变频器原理及应用PDF电子书下载

第1章 变频器的认识 1

1.1 变频器概述 1

1.1.1 变频器的发展 1

1.1.2 变频器的分类 3

1.1.3 变频器的应用 5

1.2 异步电动机变频调速原理 6

1.2.1 异步电动机变频调速机理 6

1.2.2 三相异步电动机的机械特性 6

1.2.3 三相异步电动机的变频起动 7

1.2.4 三相异步电动机的变频制动 7

1.3 变频器的结构与主要技术参数 8

1.3.1 变频器的外形 8

1.3.2 变频器的基本原理结构 9

1.3.3 变频器的铭牌 12

1.3.4 主要技术参数 12

本章小结 13

习题1 13

第2章 变频器常用电力电子器件 14

2.1 功率二极管 14

2.1.1 功率二极管的结构与伏安特性 14

2.1.2 功率二极管的主要参数 15

2.1.3 功率二极管的选用 15

2.1.4 功率二极管的分类 16

2.2 晶闸管 16

2.2.1 晶闸管的结构 16

2.2.2 晶闸管的导通和阻断控制 17

2.2.3 晶闸管的阳极伏安特性 17

2.2.4 晶闸管的参数 18

2.2.5 晶闸管的门极伏安特性及主要参数 18

2.2.6 晶闸管触发电路 19

2.2.7 晶闸管的保护 19

2.3 门极可关断（GTO）晶闸管 21

2.3.1 GTO晶闸管的结构与工作原理 21

2.3.2 GTO晶闸管的特性与主要参数 21

2.3.3 GTO晶闸管的门极控制 22

2.3.4 GTO晶闸管的缓冲电路 23

2.4 电力晶体管（GTR） 24

2.4.1 GTR的结构 24

2.4.2 GTR的参数 24

2.4.3 二次击穿现象 25

2.4.4 GTR的驱动电路 25

2.4.5 GTR的缓冲电路 26

2.5 功率MOS场效应晶体管（P-MOSFET） 27

2.5.1 P-MOSFET的结构 27

2.5.2 P-MOSFET的工作原理 27

2.5.3 P-MOSFET的特性 27

2.5.4 P-MOSFET的主要参数 29

2.5.5 P-MOSFET的栅极驱动 29

2.5.6 P-MOSFET的保护 30

2.6 绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 31

2.6.1 IGBT的结构与基本工作原理 31

2.6.2 IGBT的基本特性 31

2.6.3 IGBT的主要参数 32

2.6.4 IGBT的驱动电路 33

2.7 集成门极换流晶闸管（IGCT） 33

2.7.1 IGCT的结构与工作原理 33

2.7.2 IGCT的特点 34

2.7.3 IGCT变频器 35

2.8 智能功率模块（IPM） 36

2.8.1 IPM的结构 36

2.8.2 IPM的主要特点 36

2.8.3 IPM选择的注意事项 36

本章小结 38

习题2 38

第3章 交-直-交变频技术 39

3.1 整流电路 39

3.1.1 不可控整流电路 39

3.1.2 可控整流电路 40

3.2 中间电路 42

3.2.1 滤波电路 42

3.2.2 制动电路 43

3.3 逆变电路 44

3.3.1 逆变电路的工作原理 44

3.3.2 逆变电路的基本形式 45

3.4 SPWM控制技术 46

3.4.1 概述 46

3.4.2 SPWM控制的基本原理 46

3.4.3 SPWM逆变电路的控制方式 48

3.4.4 SPWM逆变器的调制方式 49

本章小结 49

习题3 50

第4章 交-交变频技术 51

4.1 单相输出交-交变频电路 51

4.1.1 电路组成及基本工作原理 51

4.1.2 感阻性负载时的相控调制 52

4.1.3 输入输出特性 53

4.2 三相输出交-交变频电路 54

4.2.1 公共交流母线进线方式 54

4.2.2 输出星形联结方式 54

本章小结 55

习题4 55

第5章 高（中）压变频器 56

5.1 高（中）压变频器概述 56

5.1.1 高（中）压变频器的分类 56

5.1.2 高（中）压变频调速系统的基本形式 57

5.1.3 高（中）压变频器的应用 57

5.1.4 高（中）压变频器的技术要求 58

5.2 高（中）压变频器的主电路结构 59

5.2.1 晶闸管电流型变频器 59

5.2.2 GTO晶闸管电流型变频器 60

5.2.3 IGBT并联多重化PWM电压型变频器 61

5.2.4 IGBT三电平高（中）压变频器 61

5.2.5 五电平高（中）压变频器 63

5.3 风光JD-BP37/38系列高压变频器简介 64

5.3.1 JD-BP37/38系列高压变频器的系统结构 64

5.3.2 JD-BP37/38系列高压变频器的柜体结构 66

5.3.3 高压变频器的运行操作方式 67

5.4 高压变频器对电动机的影响及防治措施 68

5.4.1 输出谐波对电动机的影响及防治措施 68

5.4.2 输出电压变化率对电动机的影响及防治措施 68

5.4.3 共模电压对电动机的影响及防治措施 69

本章小结 69

习题5 69

第6章 变频器的接线端子与功能参数 71

6.1 变频器的外部连接端子 71

6.1.1 主电路端子 72

6.1.2 控制板端子及跳线 72

6.1.3 控制端子的配线 74

6.2 变频器的主要功能参数及预置 75

6.2.1 变频器运行模式功能参数 75

6.2.2 变频器的运行功能参数 76

6.2.3 优化特性功能参数 79

6.2.4 变频器的保护功能参数 82

6.3 变频器的频率参数及预置 83

6.3.1 各种基本频率参数 84

6.3.2 变频器的其他频率参数 85

本章小结 86

习题6 87

第7章 变频器的控制方式 88

7.1 U/f控制 88

7.1.1 U/f控制原理 88

7.1.2 恒U/f控制方式的机械特性 89

7.1.3 对额定频率fN以下变频调速特性的修正 91

7.1.4 U/f控制的功能 92

7.2 转差频率控制 94

7.2.1 转差频率控制原理 94

7.2.2 转差频率控制的系统构成 94

7.3 矢量控制 95

7.3.1 直流电动机与异步电动机调速上的差异 95

7.3.2 矢量控制中的等效变换 96

7.3.3 直角坐标／极坐标变换 98

7.3.4 变频器矢量控制的基本思想 98

7.3.5 使用矢量控制的要求 99

7.3.6 矢量控制系统的优点和应用范围 100

7.4 直接转矩控制 100

7.4.1 直接转矩控制系统 101

7.4.2 直接转矩控制的优势 101

本章小结 101

习题7 102

第8章 变频调速系统的选择与操作 103

8.1 变频器的选择 103

8.1.1 变频器电压等级的选择 103

8.1.2 变频器容量的选择 103

8.1.3 依据电动机的类型选用变频器 104

8.1.4 依据电动机的运行方式选择变频器 107

8.1.5 依据负载的机械特性选择变频器 108

8.1.6 变频器控制方式的选择 113

8.2 变频调速系统的主电路及电器选择 113

8.2.1 断路器 114

8.2.2 接触器 115

8.2.3 传感器 116

8.2.4 输入交流电抗器 117

8.2.5 电源滤波器 118

8.2.6 制动电阻及制动单元 119

8.2.7 直流电抗器 120

8.2.8 输出交流电抗器 120

8.3 变频调速系统的控制电路 121

8.3.1 变频器控制电路的主要组成 121

8.3.2 正转控制电路 121

8.3.3 正、反转控制 123

8.3.4 升速与降速控制 124

8.3.5 变频与工频切换的控制电路 124

8.4 变频器的程序控制 125

8.4.1 利用变频器的编程功能进行程序控制 125

8.4.2 多挡转速控制电路 126

8.4.3 简易PLC运行功能 126

8.5 外接给定信号 127

8.5.1 频率给定信号的种类 127

8.5.2 选择给定方法的一般原则 128

8.5.3 频率给定线 128

8.6 变频器与PLC的连接 129

8.6.1 PLC概述 129

8.6.2 PLC与变频器连接时要注意的问题 131

8.6.3 PLC与变频器连接实现多挡转速控制 133

8.7 变频器“1控X”切换技术 135

8.7.1 “1控X”工作过程 135

8.7.2 “1控3”供水电路原理图 135

8.8 变频器与PC的通信 136

8.8.1 计算机与变频器的通信连接 136

8.8.2 SB70变频器的通信协议 137

8.8.3 变频器的数据格式 137

8.8.4 变频器的波特率 137

8.8.5 变频器参数编址 137

8.8.6 通信中的数据类型 138

8.8.7 通信举例 138

本章小结 139

习题8 139

第9章 变频器的安装与维护 141

9.1 变频器的储存与安装 141

9.1.1 变频器的储存 141

9.1.2 装设场所 141

9.1.3 使用环境 141

9.1.4 变频器安装对电源的要求 142

9.1.5 安装方向与空间 142

9.1.6 安装方法 143

9.1.7 接线 143

9.2 变频器的抗干扰 147

9.2.1 变频器运行对电网的影响 147

9.2.2 变频器对电网影响的抑制 149

9.2.3 变频器对其他设备的干扰及抑制 149

9.2.4 电网对变频器干扰的防止 150

9.3 变频器的接地与防雷 151

9.3.1 变频器的接地 151

9.3.2 变频器的防雷 152

9.4 变频器系统的调试 152

9.4.1 通电前的检查 152

9.4.2 通电检查 153

9.4.3 空载试验 153

9.4.4 带负载测试 154

9.5 变频器的维护与检查 155

9.5.1 维护注意事项 155

9.5.2 日常检查与维护 155

9.5.3 定期检查 155

9.5.4 零部件更换 156

9.5.5 变频器基本检测和测量方法 156

9.5.6 测量仪表简介 157

9.5.7 变频器主电路的测量 158

9.6 变频器的常见故障与处理 160

9.6.1 变频器常见故障诊断 160

9.6.2 变频器故障的处理 163

本章小结 164

习题9 164

第10章 变频器应用实例 165

10.1 变频调速技术在风机上的应用 165

10.1.1 风机变频调速驱动机理 165

10.1.2 风机变频调速系统设计 166

10.1.3 节能计算 169

10.2 空气压缩机的变频调速及应用 169

10.2.1 空气压缩机变频调速机理 169

10.2.2 空气压缩机加、卸载供气控制方式存在的问题 170

10.2.3 空气压缩机变频调速控制方式的设计 171

10.2.4 空气压缩机变频调速控制方式的安装调试 174

10.2.5 空气压缩机变频调速后的效益 175

10.3 变频器在供水系统节能中的应用 175

10.3.1 恒压供水的控制目的 175

10.3.2 水泵调速节能原理 176

10.3.3 变频调速恒压供水系统 176

10.3.4 变频调速恒压供水系统设计 178

10.3.5 经济效益分析 183

10.4 中央空调系统的变频技术及应用 184

10.4.1 中央空调系统的组成 184

10.4.2 水泵节能改造的方案 185

10.4.3 节能分析 187

10.5 中压变频器在潜油电泵中的应用 188

10.5.1 潜油电泵传统供电方式的不足 188

10.5.2 潜油电泵改为变频调速的优点 188

10.5.3 潜油电泵变频调速改造方案 189

10.6 矿用提升机变频调速系统 191

10.6.1 使用矿用提升机系列变频器的优点 191

10.6.2 矿用提升机变频调速系统的原理 191

10.6.3 变频调速系统对原调速系统的改造 192

10.6.4 现场应用情况及运行效果 192

10.7 变频器在液态物料传输中的应用 192

10.7.1 液态物料上下传输系统组成及其传输程序 193

10.7.2 变频器控制液态物料上下传输系统 193

10.7.3 应用范围及效果 195

本章小结 195

习题10 195

第11章 变频器技术实训 197

11.1 变频器的基本操作 197

11.2 变频器运行操作模式及基本参数设置 201

11.3 U/f控制曲线测试 202

11.4 外端子控制正、反转及点动运行操作 203

11.5 变频器正、反转运行控制电路安装与调试 205

11.6 变频—工频切换电路安装与调试 206

11.7 变频器—PLC控制电路安装与调试 207

11.8 综合实训 209

附录 210

附录A 森兰变频器 210

附录B 风光变频器 224

参考文献 232