PWM的谐波特性 27

2.2.3　准最优PWM 33

2.2.4　开关损耗最小PWM 34

2.2.5　开关损耗最小PWM的谐波特性 35

2.2.6 SAPWM模式 38

2.2.8　采用选择谐波消去法SHE的PWM 42

2.2.7 SPWM 与 SAPWM的频谱比较 42

2.2.9　谐波损耗最小PWM 46

2.2.10　全电压准最优（HVSO）PWM 48

2.2.11　两相调制PWM模式 50

2.2.12　跟踪型PWM变频 51

第3章　无刷直流电动机调速控制 54

3.1 无刷直流电动机的基本结构 54

3.2 无刷直流电动机的工作原理 55

3.2.1　三相半控电路 55

3.2.2 三相丫联结全控电路 59

3.2.3 三相△联结全控电路 62

3.3 多相电动机控制举例 63

3.3.1　二三通电方式 64

3.3.2　五五通电方式 65

3.3.3　五四通电方式 66

3.4 无刷直流电动机在变频空调中的应用 67

3.4.1　空调器的调温控制原理 67

3.4.2　反电动势三次谐波积分检测法 70

3.4.3　几种PWM调制模式 76

3.4.4　直流电压可调型PWM控制 78

3.4.5　漏电流的补偿电路原理 81

第4章 IGBT功率器件及其应用 83

4.1 IGBT模块的结构特点 83

4.2 主回路元件的选择 90

4.3 栅极驱动 91

4.3.1　dUldt造成的误触发 91

4.3.2 EXB841栅极驱动电路 92

4.3.3 HR065栅极驱动电路 94

4.3.4 HR065 与EXB841的性能比较 96

4.3.6　TLP250栅极驱动电路 98

4.3.5　栅极串联电阻RG的选择 98

4.3.7 M57962L栅极驱动电路 99

4.3.8 PC923栅极驱动电路 100

4.3.9　HCPL系列栅极驱动电路 101

4.3.10 IR2110驱动电路 105

4.3.11 IR2130驱动电路 110

4.3.12　强驱动能力的栅极驱动电路 112

4.4　短路（过电流）的检测方法 114

4.5　驱动电流 115

4.6 死区时间设计 116

4.7　过电压与保护 117

4.8 对地短路保护实例 120

4.9 IGBT的并联 121

4.10　智能功率模块IPM 124

4.10.1 PS1203x的控制功能 124

4.10.2 PS12018-A的控制功能 135

第5章　主回路的换相过程 138

5.1 PWM模式与换相关系 138

5.1.1 PWM控制模式 138

5.1.2　换相过程 139

5.1.3　推论 143

5.2 发电状态下电动机能量的传送 144

5.2.1　异步电动机的等效电路 144

5.2.2　异步发电机的相量图 145

5.2.3　变频调速下的异步电动机运行 145

第6章　变频器的控制功能 150

6.1 基本回路的构成 150

6.2 变频器输出侧的接线 156

6.3 输出端接接触器时的瞬时停电再起动 158

7.1 交越失真 164

第7章 电压型PWM变频器电流波形的失真 164

7.2 对Td影响的补偿 168

7.3 PWM模式不当引起的失真 169

7.3.1　异步电动机的运行状态 169

7.3.2 J变频器的控制电路 170

7.3.3 电流波形失真的原因 171

7.4 相位角预测与死区时间补偿 173

7.4.1 PWM脉宽调制与死区时间（Td）的影响 174

7.4.2　死区时间补偿 174

7.4.3　波形分析 176

第8章　变频器引发的谐波污染及其抑制对策 177

8.1 分布参数为纯电阻时的相电流数值分析 177

8.2 分布参数含电感时的相电流数值分析 179

8.3 高次谐波干扰及其抑制方法 182

8.4 高频化造成的故障问题 186

8.4.1　电机的杂散耦合 187

8.4.2　轴电压和轴承电流产生的原因 188

8.4.3　抑制漏电流和轴承电流的方法 189

8.4.4　双模电压滤波器 191

8.4.5　地线高频漏电流抑制 195

8.4.6　变频器谐波引发的串联谐振故障 201

第9章 交流变频调速中的制动状态 203

9.1 发电机状态下的能量转换问题 203

9.1.1　相量轨迹与圆图 203

9.1.2　减速过程中的能量转换 206

9.2 异步电动机的能量再生与制动 209

9.2.1　异步电动机的能量再生 209

9.2.2　泵升电路的制动 210

9.2.3　可逆式整流器的制动 215

9.2.5　直流能耗制动 217

9.2.4　采用共用直流母线的多电动机传动 217

9.2.6　变频器直流能耗制动中应注意的问题 222

第10章　高压大容量逆变器 224

10.1 IGBT直接串联技术 224

10.2 多重化逆变技术 228

10.2.1　电压型多重逆变器 228

10.2.2　电流型多重逆变器 238

10.3 多电平逆变技术 242

10.3.1　多电平逆变器原理 242

10.3.2　三电平逆变器的PWM控制 245

11.1 整流器的PWM调制 252

第11章 电压型PWM整流器 252

11.2　主电路的工作模式 254

11.3 PWM整流器的调相原理 257

11.4 主电路结构及其工作原理 258

11.5 相幅调节方式 259

11.6 基本特性的数学分析 264

11.7　整流器的传输功率及稳定性 270

11.8　整流器的实现 272

12.1 有源电力滤波器的基本原理 276

第12章　有源电力滤波器 276

12.2 有源电力滤波器电路 278

12.2.1　补偿电流指令值的检测方法 278

12.2.2　补偿电流的产生方法 284

12.2.3　有源电力滤波器的损耗补偿 288

第13章 单相PFC电力变换 290

13.1 单相硬开关PFC电路 290

13.1.1　无源PFC电路 290

13.1.2　有源PFC电路 291

13.1.3　单脉冲方式变流器 294

13.2.1 软开关单相升压型PFC电路与分析 297

13.2 单相软开关PFC电路 297

13.2.2　软开关单相升降压型PFC电路 302

第14章　三相软开关电力变换 310

14.1 几种软开关电路 310

14.1.1 高效准谐振DC环节逆变器 310

14.1.2　并联谐振DC环节逆变器 311

14.1.3　辅助准谐振变流器 314

14.1.4　准谐振ZVS环节逆变器 316

14.2 一个典型的三相软开关PWM变频器 319

14.2.1 电路结构与动作分析 319

14.2.2 PWM调制原理与输出波形解析 321

14.2.3　输出特性分析 325

14.3 软开关变频器主电路的数学解析 326

14.4 三相软开关高功率因数PWM变频器 334

14.4.1　双PWM变频器电路结构与动作分析 334

14.4.2　软开关动作分析 335

14.4.3　双PWM变频器的控制方法及实验结果 337

附录 339

附录A 日本电子机械工业会标准（EIAJ ED-4562） 339

附录B 中国和日本常用电气图用图形符号对照 348

参考文献 349