变频调速技术基础教程

本书共分九章，主要内容包括变频器的基础结构和工作原理、电力电子器件、电动机的运行和负载、变频调速系统的控制与数字化、变频器对周边电气设备的影响及对策、通用变频器及其应用、同步电动机的变频调速、智能控制及其在变频调速系统中的应用，概括了变频调速技术的全部内容。

前言

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

• 课程资源

《变频调速技术》配有Abook数字课程，该课程包括电子教案、演示文稿、习题参考答案、教学动画、电工电子元器件、工作现场实录等内容 。