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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