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第1章 变频调速技术概述1

1.1直流电动机及其拖动系统的基础知识回顾1

1.1.1直流电动机的工作原理1

1.1.2直流电动机的励磁方式2

1.1.3直流电动机的机械特性3

1.1.4直流电动机的调速4

1.2三相交流异步电动机及其拖动系统的基础知识回顾5

1.2.1三相异步电动机的基本结构5

1.2.2三相异步电动机的工作原理7

1.2.3旋转磁场的极数9

1.2.4三相异步电动机的运行特点10

1.2.5三相异步电动机的调速10

1.2.6三相异步电动机的机械特性11

1.2.7异步电动机负载的机械特性12

1.2.8异步电动机拖动系统运行状况的分析14

1.2.9异步电动机拖动反抗性恒转矩负载系统的制动15

1.2.10异步电动机拖动位能性恒转矩负载系统的制动17

1.3交流电动机的变频调速技术概述19

1.3.1什么是交流电动机的变频调速技术19

1.3.2交流电动机变频调速技术的主要发展过程19

1.3.3交流电动机的变频器种类19

思考题与习题23

第2章 常用电力电子器件原理及选择24

2.1晶闸管的结构原理及测试24

2.1.1普通晶闸管的结构24

2.1.2晶闸管的工作原理24

2.1.3晶闸管管脚极性的判断和测试26

2.1.4门极可关断晶闸管27

2.2功率晶体管27

2.2.1功率晶体管的结构及工作特点27

2.2.2功率晶体管的主要参数28

2.2.3功率晶体管的选择方法29

2.2.4常用功率晶体管的驱动电路模块30

2.3功率场效应晶体管的结构、工作特点及测试30

2.3.1功率场效应晶体管的结构30

2.3.2功率场效应晶体管的工作特点30

2.3.3功率场效应晶体管的测试31

2.4绝缘栅双极型晶体管的结构与工作特点31

2.4.1绝缘栅双极型晶体管的结构31

2.4.2绝缘栅双极型晶体管的工作特点32

2.5集成门极换流晶闸管的结构与工作特点33

2.5.1集成门极换流晶闸管的结构33

2.5.2集成门极换流晶闸管的工作特点33

2.6 MOS控制晶闸管的结构与工作特点33

2.6.1 MOS控制晶闸管的结构33

2.6.2 MOS控制晶闸管的工作特点34

2.7电力半导体器件的应用特点34

2.8智能电力模块的结构与工作特点35

思考题与习题36

第3章 变频调速原理37

3.1变频调速的基本原理37

3.1.1变频调速系统的控制方式37

3.1.2 PWM控制技术39

3.2通用变频器简介43

3.2.1通用变频器基本结构43

3.2.2变频器的主电路44

3.2.3变频器的其他单元电路48

3.2.4其他相关电路54

3.3 V/f控制型通用变频器55

3.3.1普通控制型V/f通用变频器55

3.3.2具有恒定磁通功能的V/f通用变频器59

3.3.3转速闭环控制的转差频率控制系统60

3.4矢量控制系统通用变频器61

3.4.1矢量控制的基本思路61

3.4.2矢量控制通用变频器举例63

3.5直接转矩控制63

3.5.1 PWM逆变器输出电压的矢量表示63

3.5.2磁通轨迹控制64

3.5.3直接转矩控制系统的实际结构66

3.6高压变频器主电路结构及其控制特点66

3.7我国变频调速技术的发展状况68

3.7.1变频调速技术的发展过程68

3.7.2目前国内主要的产品状况69

3.8变频技术的发展方向69

思考题与习题71

第4章 变频器的选择72

4.1变频器的额定值和性能指标72

4.2变频器的选择74

4.2.1变频器品牌的选择75

4.2.2变频器类型的选择75

4.2.3变频器容量的选择76

4.3电网与变频器的切换82

4.4瞬时停电再启动82

4.5变频器的外围设备及其选择83

4.5.1常规配件的选择83

4.5.2专用配件的选择85

思考题与习题88

第5章 变频调速拖动系统的构建90

5.1变频调速拖动系统的组成90

5.2构建变频调速拖动系统的基本要求90

5.2.1在机械特性方面的要求90

5.2.2在运行可靠性方面的要求91

5.3变频调速时电动机的有效转矩线92

5.3.1有效转矩线的概念92

5.3.2fx≤fN时的有效转矩线92

5.3.3 fx＞fN时的有效转矩线93

5.4恒转矩负载变频调速系统的构建94

5.4.1工作频率范围的选择94

5.4.2调速范围与传动比95

5.4.3电动机和变频器的选择97

5.5恒功率负载变频系统的构建98

5.5.1恒功率负载系统构建的主要问题98

5.5.2电动机和变频器的选择101

5.6平方律负载变频调速系统的构建101

5.6.1平方律负载系统构建的主要问题102

5.6.2平方律负载系统电动机与变频器的选择103

5.7直线律负载变频系统的构建103

5.7.1直线律负载及其特性103

5.7.2直线律负载系统变频器的选择104

5.8对混合特殊性负载变频器的选择104

5.8.1混合特殊性负载及其特性104

5.8.2对混合特殊性负载变频器的选择105

思考题与习题105

第6章 变频技术应用概述106

6.1变频技术的应用106

6.2起升机构的变频调速108

6.2.1起升机构的特点108

6.2.2起升机构对拖动系统的要求110

6.2.3起升机构的变频调速改造110

6.3箱式电梯设备的变频调速113

6.3.1箱式电梯与起升机构的异同113

6.3.2箱式电梯的变频调速114

6.4水泵、风机的变频调速119

6.4.1水泵变频调速节能原理119

6.4.2恒压供水变频调速系统的构成与工作过程121

6.4.3恒压供水系统的应用实例123

6.5中央空调的变频调速124

6.5.1中央空调的构成124

6.5.2对中央空调变频调速系统的基本考虑125

6.5.3对中央空调变频调速系统的另一考虑127

6.6机床的变频调速改造129

6.6.1变频器的选择130

6.6.2变频器的频率给定130

6.6.3变频调速系统的控制电路132

思考题与习题133

第7章 变频器的安装、维护与调试134

7.1三菱FR-A-500系列变频器134

7.1.1变频器的外形与结构136

7.1.2变频器的硬件和软件功能编码140

7.1.3功能预置的几个问题142

7.2变频器的安装与调试常识153

7.2.1变频器的安装153

7.2.2变频器的调试155

7.3变频器的保养和维护159

7.3.1变频器保养维护的重要性及注意事项159

7.3.2变频器的保养维护161

7.4变频器常见故障诊断167

7.4.1关于维修变频器要注意的一些问题167

7.4.2故障报警显示和运行异常处理对策171

7.4.3变频器主板故障176

7.5电磁干扰和射频干扰185

思考题与习题186

第8章 变频器操作实验189

实验一 变频器结构认识与接线189

实验二 变频器的基本操作198

实验三 变频器的PU模式操作204

实验四 变频器的外部操作209

实验五 变频器的组合操作212

实验六 变频器的频率跳变217

实验七 变频器的多段速运行219

实验八 变频器的程序运行223

实验九 变频器与PLC的综合应用230

附录一 三菱FR-A-500变频调速器常用参数表234

附录二 三菱变频器故障报警代码表236

思考题与习题解答240

参考文献269