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第1章 概述1

1.1变频器技术的发展1

1.1.1电力电子器件是变频器发展的基础1

1.1.2计算机技术和自动控制理论是变频器发展的支柱1

1.1.3市场需求是变频器发展的动力1

1.1.4变频器的发展趋势2

1.2变频器的分类2

1.2.1按原理分类3

1.2.2按控制方式分类4

1.2.3按用途分类5

1.3变频器的应用5

1.3.1在节能方面的应用5

1.3.2在自动化系统中的应用6

1.3.3在提高工艺水平和产品质量方面的应用6

本章小结6

习题17

第2章 变频器常用电力电子器件8

2.1功率二极管8

2.1.1功率二极管的结构与伏安特性8

2.1.2功率二极管的主要参数9

2.1.3功率二极管的选用9

2.1.4功率二极管的分类10

2.2晶闸管10

2.2.1晶闸管的结构10

2.2.2晶闸管的导通和阻断控制11

2.2.3晶闸管的阳极伏安特性11

2.2.4晶闸管的参数12

2.2.5晶闸管的门极伏安特性及主要参数12

2.2.6晶闸管触发电路13

2.2.7晶闸管的保护13

2.3门极可关断（GTO）晶闸管15

2.3.1 GTO晶闸管的结构与工作原理15

2.3.2 GTO晶闸管的特性与主要参数15

2.3.3 GTO晶闸管的门极控制16

2.3.4 GTO晶闸管的缓冲电路17

2.4电力晶体管（GTR）18

2.4.1 GTR的结构18

2.4.2 GTR的参数18

2.4.3二次击穿现象19

2.4.4 GTR的驱动电路19

2.4.5 GTR的缓冲电路20

2.5功率MOS场效应晶体管（P-MOSFET）21

2.5.1 P-MOSFET的结构21

2.5.2 P-MOSFET的工作原理21

2.5.3 P-MOSFET的特性21

2.5.4 P-MOSFET的主要参数23

2.5.5 P-MOSFET的栅极驱动23

2.5.6 P-MOSFET的保护24

2.6绝缘栅双极型晶体管（IGBT）25

2.6.1 IGBT的结构与基本工作原理25

2.6.2 IGBT的基本特性25

2.6.3 IGBT的主要参数26

2.6.4 IGBT的驱动电路27

2.7集成门极换流晶闸管（IGCT）27

2.7.1 IGCT的结构与工作原理27

2.7.2 IGCT的特点28

2.7.3 IGCT变频器29

2.8智能功率模块（IPM）30

2.8.1 IPM的结构30

2.8.2 IPM的主要特点30

2.8.3 IPM选择的注意事项30

本章小结32

习题232

第3章 交-直-交变频技术33

3.1整流电路33

3.1.1不可控整流电路33

3.1.2可控整流电路34

3.2中间电路36

3.2.1滤波电路36

3.2.2制动电路37

3.3逆变电路的工作原理及基本形式38

3.3.1逆变电路的工作原理38

3.3.2逆变电路的基本形式39

3.4 SPWM控制技术40

3.4.1概述40

3.4.2 SPWM控制的基本原理40

3.4.3 SPWM逆变电路的控制方式42

3.4.4 SPWM逆变器的调制方式43

3.4.5 SPWM波形成的方法43

本章小结44

习题344

第4章 交-交变频技术46

4.1单相输出交-交变频电路46

4.1.1电路组成及基本工作原理46

4.1.2感阻性负载时的相控调制47

4.1.3输入输出特性48

4.2三相输出交-交变频电路49

4.2.1公共交流母线进线方式49

4.2.2输出星形联结方式49

4.3矩形波交-交变频50

4.3.1矩形波交-交变频工作原理50

4.3.2换相与换组过程51

本章小结52

习题452

第5章 高（中）压变频器53

5.1高（中）压变频器概述53

5.1.1高（中）压变频器的分类53

5.1.2高（中）压变频调速系统的基本形式53

5.1.3高（中）压变频器的应用54

5.1.4高（中）压变频器的技术要求55

5.2高（中）压变频器的主电路结构56

5.2.1晶闸管电流型变频器56

5.2.2 GTO晶闸管电流型变频器57

5.2.3 IGBT并联多重化PWM电压型变频器57

5.2.4 IGBT三电平高（中）压变频器58

5.2.5五电平高（中）压变频器60

5.2.6 IGBT功率单元多级串联电压型变频器61

5.3高压变频器对电动机的影响及防治措施62

5.3.1输出谐波对电动机的影响及防治措施63

5.3.2输出电压变化率对电动机的影响及防治措施63

5.3.3共模电压对电动机的影响及防治措施63

本章小结64

习题564

第6章 变频器的组成与功能65

6.1变频器的组成及接线端子65

6.1.1变频器的外形65

6.1.2变频器的结构65

6.1.3变频器的外部连接端子68

6.2变频器的主要功能参数及预置73

6.2.1变频器运行前的功能参数预置73

6.2.2变频器的运行功能参数74

6.2.3优化特性功能及预置76

6.2.4变频器的保护功能及预置79

6.3变频器的频率参数及预置81

6.3.1各种基本频率参数81

6.3.2变频器的其他频率参数82

本章小结84

习题684

第7章 变频调速拖动系统85

7.1异步电动机变频调速的原理85

7.1.1异步电动机变频调速工作原理85

7.1.2三相异步电动机的机械特性85

7.1.3三相异步电动机的起动86

7.1.4三相异步电动机的制动86

7.2异步电动机的调速方式87

7.2.1异步电动机的调速87

7.2.2异步电动机的调速方式88

7.3对不同负载类型变频器的选择90

7.3.1恒转矩负载变频器的选择90

7.3.2恒功率负载变频器的选择91

7.3.3二次方律负载变频器的选择92

7.3.4直线律负载变频器的选择93

7.3.5特殊性负载变频器的选择94

本章小结95

习题795

第8章 变频器的控制方式96

8.1 U／f控制96

8.1.1 U／f控制原理96

8.1.2恒U／f控制方式的机械特性96

8.1.3对额定频率fN以下变频调速特性的修正98

8.1.4 U／f控制的功能99

8.2转差频率控制100

8.2.1转差频率控制原理101

8.2.2转差频率控制的系统构成101

8.3矢量控制102

8.3.1直流电动机与异步电动机调速上的差异102

8.3.2矢量控制中的等效变换103

8.3.3直角坐标／极坐标变换105

8.3.4变频器矢量控制的基本思想105

8.3.5使用矢量控制的要求106

8.3.6矢量控制系统的优点和应用范围107

8.4直接转矩控制107

8.4.1直接转矩控制系统107

8.4.2直接转矩控制的优势108

本章小结108

习题8108

第9章 变频调速系统的选择与操作110

9.1变频器的选择110

9.1.1笼型电动机110

9.1.2绕线转子异步电动机112

9.1.3变频器专用电动机112

9.2变频调速系统的主电路及电器选择113

9.2.1断路器115

9.2.2接触器116

9.2.3输入交流电抗器116

9.2.4无线电噪声滤波器117

9.2.5制动电阻及制动单元117

9.2.6直流电抗器118

9.2.7输出交流电抗器119

9.3变频调速系统的控制电路119

9.3.1变频器控制电路的主要组成119

9.3.2正转控制电路119

9.3.3正、反转控制121

9.3.4升速与降速控制122

9.3.5变频与工频切换的控制电路122

9.3.6变频器的程序控制123

9.4外接给定电路125

9.4.1频率给定信号的方式和电路125

9.4.2频率给定线126

9.5变频器与PLC的连接127

9.5.1 PLC与变频器连接时要注意的问题127

9.5.2 PLC与变频器连接实现多档转速控制129

9.6变频器“1控X”切换技术131

9.6.1“1控X”工作过程131

9.6.2“1控3”供水电路原理图131

9.7变频器与PC的通信132

9.7.1计算机与变频器的通信连接132

9.7.2 SB70变频器的通信协议132

9.7.3变频器的数据格式133

9.7.4变频器的波特率133

9.7.5变频器参数编址133

9.7.6通信中的数据类型134

9.7.7通信举例134

本章小结135

习题9135

第10章 变频器的安装与维护136

10.1变频器的储存与安装136

10.1.1变频器的储存136

10.1.2装设场所136

10.1.3使用环境136

10.1.4安装方向与空间137

10.1.5安装方法137

10.1.6接线138

10.2变频器的抗干扰142

10.2.1变频器运行对电网的影响142

10.2.2变频器对电网影响的抑制143

10.2.3变频器对其他设备的干扰及抑制143

10.2.4电网对变频器干扰的防止145

10.3变频器系统的调试146

10.3.1通电前的检查146

10.3.2通电检查146

10.3.3空载试验147

10.3.4带负载测试147

10.4变频器的维护与检查148

10.4.1维护注意事项148

10.4.2日常检查与维护148

10.4.3定期检查149

10.4.4零部件更换149

10.4.5变频器基本检测和测量方法149

10.4.6测量仪表简介150

10.4.7变频器主电路的测量151

10.5变频器的常见故障与处理153

10.5.1变频器常见故障的诊断153

10.5.2变频器事故的处理154

本章小结155

习题10155

第11章 变频器应用实例156

11.1变频调速技术在风机上的应用156

11.1.1风机变频调速驱动机理156

11.1.2风机变频调速系统设计157

11.1.3节能计算160

11.2空气压缩机的变频调速及应用160

11.2.1空气压缩机变频调速机理160

11.2.2空气压缩机加、卸载供气控制方式存在的问题161

11.2.3空气压缩机变频调速控制方式的设计161

11.2.4空气压缩机变频调速控制方式的安装调试165

11.2.5空气压缩机变频调速后的效益165

11.3变频器在供水系统节能中的应用166

11.3.1恒压供水的控制目的166

11.3.2水泵调速节能原理166

11.3.3变频调速恒压供水系统167

11.3.4变频调速恒压供水系统设计169

11.3.5经济效益分析173

11.4中央空调的变频技术及应用174

11.4.1中央空调系统的组成174

11.4.2水泵节能改造的方案176

11.4.3节能分析178

11.5中压变频器在潜油电泵中的应用178

11.5.1潜油电泵传统供电方式的不足178

11.5.2潜油电泵改为变频调速的优点179

11.5.3潜油电泵变频调速改造方案179

11.6矿用提升机变频调速系统181

11.6.1使用矿用提升机系列变频器的优点181

11.6.2矿用提升机变频调速系统的原理181

11.6.3变频调速系统对原调速系统的改造182

11.6.4现场应用情况及运行效果183

11.7变频器在液态物料传输中的应用183

11.7.1液态物料上下传输系统组成及其传输程序183

11.7.2变频器控制液态物料上下传输系统183

11.7.3应用范围及效果185

本章小结185

习题11186

第12章 变频器技术实训187

12.1变频器的基本认识187

12.2变频器的基本参数及预置191

12.3 U／f控制曲线测试192

12.4外端子控制正、反转及点动运行操作193

12.5变频器正、反转运行控制电路的安装与调试194

12.6变频—工频切换电路的安装与调试195

12.7变频器—PLC控制电路的安装与调试196

12.8综合实训198

附录199

附录A 森兰变频器199

附录B 风光变频器213

参考文献221