變頻調速技術基礎教程（第2版）

內容簡介

本書共分九章，主要內容包括變頻器的基礎結構和工作原理、電力電子器件、電動機的運行和負載、變頻調速系統的控制與數位化、變頻器對周邊電氣設備的影響及對策、通用變頻器及其套用、同步電動機的變頻調速、智慧型控制及其在變頻調速系統中的套用，概括了變頻調速技術的全部內容。

圖書目錄

前言

緒論1

一、歷史滄桑話調速1

二、一枝獨秀——變頻調速2

三、變頻調速系統概述5

四、變頻調速的訂蒸發展過程7

五、變頻調速技術的主要內容8

第一章變頻器的基本結構和工作原理10

一、交直交電壓型變頻器10

(一)工作原理10

(二)電壓型三相變頻器分類14

二、正弦波辯全汽脈寬調製（SPWM）17

(一) 諧波的影響17

(二)PWM變頻器18

(三) SPWM 波形成的方法20

(四) SPWM的優點22

(五) 採用SPWM應注意的問題22

三、空間矢量脈寬調製（SVPWM）23

(一) 定義與調製原理23

(二)電壓矢量切換方式與磁鏈軌跡23

四、對稱調製模式27

五、交直交電流型變頻器28

(一) 強迫換相式逆變器28

(二)輸出濾波器換相式逆變器拜虹驗30

(三)自換相式逆變器31

六、交交變頻器31

(一)概述31

(二) 交交變頻器的基本結構33

(三)交交變頻器的工作原理33

(四)交交變頻器的運行方式36

(五) 換相及觸發脈衝產生原理38

習題及思考題42

第二章電力電子器件43

一、概述43

二、變頻器對電力電子器件的要求45

三、二極體46

四、開關器件及其驅動、保護電路46

(一)晶閘管（SCR）46

(二)門極關斷（GTO）晶閘管47

(三)大功率電晶體(GTR、BJT)50

(四)功率MOS場效應電晶體（MOSFET）52

(五)絕緣柵雙極型電晶體（IGBT）53

(六)智慧型功率模組（IPM）56

(七)集成乎鴉歡門極換流晶閘管（IGCT）58

(八)MOS控制晶閘管（MCT）59

(九)注入增強柵電晶體（IECT）60

(十)靜電感應電晶體（SIT）60

(十一)靜電感應晶閘管（SITH）61

(十二)碳化矽(SiC)功率器件62

五、開關器件串並聯技術62

(一)晶閘管的串並聯62

(二)GTO晶閘管的串並聯64

(三)MOSFET的串並聯65

(四)GTR的串並聯65

(五)IGBT的串並聯66

(六)IGCT的串聯67

習題及思考題67

第三章電動機的運行和負載69

一、異步電動機的運轉狀態與控制69

(一)起動69

（二）升速和調速71

（三）降速和制動72

(四)反轉、四象限運行73

二、變頻調速電動機的機械特性74

(一)恆U1/f1運行方式的機械特性74

(二)恆最大轉矩Mm運行方式的機械特性76

三、電動機的負載76

(一)恆轉矩負載78

(二) 降轉矩負載 78

(三) 恆功率負載79

四、主要負載的特徵與變頻傳動80

(一) 風機、泵類80

(二)工具機82

(三)卷取機84

(四)注塑機85

(五)軋鋼系統86

(六) 機車牽引87

(七)提升機械89

(八)家用電器90

習題及思考題91

第四章變頻調速系統的控制與數位化92

一、變頻調速的主要技術指標92

二、開環控制93

三、閉環控制94

（一）轉差頻率控制94

（二）矢量變換控制97

(三)直接轉矩控制(DTC)103

四、數字控制108

(一)大規模積體電路與套用108

(二)計算機的套用112

習嬸拜估題及思考題119

第五章變頻器對周邊電氣設備的影響及對策120

一、輸入側諧波的影響和對策120

(一)產生的原因及影響120

(二)消除污染的對策122

(三)功率因數問題127

二、輸出側諧波影響的對策127

(一)輸出波形的諧波分量128

(二) 諧波等效電路與諧波電流計算128

(三)諧波損耗與電動機效率129

(四)諧波轉矩131

(五)消除輸出諧波影響的對策133

三、電波噪聲的產生及電磁兼容(EMC)134

(一) 傳導噪聲及其對策135

(二)輻射噪聲及其對策135

(三) 感應噪聲及其對策135

四、共模電壓及對策136

五、變頻器的可靠循屑台組性譽她主戰137

習題及思考題139

第六章通用變頻器及其套用140

一、通用變頻器概述140

二、通用變頻器的功能與使用141

(一)結構與功能141

(二)主要功能的設定144

(三)保護、自診斷、顯示及報警系統148

(四)選用件功能與使用149

三、通用變頻器套用實例151

（一）變頻器在水泵和風機傳動中的套用151

(二)變頻器在機車牽引中的套用156

(三)變頻器在陶瓷生產中的套用157

(四)在冶金起重設備中的套用160

四、變頻傳動電氣系統的配電與控制設備165

(一)變壓器165

(二)高壓斷路器及選擇166

(三)熔斷路168

(四)低壓斷路器169

(五)電磁接觸器169

(六)過載繼電器170

(七)可程式序控制器（PLC）簡介171

習題及思考題174

第七章高壓變頻器及其套用175

一、概述175

二、高低高方式高壓變頻器176

三、高高方式高壓變頻器179

（一）開關器件串聯高壓變頻器179

（二）鉗位式多電平高壓變頻器182

四、高低方式高壓變頻器——功率單元串聯高壓變頻器196

（一）功率單元串聯變頻器的結構與原理196

（二）功率單元串聯變頻器分類198

（三）故障處理技術204

（四）功率單元串聯變頻器的優點206

（五）功率單元串聯變頻器的套用實例——水泥行業中的典型套用208

習題及思考題210

第八章同步電動機的變頻調速211

一、概述211

二、同步電動機的起動212

三、同步電動機的調速215

（一）他控式變頻調速系統216

（二）自控式變頻調速系統217

四、同步電動機調速的控制222

（一）轉速電流雙閉環反饋控制222

（二）同步電動機調速系統的矢量控制224

習題及思考題227

第九章智慧型控制及其在變頻調速系統中的套用228

一、智慧型控制228

二、模糊控制與套用[29,30]229

（一）概述229

（二）模糊集合與輸入量模糊化231

（三）知識庫與模糊控制規則235

（四）模糊推理237

（五）解模糊化240

（六）模糊控制轉差頻率控制系統241

三、神經網路控制與套用[29，30]245

（一）人工神經網路概述245

（二）神經網路的分類與基本模型247

（三）神經網路的學習方法249

（四）BP神經網路251

（五）反饋型神經網路255

（六）神經網路控制套用實例——CPN（CounterPropagation Network）

反向傳播神經網路法在SVPWM技術中的套用257

四、遺傳算法與套用260

（一）概述260

（二）遺傳算法的基本內容262

（三）遺傳算法的基本運算過程264

（四）遺傳算法的特點265

（五）遺傳算法在電梯群控系統的套用266

習題及思考題271

附錄272

參考文獻274

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