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第1章 交流调速概述 1

1．1交流调速概况 1

1．1．1交流调速的发展 1

1．1．2交流调速方法 1

1．1．3交流调速系统的发展趋势 2

1．1．4交流调速的主要应用领域 3

1．2交流调速系统介绍 4

1．2．1变极调速 4

1．2．2变转差率调速 4

1．2．3变频调速 7

1．3异步电动机变频调速的基本控制方式 7

1．3．1变频调速的基本要求 7

1．3．2变频调速的基本控制方式 7

本章小节 10

习题 11

第2章 电力电子器件及应用 12

2．1普通晶闸管及其应用 12

2．1．1晶闸管的结构与工作原理 12

2．1．2晶闸管的特性 13

2．1．3晶闸管的主要参数 14

2．1．4晶闸管的触发电路 14

2．1．5晶闸管的串并联 15

2．1．6晶闸管的应用和保护 16

2．2门极可关断晶闸管（GTO）及其应用 16

2．2．1 GTO的结构与工作原理 16

2．2．2 GTO的主要参数特性 18

2．2．3 GTO的门极驱动电路 19

2．2．4 GTO的应用 22

2．3功率晶体管（GTR）及其应用 22

2．3．1 功率晶体管的开关特性 22

2．3．2 GTR的驱动电路 23

2．3．3 GTR的保护电路 24

2．4功率MOS场效应晶体管（功率MOSFET） 25

2．4．1功率MOSFET的结构及工作原理 25

2．4．2功率MOSFET主要参数 26

2．4．3功率MOSFET的特性 26

2．4．4功率MOSFET的驱动电路 27

2．4．5功率MOSFET的保护技术 30

2．5绝缘栅双极晶体管（IGBT）及其应用 31

2．5．1 IGBT的基本结构和基本原理 31

2．5．2 IGBT的特性 31

2．5．3 IGBT的擎住效应与安全工作区 33

2．5．4 IGBT的驱动与保护技术 34

2．6 MOS控制晶闸管（MCT） 39

2．6．1 MCT的结构原理及工作特性 39

2．6．2 MCT与其他器件的比较 41

2．7功率集成电路（PIC） 41

2．7．1 PIC技术 42

2．7．2智能功率模块（IPM） 43

本章小节 44

习题 44

第3章 交-直-交变频调速系统 46

3．1交-直-交变频器的基本电路 46

3．1．1交-直-交电压型变频器 46

3．1．2交-直-交电流型变频器 49

3．2脉宽调制（PWM）型变频器 50

3．2．1交-直部分 50

3．2．2直-交部分 51

3．2．3制动电阻和制动单元 52

3．3谐振型变频器 53

3．3．1谐振直流环节逆变器的基本原理 53

3．3．2谐振直流环节逆变电路举例 54

3．4转差频率控制的转速闭环变频调速系统 57

3．4．1转差频率控制的基本思想 57

3．4．2 Φm恒定对定子电流的控制要求 57

3．4．3转差频率控制的转速闭环变频调速系统 58

本章小节 59

习题 60

第4章 脉宽调制（PWM）技术 61

4．1 PWM型变频器的工作原理 61

4．1．1 PWM型变频器的基本控制方式 61

4．1．2简单的PWM型变频器工作原理 63

4．1．3单极性正弦波PWM调制原理 64

4．1．4双极性正弦波PWM调制原理 64

4．2 PWM的控制模式及实现 65

4．2．1 SPWM逆变器的同步调制和异步调制 65

4．2．2 SPWM的控制模式及其实现 67

4．3 PWM脉冲的生成方法 74

4．3．1完全由模拟电路生成 74

4．3．2用于SPWM控制的专用芯片及微处理器 74

本章小节 81

习题 81

第5章 交-交变频调速系统 82

5．1交-交变频器的基本原理 82

5．1．1交-交变频器的工作原理 82

5．1．2运行方式 83

5．1．3主电路形式 84

5．2交-交变频器的基本类型 86

5．2．1正弦电压波交-交变频器 86

5．2．2正弦电流波交-交变频器 87

5．3交-交变频调速系统的应用 88

本章小节 89

习题 90

第6章 矢量变换控制技术 91

6．1矢量变换控制的基本概念 91

6．1．1矢量变换控制的基本思想 91

6．1．2矢量变换控制系统的构想 92

6．2矢量变换控制的异步电动机数学模型 93

6．2．1异步电动机动态数学模型的性质 93

6．2．2三相异步电动机的多变量非线性数学模型 93

6．2．3三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型 95

6．3交流电动机矢量变换变频调速系统 97

6．3．1矢量控制基本方程式 97

6．3．2磁链开环转差控制的矢量控制系统 98

6．3．3转速磁链闭环控制的电流滞环型PWM变频调速系统 99

6．4基于DSP的高性能矢量控制系统 100

6．4．1矢量控制系统的控制原理 100

6．4．2系统组成及功能实现 101

6．4．3系统软件设计 101

本章小节 102

习题 102

第7章 绕线异步电动机串级调速系统 103

7．1串级调速的原理及基本类型 103

7．1．1串级调速的原理 103

7．1．2串级调速的基本运行状态及其功率传递关系 104

7．1．3调速系统的基本类型 106

7．2串级调速系统的机械特性 107

7．2．1串级调速系统的转子整流器的工作状态 107

7．2．2串级调速系统的调速特性 109

7．2．3异步电动机在串级调速时的机械电磁转矩特性 110

7．3串级调速系统的效率和功率因数 111

7．3．1串级调速系统的效率 111

7．3．2串级调速系统的功率因数及其改善途径 112

7．4串级调速的闭环控制系统 114

7．4．1双闭环串级调速系统的组成 114

7．4．2双闭环串级调速系统的动态结构图 114

7．5超同步串级调速系统 116

7．5．1超同步串级调速的工作原理 116

7．5．2超同步串级调速系统的再生制动 117

7．5．3超同步串级调速系统的优点 118

7．6串级调速系统应用举例 118

7．6．1 TJC系列串级调速装置 118

7．6．2单片机控制的串级调速系统举例 121

本章小节 122

习题 123

第8章 无换向器电动机调速系统 124

8．1无换向器电动机的工作原理 124

8．1．1同步电动机与异步电动机的区别 124

8．1．2同步电动机变频调速系统的分类 124

8．1．3无换向器电动机的类型 125

8．1．4无换向器电动机的工作原理 125

8．1．5无换向器电动机的转子位置检测器 127

8．2无换向器电动机的换流 129

8．2．1反电动势自然换流法 129

8．2．2电流断续换流法 130

8．2．3电源换流法 130

8．2．4强迫换流 131

8．3无换向器电动机的基本特性 131

8．3．1无换向器电动机的调速特性 131

8．3．2无换向器电动机的转矩特性 132

8．3．3无换向器电动机的机械特性 132

8．3．4无换向器电动机的过载能力 132

8．4无换向器电动机调速控制系统 133

8．4．1无换向器电动机的控制方案 133

8．4．2无换向器电动机调速系统 133

8．4．3晶体管式无换向器电动机调速控制系统 134

本章小节 135

习题 135

第9章 交流调速的应用 136

9．1变频器的选择与使用 136

9．1．1变频器的标准规格 136

9．1．2变频器类型的选择 141

9．1．3变频器容量的选择 142

9．1．4变频器外部设备及其选择 144

9．2变频器的抗干扰技术 145

9．2．1对变频器输入侧干扰 145

9．2．2防止变频器输入侧干扰的对策 147

9．2．3对变频器输出侧干扰的防止 149

9．3变频器的应用举例 150

9．3．1交流变频调速在空调中的应用 150

9．3．2变频调速在恒压供水系统中的应用 154

9．3．3工业锅炉燃烧过程的变频调速系统 157

9．3．4印染机械多电机同步调速系统 160

9．4电气牵引技术 163

9．4．1变频调速机车的特点 163

9．4．2变频调速机车主电路 163

9．4．3电流型逆变器 163

9．4．4国外交流传动机车与高速电力机车的发展 164

本章小节 165

习题 165

参考文献 166