第1章 电气调速传动概论 1
概述 1
引言 1
电气传动发展史 1
调速传动系统的优点 3
调速传动系统的缺点 4
传动系统的要求和规范 7
市场要求 7
传动规范 10
传动系统的分类和特性 11
按应用分类 12
按电力电子器件类型分类 13
按变频器类型分类 14
第2章 异步电动机变频调速原理及特性 19
异步电动机的原理与构造 19
异步电动机的旋转磁场 20
变频器与异步电动机 22
定子电压与气隙磁通 22
异步电动机的特性 23
用工频电源传动时电动机的特性 25
用变频器传动时电动机的特性 26
异步电动机在变频与工频运行下特性比较 27
等效电路 27
空载特性 27
负载特性 28
转矩特性 29
电动机温升及使用限制范围 30
负载的转矩特性 32
电动机的起动与起动电流 33
噪声与振动 34
抑制噪声、振动的对策 37
第3章 变频器的电路方式及变频原理 39
交-交变频电路方式 39
传统式交-交变频工作原理 39
传统式交-交变频运行方式 41
传动式交-交变频主电路型式 43
新式交-交矩阵变换器 46
交-直-交变频电路方式 47
电压型与电流型 49
电压控制与电流控制 51
PAM与PWM 52
PWM的种类及原理 53
多重化变频器 56
正转与反转 57
电动与再生 57
第4章 变频器的构成、质量与可靠性 59
变频器的构成 59
主回路 59
控制回路 62
变频器的散热与通风 64
风冷装置 64
水冷装置 64
变频器质量的性能指标 65
变频器质量性能指标的内容 65
变频器质量性能指标的简易评定方法 68
变频器质量的可靠性指标 71
变频器可靠性指标的分配 72
元器件的选用 75
元器件及模块的测试 76
功率器件电路可靠性热设计技术 77
变频器整机可靠性试验 77
第5章 变频器对异步电动机的控制方式 80
U／f恒定控制 80
控制原理 80
电压型变频器对异步电动机的U／f比恒定控制的构成 83
转差频率控制 85
控制原理 86
转差频率控制的系统构成 87
系统性能分析 87
矢量控制 91
矢量控制简介 91
异步电动机的动态数学模型 92
矢量控制理论 97
转子磁场定向矢量控制系统的构成 98
变频器的电压空间矢量和磁通轨迹控制 101
PWM变频器输出电压的矢量表示 101
磁通轨迹控制 103
第6章 变频器用晶闸管 106
普通晶闸管的特性和主要参数 107
可关断晶闸管GTO 109
可关断晶闸管导通与关断条件 109
可关断晶闸管特性及主要参数 110
GTO发展方向 112
晶闸管触发器 113
晶闸管智能模块 114
模块的保护和控制 118
MOS控制晶闸管MCT 120
等效电路和开关特性 121
MCT与其他电力电子器件的比较 122
MCT的门极驱动 123
集成门极换流晶闸管IGCT 123
IGCT规格及应用范围 124
IGCT的优越性 125
IGCT技术参数 127
IGCT的串联 129
逆阻断型晶闸管GCT 131
GCT的特点 132
GCT的特性 132
GCT的型号规格及外形尺寸 133
GCT的应用 134
第7章 变频器用晶体管 136
开关二极管 136
PN结的特性 137
通用二极管的类型 138
二极管及整流模块型号规格参数 139
电力双极型晶体管BJT 140
基本结构和工作原理 142
静态特性 144
动态特性 147
晶体管基极驱动电路 149
电力场效应晶体管MOSFECT 153
电力场效应晶体管的结构 153
通态电阻 155
内部体二极管 155
内部电容 156
工作区 157
开关特性 160
安全工作区 161
绝缘栅双极型晶体管IGBT 162
基本结构和工作原理 164
静态特性 166
开通特性 168
关断特性 169
性能参数 170
栅极驱动要求 173
高压IGBT 176
电子加强注入型绝缘栅极晶体管IEGT 185
IEGT的基本原理 186
产品和特性 187
第8章 变频器用智能功率模块IPM 188
智能功率模块的结构 188
多层环氧树脂粘合结构 188
铜箔直接键合结构 190
额定值和特性 190
最大额定值 190
热阻 191
电气特性 192
推荐工作条件 193
测试电路和测试条件 193
安全工作区 195
开关安全工作区 196
短路安全工作区 196
自保护功能 197
自保护特点 197
控制电源欠电压锁定（Uv） 197
过热保护 198
过电流保护（Oc） 199
短路保护（Sc） 200
IPM的选用 202
控制电路电源 204
控制功率消耗 204
布线指南 206
电路结构 206
接口电路 207
接口电路的要求 207
布线指南 208
IPM输入／输出电路 210
接口电路的连接 210
死区时间 211
Fo输出信号使用 212
HVIPM高压功率集成块 212
电力电子器件的比较 213
电力电子器件的未来发展方向 214
第9章 高压大功率变频器的种类及特点 215
矩形电压波交-交变频器 215
工作原理 215
换相过程和换组过程 216
正弦电压波交-交变频器 218
正弦电流波交-交变频器 220
交-直-交电流源型变频器 225
串联二极管式电流源型变频器 226
输出滤波器换相式电流源型变频器 226
负载换相式电流源型变频器 228
GTO-PWM式电流源型变频器 229
多电平交-直-交电压源型中（高）压变频器 231
五种多电平结构的构成及比较 231
多电平电压型变频器的基本原理及实例 241
多脉波、多电平交-直-交电压源型中（高）压变频器 248
多脉波电路对谐波的影响 248
多脉波的构成 249
多脉波变频器实例 251
多重化功率单元变频器 253
功率单元串联多电平变频器原理 253
特点及构成实例 256
具有再生能力多重化的中（高）压变频器 263
直接串联IGBT、IGCT变频器 264
直接串联IGBT变频器 264
直接串联IGCT变频器 268
直接串联组件变频器与其他变频电路方式的比较 269
直接串联与交-交变频器的比较 269
直接串联与电流源型变频器的比较 270
直接串联与多电平、多重化电路方式的比较 270
第10章 中小容量变频器的主电路及特点 276
中小容量通用变频器 276
通用变频器的主电路 276
控制技术 277
功能特点 278
通用变频器的规格 282
智能型变频器的主电路及特点 284
系统的组成 284
神经网络的结构 284
硬件实现及结果 286
高功率因数变频器的主电路及特点 287
风机、水泵用节能型变频器的主电路及特点 289
能量回馈式变频器的主电路及特点 291
变频空调用变频器的主电路及特点 293
变频压缩机 293
变频控制系统 293
一拖三变频空调模糊变频控制器 295
单相电容分相式电动机变频器主电路及其特点 297
单相电容电动机的工作原理 298
单相电容电动机变频调速控制系统 299
单相电容式电动机变频调速系统的实现 300
输出电流波形 301
第11章 变频器电磁兼容措施及配套设备选用指南 302
对电源电网干扰的防止 302
变频器接入配电电网 302
防止不同电源网络电磁干扰的对策 305
变频器输入侧产生高次谐波的机理 309
变频器输入侧高次谐波对电网及其他设备的干扰 311
防止变频器输入侧高次谐波干扰的配套设备 318
输入侧进线电感小时，6脉冲变频器可加输入电抗器 318
输入侧进线电感大时，可采用三相双开关两电平功率因数校正电路（PFC） 321
有能量回馈要求时，可采用三相六开关功率因数校正电路（PFC） 322
变频器输出侧PWM控制产生高次谐波的机理 323
变频器输出侧高次谐波干扰的途径及对电动机的危害 325
变频器输出侧高次谐波干扰途径 325
输出侧高次谐波对电动机的危害 325
防止变频器输出侧高次谐波的配套设备 329
主电路采用多脉波、多电平、多重化 330
防止干扰的配套设备 330
数字电路干扰的产生及对策 332
干扰的产生 332
对策 333
电磁兼容标准 333
电压畸变率规定 334
变频器抗干扰国际标准 336
IEEE—519简介 336
国外部分品牌变频器采标情况 338
配套设备 339
变频器主接线配套设备 339
电源协调用交流电抗器（AC电抗器） 341
改善功率因数直流电抗器（DC电抗器） 342
电源滤波器 342
第12章 按传动负载的类型和特性选用变频器及配套设备 349
负载的类型和特性 349
负载特性 349
电动机传动工作制 349
负载的起动转矩 352
puGD2 352
过负载 353
齿轮的作用 353
前馈控制与反馈控制 354
速度控制 355
电动机速度的确定条件 355
加减速时间 356
速度控制系统 360
位置控制 364
位置控制特点 364
开环位置控制方式 364
开环位置控制的设计要点 365
手动决定位置的控制方式 366
闭环位置控制方式 366
张力控制 369
采用转矩电流控制张力 369
采用拉延控制张力 370
采用调节辊控制张力 371
采用张力检测器控制张力 372
流量控制 373
流量控制方法 373
流量控制的特点 374
采用变频器的流量控制系统 374
配套设备 375
系统设计要点 377
温度控制 378
温度控制的特点 379
配套设备 379
温度控制系统设计要点 381
压力控制 382
压力控制的特点 382
给水泵压力控制 382
出口恒压控制 382
预测末端压恒定控制 383
出口压阶段控制 384
实际末端压恒定控制 385
送风机的静压控制 386
压力系统设计要点 387
负载特性要求响应快 388
要求响应快的原因 388
快速响应的表达 388
不同响应时间变频器的选择 390
快速响应系统选择变频器的要点 391
负载特性要求调节精度高 392
要求高精度的系统 392
高精度控制的实现 393
负负载 396
负负载的种类 396
变频器的负负载控制功能 397
再生过电压失速防止控制 397
制动电阻与制动单元 398
负负载系统变频器及配套设备选用指南 404
冲击负载 406
产生冲击负载的系统 406
冲击负载产生的问题 406
冲击负载系统的变频器及配套设备选用指南 407
转矩波动大负载 408
罗茨鼓风机 409
第13章 按不同电动机的种类选择变频器及配套设备 410
标准笼型电动机 410
根据电动机电流选择变频器容量 412
输出电压 417
额定电压、额定频率时的转矩特性 417
低速运转时的转矩特性 418
短时最大转矩 419
容许最高频率范围 419
噪声 420
振动 420
绕线转子异步电动机 420
同步电动机 422
无刷直流电动机 423
开关磁阻电动机 424
直线电动机 425
步进电动机 425
集成电动机 426
变频电动机 427
低噪声、低振动变频电动机 427
增高转矩特性变频电动机 430
高速变频电动机 431
带测速发电机的变频电动机 432
矢量控制用变频电动机 433
齿轮电动机 433
频率范围 433
容许最低频率 433
连续运行转矩特性 434
齿轮电动机的最佳用法 435
其他注意事项 435
带制动器的电动机 435
变极电动机 437
防爆电动机 438
单相电动机 438
参考文献 440