绪论 1
一、历史沧桑话调速 1
二、一枝独秀——变频调速 2
三、变频调速系统概述 5
四、变频调速的发展过程 7
五、变频调速技术的主要内容 8
第一章 变频器的基本结构和工作原理 10
一、交-直-交电压型变频器 10
（一）工作原理 10
（二）电压型三相变频器分类 14
二、正弦波脉宽调制（SPWM） 17
（一）谐波的影响 17
（二）PWM变频器 18
（三）SPWM波形成的方法 20
（四）SPWM的优点 22
（五）采用SPWM应注意的问题 22
三、空间矢量脉宽调制（SVPWM） 23
（一）定义与调制原理 23
（二）电压矢量切换方式与磁链轨迹 23
四、对称调制模式 27
五、交-直-交电流型变频器 28
（一）强迫换相式逆变器 28
（二）输出滤波器换相式逆变器 30
（三）自换相式逆变器 31
六、交-交变频器 31
（一）概述 31
（二）交-交变频器的基本结构 33
（三）交-交变频器的工作原理 33
（四）交-交变频器的运行方式 36
（五）换相及触发脉冲产生原理 38
习题及思考题 42
第二章 电力电子器件 43
一、概述 43
二、变频器对电力电子器件的要求 45
三、二极管 46
四、开关器件及其驱动、保护电路 46
（一）晶闸管（SCR） 46
（二）门极关断（GTO）晶闸管 47
（三）大功率晶体管（GTR、BJT） 50
（四）功率MOS场效应晶体管（MOSFET） 52
（五）绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 53
（六）智能功率模块（IPM） 56
（七）集成门极换流晶闸管（IGCT） 58
（八）MOS控制晶闸管（MCT） 59
（九）注入增强栅晶体管（IECT） 60
（十）静电感应晶体管（SIT） 60
（十一）静电感应晶闸管（SITH） 61
（十二）碳化硅（SiC）功率器件 62
五、开关器件串并联技术 62
（一）晶闸管的串并联 62
（二）GTO晶闸管的串并联 64
（三）MOSFET的串并联 65
（四）GTR的串并联 65
（五）IGBT的串并联 66
（六）IGCT的串联 67
习题及思考题 67
第三章 电动机的运行和负载 69
一、异步电动机的运转状态与控制 69
（一）起动 69
（二）升速和调速 71
（三）降速和制动 72
（四）反转、四象限运行 73
二、变频调速电动机的机械特性 74
（一）恒U1/f1运行方式的机械特性 74
（二）恒最大转矩Mm运行方式的机械特性 76
三、电动机的负载 76
（一）恒转矩负载 78
（二）降转矩负载 78
（三）恒功率负载 79
四、主要负载的特征与变频传动 80
（一）风机、泵类 80
（二）机床 82
（三）卷取机 84
（四）注塑机 85
（五）轧钢系统 86
（六）机车牵引 87
（七）提升机械 89
（八）家用电器 90
习题及思考题 91
第四章 变频调速系统的控制与数字化 92
一、变频调速的主要技术指标 92
二、开环控制 93
三、闭环控制 94
（一）转差频率控制 94
（二）矢量变换控制 97
（三）直接转矩控制（DTC） 103
四、数字控制 108
（一）大规模集成电路与应用 108
（二）计算机的应用 112
习题及思考题 119
第五章 变频器对周边电气设备的影响及对策 120
一、输入侧谐波的影响和对策 120
（一）产生的原因及影响 120
（二）消除污染的对策 122
（三）功率因数问题 127
二、输出侧谐波影响的对策 127
（一）输出波形的谐波分量 128
（二）谐波等效电路与谐波电流计算 128
（三）谐波损耗与电动机效率 129
（四）谐波转矩 131
（五）消除输出谐波影响的对策 133
三、电波噪声的产生及电磁兼容（EMC） 134
（一）传导噪声及其对策 135
（二）辐射噪声及其对策 135
（三）感应噪声及其对策 135
四、共模电压及对策 136
五、变频器的可靠性 137
习题及思考题 139
第六章 通用变频器及其应用 140
一、通用变频器概述 140
二、通用变频器的功能与使用 141
（一）结构与功能 141
（二）主要功能的设定 144
（三）保护、自诊断、显示及报警系统 148
（四）选用件功能与使用 149
三、通用变频器应用实例 151
（一）变频器在水泵和风机传动中的应用 151
（二）变频器在机车牵引中的应用 156
（三）变频器在陶瓷生产中的应用 157
（四）在冶金起重设备中的应用 160
四、变频传动电气系统的配电与控制设备 165
（一）变压器 165
（二）高压断路器及选择 166
（三）熔断路 168
（四）低压断路器 169
（五）电磁接触器 169
（六）过载继电器 170
（七）可编程序控制器（PLC）简介 171
习题及思考题 174
第七章 高压变频器及其应用 175
一、概述 175
二、高-低-高方式高压变频器 176
三、高-高方式高压变频器 179
（一）开关器件串联高压变频器 179
（二）钳位式多电平高压变频器 182
四、高-低方式高压变频器——功率单元串联高压变频器 196
（一）功率单元串联变频器的结构与原理 196
（二）功率单元串联变频器分类 198
（三）故障处理技术 204
（四）功率单元串联变频器的优点 206
（五）功率单元串联变频器的应用实例——水泥行业中的典型应用 208
习题及思考题 210
第八章 同步电动机的变频调速 211
一、概述 211
二、同步电动机的起动 212
三、同步电动机的调速 215
（一）他控式变频调速系统 216
（二）自控式变频调速系统 217
四、同步电动机调速的控制 222
（一）转速电流双闭环反馈控制 222
（二）同步电动机调速系统的矢量控制 224
习题及思考题 227
第九章 智能控制及其在变频调速系统中的应用 228
一、智能控制 228
二、模糊控制与应用［29，30］ 229
（一）概述 229
（二）模糊集合与输入量模糊化 231
（三）知识库与模糊控制规则 235
（四）模糊推理 237
（五）解模糊化 240
（六）模糊控制转差频率控制系统 241
三、神经网络控制与应用［29，30］ 245
（一）人工神经网络概述 245
（二）神经网络的分类与基本模型 247
（三）神经网络的学习方法 249
（四）BP神经网络 251
（五）反馈型神经网络 255
（六）神经网络控制应用实例——CPN（Counter-Propagation Network）反向传播神经网络法在SVPWM技术中的应用 257
四、遗传算法与应用 260
（一）概述 260
（二）遗传算法的基本内容 262
（三）遗传算法的基本运算过程 264
（四）遗传算法的特点 265
（五）遗传算法在电梯群控系统的应用 266
习题及思考题 271
附录 272
参考文献 274