第1章 电力电子器件及其应用 1
1.1 概述 1
1.2 双极晶体管(BJT) 3
1.2.1 BJT的发展 3
1.2.2 BJT的主要参数 4
1.2.3 BJT的安全工作区 7
1.2.4 BJT的驱动 9
1.2.5 BJT的保护 12
1.2.6 BJT的并联运行 15
1.2.7 BJT的选择 20
1.2.8 散热器的设计 22
1.3 绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 25
1.3.2 IGBT的构造说明 26
1.3.1 IGBT产品介绍 26
1.3.3 IGBT的主要参数与基本特性 28
1.3.4 使用IGBT时注意事项 30
1.3.5 IGBT的驱动 31
1.4 其他电力半导体器件 34
1.4.1 电力MOS场效应晶体管(MOSFET) 34
1.4.2 门极关断(GTO)晶闸管 38
1.4.3 场控晶闸管(MCT) 41
1.5 智能电力模块(IPM) 42
1.5.1 IPM的结构 43
1.5.2 IPM的特点 45
1.5.3 IPM的应用举例 46
参考文献 53
2.1.1 变频调速概况 55
2.1 概述 55
第2章 通用变频器的原理 55
2.1.2 通用变频器概况 60
2.2 变频器的简单原理 66
2.2.1 变频调速的基本控制方式 66
2.2.2 变频器的基本构成 69
2.3 变频器的分类 70
2.3.1 按直流电源的性质分类 71
2.3.2 按输出电压调节方式分类 72
2.3.3 按控制方式分类 74
2.3.4 按主开关器件分类 77
2.4 通用变频器中的逆变器及其PWM控制 79
2.4.1 6脉波方波逆变器 79
2.4.2 PWM逆变器 80
2.4.3 SPWM控制 81
2.4.4 同步调制与异步调制 84
2.4.5 谐波分析与输出电压调节 86
2.4.6 谐波消去法 88
2.4.7 瞬时电流跟踪控制 90
2.5 通用变频器中的整流器 91
2.5.1 二级管整流器 91
2.5.2 斩控式整流器 95
2.6 变频器传动中的制动状态 105
2.6.1 动力制动 107
2.6.2 回馈制动 108
2.6.3 采用共用直流母线的多逆变器传动 111
2.6.4 直流制动 113
2.7 异步电动机变频调速时的转矩特性 115
2.7.1 以气隙磁链为参变量的转矩特性 116
2.7.2 以转子全磁链为参变量的转矩特性 120
2.8 通用变频器的U/f控制 121
2.8.1 普通功能型U/f控制通用变频器 122
2.8.2 高功能型U/f控制通用变频器 124
2.9 高动态性能型矢量控制通用变频器 133
2.9.1 矢量控制的概念 133
2.9.2 采用PWM变频器的矢量控制框图 137
2.9.3 矢量控制通用变频器实际装置例 139
参考文献 144
第3章 通用变频器构成的调速系统 146
3.1 使用通用变频器的目的与效益 146
3.1.1 节能应用 148
3.1.2 提高生产率 153
3.1.3 提高产品质量 156
3.1.4 设备的合理化 158
3.1.5 适应或改善环境 160
3.2 使用通用变频器的技术优势 160
3.3 通用变频器的功能 165
3.3.1 概述 165
3.3.2 变频器功能的类型 169
3.3.3 功能设定概述 176
3.3.4 主要功能的说明 179
3.4 生产机械的驱动 198
3.4.1 生产机械的转矩特性 200
3.4.2 生产机械的起动与制动 204
3.5 异步电动机的选择 208
3.5.1 异步电动机形式与容量的选择 208
3.5.2 负载功率的计算 213
3.5.3 选用异步电动机时的注意事项 217
3.6 变频器及其外围设备的选择 220
3.6.1 通用变频器的标准规格 221
3.6.2 变频器类型的选择 237
3.6.3 变频器容量的计算 237
3.6.4 变频器的外围设备及其选择 249
参考文献 255
第4章 通用变频器的运行与维护 256
4.1 通用变频器的铭牌与结构 256
4.1.1 通用变频器的铭牌 256
4.1.2 通用变频器结构 259
4.2 通用变频器的安装环境与空间 259
4.2.1 安装环境 259
4.2.2 安装空间 260
4.3 通用变频器标准接线与端子功能 263
4.3.1 基本原理接线图 263
4.3.2 主电路接线 263
4.3.3 控制电路 265
4.3.4 控制电源与辅助电源的连接 269
4.3.5 制动单元与制动电阻的连接 269
4.4 变频器功能单元操作 271
4.4.1 功能单元 271
4.4.2 变频器功能码 272
4.4.3 变频器功能设定与运行监视 283
4.5 变频器运行 283
4.5.1 通电前的检查 284
4.5.2 系统功能设定 284
4.5.4 控制端子外部信号操作运行 287
4.5.3 试运行 287
4.6 变频器的某些特殊功能 288
4.6.1 电动机转矩提升的设定 288
4.6.2 跳跃频率 289
4.6.3 瞬时停电再起动 289
4.6.4 第二电动机功能 290
4.7 变频器的维护与故障处理 290
4.7.1 日常维护与检查 291
4.7.2 变频器本身的保护功能 292
4.7.3 常见故障检查与处理 295
4.8 使用变频器时的注意事项 297
4.8.1 接线与防止噪声时的注意事项 297
4.8.2 关于输入与输出的注意事项 298
4.8.3 用于特殊电动机时的注意事项 301
4.9 变频器的测量与实验方法 302
4.9.1 目前常见的测量仪表 302
4.9.2 变频器的测量与仪表的选择 303
4.9.3 输入侧的测量 304
4.9.4 输出侧的测量 305
参考文献 306
第5章 高性能通用变频器的运行 307
5.1 高性能通用变频器的类型 307
5.1.1 高性能通用变频器结构 307
5.1.2 有速度传感器的矢量控制变频器 309
5.1.3 无速度传感器的矢量控制变频器 310
5.1.4 直接转矩控制变频器 311
5.2.2 控制电路接线 312
5.2.1 主电路接线 312
5.2 高性能通用变频器的接线 312
5.2.3 辅助控制端子接线 317
5.3 高性能通用变频器的系统组态 317
5.3.1 编程单元 317
5.3.2 输入输出端子功能的设定 319
5.3.3 变频器运行功能设定 325
5.3.4 变频器的功能数据组、功能单元块与控制系统结构 333
5.3.5 具有U/f控制模式的系统组态 335
5.3.6 矢量控制的系统组态 338
5.3.7 矢量控制模式变频器的运行 341
5.4 高性能通用变频器的功能模板 344
5.4.1 通信模板 345
5.4.2 输入输出接口模板 349
5.4.3 工艺模板 351
5.5. 使用高性能变频器时的注意事项 353
5.5.1 变频器选型时的注意事项 353
5.5.2 变频器系统组态时的注意事项 355
5.5.3 使用变频器功能模板时的注意事项 357
5.6 ABB公司ACS600系列变频器 357
5.7 三菱系列变频器 363
参考文献 365
第6章 高压变频器 366
6.1 电流源型变频器 367
6.1.1 晶闸管电流源型变频器 369
6.1.2 GTO-PWM式电流源型变频器 373
6.2 三电平PWM电压源型变频器 375
6.2.1 三电平变频器原理 377
6.2.2 三电平电压空间矢量控制 381
6.2.3 PWM整流器 390
6.2.4 三电平变频器的派生方案 392
6.3 单元串联多电平PWM电压源型变频器 395
6.3.1 单元串联多电平变频器原理 395
6.3.2 多重化整流电流 399
6.3.3 多电平移相式PWM控制 403
6.4 高压变频器对电网与电动机的影响 408
6.4.1 高压变频器对电网的影响 408
6.4.2 高压变频器对电动机的影响 414
参考文献 422
第7章 通用变频器的应用 424
7.1 通用变频器在泵类负载与风机中的应用 425
7.1.1 泵的特性分析与节能原理 425
7.1.2 变频器恒压供水系统 426
7.1.3 工业锅炉燃烧过程的变频调速系统 428
7.2 通用变频器在电梯中的应用 433
7.2.1 安川616G5通用变频器电梯调速系统 434
7.2.2 安川616G5通用变频器电梯调速系统电路原理 435
7.2.3 电梯变频调速系统现场调试中的几个问题 439
7.3 变频器在辊道传动中的应用 440
7.3.1 辊道传输 440
7.3.2 交流混道变频传动 441
7.3.3 辊道变频器的选用 442
7.3.4 应用实例一：无缝钢管热处理线变频调速传动控制系统 444
7.3.5 应用实例二：宽厚板热处理生产线变频调速传动控制系统 448
7.4 变频调速技术在炼钢厂20t转炉倾动和氧枪升降中的应用 450
7.4.1 原转炉直流拖动系统简介 450
7.4.2 转炉倾动负载与氧枪升降负载特性及电动机运转状态分析 451
7.4.3 变频调速的原理与用于转炉倾动和氧枪升降负载的可行性分析 453
7.4.4 承钢20t转炉倾动与氧枪升降应用变频调速技术情况介绍 456
7.4.5 有待解决的问题 461
7.5 PWM交流开环反串匹配变频系统在拉丝机中的应用 462
7.5.1 活套式拉丝机采用开环调速的条件 463
7.5.2 富士PWM变频调速系统 465
7.5.3 同步设计 466
7.5.4 运行效果 467
7.5.5 经济效益计算 469
7.6 位置控制器与通用变频器构成的APC系统 470
7.6.1 概述 470
7.6.2 系统的构成 470
7.6.3 位置控制环节 472
7.6.4 变频调速环节 475
7.7.1 概述 477
7.7 高炉上料系统的变频调速改造 477
7.7.2 改造的必要性 478
7.7.3 改造方案 479
7.7.4 主要技术参数 481
7.7.5 运行效果 481
7.8 采用通用型PWM变频器改造螺杆挤压机调速系统 481
7.8.1 概述 481
7.8.2 原系统情况 482
7.8.3 新系统方案 483
7.8.4 系统调试 486
7.8.5 运行结果分析 490
7.9 焦化桥式起重机变频调速控制系统 491
7.9.1 原桥式抓斗起重机传动系统存在的问题 491
7.9.2 变频调速控制系统工作原理 492
7.9.3 变频调速传动系统的优点 498