绪论 1
第一章 异步电动机变压变频调速理论基础 13
第一节 异步电动机运行原理 13
一、异步电动机的结构及工作原理 13
二、异步电动机的功率损耗与效率 15
三、异步电动机的等效电路 17
四、异步电动机的电流与转矩 17
第二节 异步电动机的机械特性 18
一、异步电动机的固有机械特性 18
二、异步电动机的人为机械特性 20
第三节 变频调速的基本控制方式 23
一、调频与调压协调控制的必要性 24
二、基频以下的变频调速控制方式 24
三、基频以上的变频调速控制方式 27
第四节 负载转矩特性及其与调速方式的配合 30
一、负载的转矩特性 30
二、调速方式与负载特性的配合 33
参考文献 34
第二章 电力电子变频器及PWM控制原理 35
第一节 交-交变频器 35
一、整流器组合式交-交变频器 36
二、矩阵式交-交变频器 38
第二节 交-直-交变频器 41
一、交-直-交电压源型变频器 42
二、交-直-交电流源型变频器 46
第三节 PWM控制基础 48
一、PWM控制原理 48
二、PWM变频器 49
三、同步调制与异步调制 50
四、单极性和双极性脉宽调制 51
五、PWM控制的性能指标 53
第四节 PWM控制技术 54
一、自然采样法 55
二、规则采样法 55
三、电流滞环跟踪型PWM控制 56
四、电压空间矢量PWM（SVPWM）控制 57
五、优化PWM技术 62
六、随机PWM技术 63
第五节 三相SPWM专用集成电路 65
一、SA4828及其应用 65
二、SM2001及其应用 73
第六节 单片机和DSP用于PWM信号生成 75
一、80C196MC单片机生成SPWM波形 76
二、TMS320LF2407A DSP实现SVPWM 77
第七节 转速开环的U／f控制变频调速系统 84
一、开环U／f控制变频调速系统组成 84
二、控制系统构成 85
第八节 转速闭环转差频率控制的变频调速系统 86
一、转差频率控制的基本概念 87
二、转差频率控制实现的前提条件 87
三、转差频率控制的变频调速系统 88
参考文献 89
第三章 高动态性能变频调速技术 90
第一节 三相异步电动机的数学模型 90
一、运动方程 91
二、转矩方程 92
三、磁链方程 92
四、电压方程 95
第二节 坐标变换和动态数学模型的简化 96
一、基本思路 96
二、坐标变换 97
三、异步电动机在αβ静止坐标系上的数学模型 100
四、异步电动机在两相同步旋转坐标系上的数学模型 101
第三节 矢量控制变频调速系统 102
一、矢量控制的基本思路 102
二、异步电动机在按转子磁场定向的MT同步旋转坐标系中的数学模型 103
三、矢量控制基本方程 104
四、转速、磁链闭环的直接矢量控制系统 106
五、转子磁链观测模型 107
六、磁链开环的间接矢量控制系统 109
七、矢量控制变频调速系统的实现 110
第四节 直接转矩控制变频调速系统 111
一、直接转矩控制的基本思路 111
二、直接转矩控制原理 111
三、磁链和转矩的观测与估算 113
四、直接转矩控制变频调速系统的实现 114
五、直接转矩控制与矢量控制 116
第五节 无速度传感器变频调速系统 117
一、无速度传感器变频调速系统的基本构成 117
二、磁链观测器 118
三、速度的估算 119
参考文献 123
第四章 变频器的组成及其设计 124
第一节 交-直-交PWM变频器的基本结构及作用 124
一、变频器主电路的构成 124
二、变频器控制电路的基本构成及作用 127
三、驱动电路 131
四、控制电源 132
第二节 变频器常用电力电子开关器件 133
一、绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 133
二、智能功率模块（IPM） 140
三、集成门极换流晶闸管（IGCT）的性能和应用 141
第三节 开关器件缓冲电路设计 144
一、开关器件缓冲电路的分类和作用 144
二、关断缓冲电路的设计 145
三、尖峰电压吸收缓冲电路设计 145
第四节 变频器设计方法 147
一、变频调速系统设计的一般性方法 147
二、变频器主电路设计 149
三、变频器主控制电路设计 153
第五节 变频器散热系统设计 162
一、变频器常用的冷却与散热技术 163
二、功率损耗的计算 165
三、热阻和热路欧姆定律 167
四、散热器的热阻计算和选择 167
第六节 变频器电磁兼容性设计 169
一、变频调速系统的主要电磁干扰源及途径 169
二、变频器电磁兼容性设计的内容和常用器件 170
三、整体结构布局和布线的电磁兼容性设计 173
参考文献 176
第五章 中压变频调速系统 178
第一节 中压变频调速系统的结构 178
一、高-高结构 178
二、高-低-高结构 179
第二节 三电平电压源型PWM变频调速系统 179
一、三电平中压变频调速系统主电路 179
二、基本工作原理 180
三、三电平电压空间矢量PWM（SVPWM）控制 181
四、多电平中压变频调速系统 183
五、PWM整流器 184
第三节 单元串联多电平电压源型PWM变频调速系统 187
一、单元串联多电平变频调速原理 187
二、多重化整流电路 189
第四节 电流源型中压变频调速系统 192
一、负载换相式电流源型变频调速系统 192
二、输出滤波器换相式电流源型变频调速系统 193
三、PWM电流源型变频调速系统 194
第五节 中压变频调速系统的比较与节能分析 195
一、中压变频调速系统类型的比较与选择 195
二、应用中压变频调速系统节能分析 197
参考文献 198
第六章 通用变频器的使用与维护 199
第一节 通用变频器的铭牌及标准规格 199
一、通用变频器铭牌 199
二、通用变频器的标准规格和频率指标 200
第二节 通用变频器的安装接线与测量 202
一、通用变频器的安装 202
二、通用变频器的接线及端子功能 209
三、通用变频器的测量 214
第三节 通用变频器的主要功能与运行调试 216
一、通用变频器的主要功能 216
二、通用变频器的运行调试 223
第四节 通用变频器的特殊功能及其原理 226
一、自动电压调节功能 226
二、S形起动、停止时间特性的设计 227
三、工频电网／变频器切换 228
四、通用变频器的直流制动及其应用 231
第五节 通用变频器的维护和故障处理 233
一、通用变频器的检查维护与存放 233
二、常见故障及其诊断处理 236
三、通用变频器维修实例 246
参考文献 247
第七章 变频器带来的新问题及其解决措施 248
第一节 变频器产生谐波的机理、危害及其抑制措施 248
一、变频器整流单元谐波产生机理 248
二、PWM变频器逆变单元谐波的产生机理 252
三、谐波的危害 254
四、抑制谐波的方法 260
第二节 变频器供电条件下电动机的运行特性 268
一、变频器供电电动机调速系统的损耗和效率 269
二、变频器供电电动机的转矩特性 277
三、电动机的起动与起动电流 278
四、电动机的温升问题 279
五、噪声、振动 283
第三节 PWM变频器对电动机绝缘的影响及其抑制 287
一、电动机端浪涌过电压产生的机理 287
二、电动机高频条件下的等效电路模型 290
三、电动机端过电压的影响因素及其抑制对策 292
四、PWM变频器对电动机绝缘影响的抑制对策 293
参考文献 295
第八章 变频器应用及过程闭环控制系统的设计 298
第一节 变频器应用系统的组成和一般性设计原则 298
一、变频器应用系统的组成 298
二、变频器应用系统的一般性设计原则 298
第二节 变频器应用系统的设计要领 301
一、速度控制系统设计要领 301
二、位置控制系统设计要领 303
三、张力控制系统设计要领 304
四、温度控制系统设计要领 307
五、流量控制系统设计要领 308
六、压力控制系统设计要领 311
第三节 变频器过程闭环控制系统设计实例 314
一、供水泵站变频调速Bang-Bang闭环控制系统设计 315
二、供水泵站变频调速PID闭环控制系统设计 317
三、供水泵站变频调速模糊控制系统设计 319
第四节 变频器在典型负载和特殊负载中应用实例 322
一、变频器在风机、水泵节能中的应用 322
二、变频器在造纸机中的应用 325
三、变频器在水泥熟料破碎机中的应用 329
四、变频器在电梯中的应用 332
参考文献 334