变频器原理及应用PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1变频器技术的发展 1

1.1.1电力电子器件是变频器发展的基础 1

1.1.2计算机技术和自动控制理论是变频器发展的支柱 1

1.1.3市场需求是变频器发展的动力 1

1.1.4变频器的发展趋势 2

1.2变频器的分类 2

1.2.1按原理分类 3

1.2.2按控制方式分类 4

1.2.3按用途分类 5

1.3变频器的应用 5

1.3.1在节能方面的应用 5

1.3.2在自动化系统中的应用 6

1.3.3在提高工艺水平和产品质量方面的应用 6

本章小结 6

习题1 7

第2章 变频器常用电力电子器件 8

2.1功率二极管 8

2.1.1功率二极管的结构与伏安特性 8

2.1.2功率二极管的主要参数 9

2.1.3功率二极管的选用 9

2.1.4功率二极管的分类 10

2.2晶闸管 10

2.2.1晶闸管的结构 10

2.2.2晶闸管的导通和阻断控制 11

2.2.3晶闸管的阳极伏安特性 11

2.2.4晶闸管的参数 12

2.2.5晶闸管的门极伏安特性及主要参数 12

2.2.6晶闸管触发电路 13

2.2.7晶闸管的保护 13

2.3门极可关断（GTO）晶闸管 15

2.3.1 GTO晶闸管的结构与工作原理 15

2.3.2 GTO晶闸管的特性与主要参数 15

2.3.3 GTO晶闸管的门极控制 16

2.3.4 GTO晶闸管的缓冲电路 17

2.4电力晶体管（GTR） 18

2.4.1 GTR的结构 18

2.4.2 GTR的参数 18

2.4.3二次击穿现象 19

2.4.4 GTR的驱动电路 19

2.4.5 GTR的缓冲电路 20

2.5功率MOS场效应晶体管（P-MOSFET） 21

2.5.1 P-MOSFET的结构 21

2.5.2 P-MOSFET的工作原理 21

2.5.3 P-MOSFET的特性 21

2.5.4 P-MOSFET的主要参数 23

2.5.5 P-MOSFET的栅极驱动 23

2.5.6 P-MOSFET的保护 24

2.6绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 25

2.6.1 IGBT的结构与基本工作原理 25

2.6.2 IGBT的基本特性 25

2.6.3 IGBT的主要参数 26

2.6.4 IGBT的驱动电路 27

2.7集成门极换流晶闸管（IGCT） 27

2.7.1 IGCT的结构与工作原理 27

2.7.2 IGCT的特点 28

2.7.3 IGCT变频器 29

2.8智能功率模块（IPM） 30

2.8.1 IPM的结构 30

2.8.2 IPM的主要特点 30

2.8.3 IPM选择的注意事项 30

本章小结 32

习题2 32

第3章 交-直-交变频技术 33

3.1整流电路 33

3.1.1不可控整流电路 33

3.1.2可控整流电路 34

3.2中间电路 36

3.2.1滤波电路 36

3.2.2制动电路 37

3.3逆变电路的工作原理及基本形式 38

3.3.1逆变电路的工作原理 38

3.3.2逆变电路的基本形式 39

3.4 SPWM控制技术 40

3.4.1概述 40

3.4.2 SPWM控制的基本原理 40

3.4.3 SPWM逆变电路的控制方式 42

3.4.4 SPWM逆变器的调制方式 43

3.4.5 SPWM波形成的方法 43

本章小结 44

习题3 44

第4章 交-交变频技术 46

4.1单相输出交-交变频电路 46

4.1.1电路组成及基本工作原理 46

4.1.2感阻性负载时的相控调制 47

4.1.3输入输出特性 48

4.2三相输出交-交变频电路 49

4.2.1公共交流母线进线方式 49

4.2.2输出星形联结方式 49

4.3矩形波交-交变频 50

4.3.1矩形波交-交变频工作原理 50

4.3.2换相与换组过程 51

本章小结 52

习题4 52

第5章 高（中）压变频器 53

5.1高（中）压变频器概述 53

5.1.1高（中）压变频器的分类 53

5.1.2高（中）压变频调速系统的基本形式 53

5.1.3高（中）压变频器的应用 54

5.1.4高（中）压变频器的技术要求 55

5.2高（中）压变频器的主电路结构 56

5.2.1晶闸管电流型变频器 56

5.2.2 GTO晶闸管电流型变频器 57

5.2.3 IGBT并联多重化PWM电压型变频器 57

5.2.4 IGBT三电平高（中）压变频器 58

5.2.5五电平高（中）压变频器 60

5.2.6 IGBT功率单元多级串联电压型变频器 61

5.3高压变频器对电动机的影响及防治措施 62

5.3.1输出谐波对电动机的影响及防治措施 63

5.3.2输出电压变化率对电动机的影响及防治措施 63

5.3.3共模电压对电动机的影响及防治措施 63

本章小结 64

习题5 64

第6章 变频器的组成与功能 65

6.1变频器的组成及接线端子 65

6.1.1变频器的外形 65

6.1.2变频器的结构 65

6.1.3变频器的外部连接端子 68

6.2变频器的主要功能参数及预置 73

6.2.1变频器运行前的功能参数预置 73

6.2.2变频器的运行功能参数 74

6.2.3优化特性功能及预置 76

6.2.4变频器的保护功能及预置 79

6.3变频器的频率参数及预置 81

6.3.1各种基本频率参数 81

6.3.2变频器的其他频率参数 82

本章小结 84

习题6 84

第7章 变频调速拖动系统 85

7.1异步电动机变频调速的原理 85

7.1.1异步电动机变频调速工作原理 85

7.1.2三相异步电动机的机械特性 85

7.1.3三相异步电动机的起动 86

7.1.4三相异步电动机的制动 86

7.2异步电动机的调速方式 87

7.2.1异步电动机的调速 87

7.2.2异步电动机的调速方式 88

7.3对不同负载类型变频器的选择 90

7.3.1恒转矩负载变频器的选择 90

7.3.2恒功率负载变频器的选择 91

7.3.3二次方律负载变频器的选择 92

7.3.4直线律负载变频器的选择 93

7.3.5特殊性负载变频器的选择 94

本章小结 95

习题7 95

第8章 变频器的控制方式 96

8.1 U／f控制 96

8.1.1 U／f控制原理 96

8.1.2恒U／f控制方式的机械特性 96

8.1.3对额定频率fN以下变频调速特性的修正 98

8.1.4 U／f控制的功能 99

8.2转差频率控制 100

8.2.1转差频率控制原理 101

8.2.2转差频率控制的系统构成 101

8.3矢量控制 102

8.3.1直流电动机与异步电动机调速上的差异 102

8.3.2矢量控制中的等效变换 103

8.3.3直角坐标／极坐标变换 105

8.3.4变频器矢量控制的基本思想 105

8.3.5使用矢量控制的要求 106

8.3.6矢量控制系统的优点和应用范围 107

8.4直接转矩控制 107

8.4.1直接转矩控制系统 107

8.4.2直接转矩控制的优势 108

本章小结 108

习题8 108

第9章 变频调速系统的选择与操作 110

9.1变频器的选择 110

9.1.1笼型电动机 110

9.1.2绕线转子异步电动机 112

9.1.3变频器专用电动机 112

9.2变频调速系统的主电路及电器选择 113

9.2.1断路器 115

9.2.2接触器 116

9.2.3输入交流电抗器 116

9.2.4无线电噪声滤波器 117

9.2.5制动电阻及制动单元 117

9.2.6直流电抗器 118

9.2.7输出交流电抗器 119

9.3变频调速系统的控制电路 119

9.3.1变频器控制电路的主要组成 119

9.3.2正转控制电路 119

9.3.3正、反转控制 121

9.3.4升速与降速控制 122

9.3.5变频与工频切换的控制电路 122

9.3.6变频器的程序控制 123

9.4外接给定电路 125

9.4.1频率给定信号的方式和电路 125

9.4.2频率给定线 126

9.5变频器与PLC的连接 127

9.5.1 PLC与变频器连接时要注意的问题 127

9.5.2 PLC与变频器连接实现多档转速控制 129

9.6变频器“1控X”切换技术 131

9.6.1“1控X”工作过程 131

9.6.2“1控3”供水电路原理图 131

9.7变频器与PC的通信 132

9.7.1计算机与变频器的通信连接 132

9.7.2 SB70变频器的通信协议 132

9.7.3变频器的数据格式 133

9.7.4变频器的波特率 133

9.7.5变频器参数编址 133

9.7.6通信中的数据类型 134

9.7.7通信举例 134

本章小结 135

习题9 135

第10章 变频器的安装与维护 136

10.1变频器的储存与安装 136

10.1.1变频器的储存 136

10.1.2装设场所 136

10.1.3使用环境 136

10.1.4安装方向与空间 137

10.1.5安装方法 137

10.1.6接线 138

10.2变频器的抗干扰 142

10.2.1变频器运行对电网的影响 142

10.2.2变频器对电网影响的抑制 143

10.2.3变频器对其他设备的干扰及抑制 143

10.2.4电网对变频器干扰的防止 145

10.3变频器系统的调试 146

10.3.1通电前的检查 146

10.3.2通电检查 146

10.3.3空载试验 147

10.3.4带负载测试 147

10.4变频器的维护与检查 148

10.4.1维护注意事项 148

10.4.2日常检查与维护 148

10.4.3定期检查 149

10.4.4零部件更换 149

10.4.5变频器基本检测和测量方法 149

10.4.6测量仪表简介 150

10.4.7变频器主电路的测量 151

10.5变频器的常见故障与处理 153

10.5.1变频器常见故障的诊断 153

10.5.2变频器事故的处理 154

本章小结 155

习题10 155

第11章 变频器应用实例 156

11.1变频调速技术在风机上的应用 156

11.1.1风机变频调速驱动机理 156

11.1.2风机变频调速系统设计 157

11.1.3节能计算 160

11.2空气压缩机的变频调速及应用 160

11.2.1空气压缩机变频调速机理 160

11.2.2空气压缩机加、卸载供气控制方式存在的问题 161

11.2.3空气压缩机变频调速控制方式的设计 161

11.2.4空气压缩机变频调速控制方式的安装调试 165

11.2.5空气压缩机变频调速后的效益 165

11.3变频器在供水系统节能中的应用 166

11.3.1恒压供水的控制目的 166

11.3.2水泵调速节能原理 166

11.3.3变频调速恒压供水系统 167

11.3.4变频调速恒压供水系统设计 169

11.3.5经济效益分析 173

11.4中央空调的变频技术及应用 174

11.4.1中央空调系统的组成 174

11.4.2水泵节能改造的方案 176

11.4.3节能分析 178

11.5中压变频器在潜油电泵中的应用 178

11.5.1潜油电泵传统供电方式的不足 178

11.5.2潜油电泵改为变频调速的优点 179

11.5.3潜油电泵变频调速改造方案 179

11.6矿用提升机变频调速系统 181

11.6.1使用矿用提升机系列变频器的优点 181

11.6.2矿用提升机变频调速系统的原理 181

11.6.3变频调速系统对原调速系统的改造 182

11.6.4现场应用情况及运行效果 183

11.7变频器在液态物料传输中的应用 183

11.7.1液态物料上下传输系统组成及其传输程序 183

11.7.2变频器控制液态物料上下传输系统 183

11.7.3应用范围及效果 185

本章小结 185

习题11 186

第12章 变频器技术实训 187

12.1变频器的基本认识 187

12.2变频器的基本参数及预置 191

12.3 U／f控制曲线测试 192

12.4外端子控制正、反转及点动运行操作 193

12.5变频器正、反转运行控制电路的安装与调试 194

12.6变频—工频切换电路的安装与调试 195

12.7变频器—PLC控制电路的安装与调试 196

12.8综合实训 198

附录 199

附录A 森兰变频器 199

附录B 风光变频器 213

参考文献 221