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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

1.3.4变频电机23

习题125

第2章 常用电力电子器件原理及选择27

2.1晶闸管的结构原理及测试27

2.1.1普通晶闸管的结构27

2.1.2晶闸管的工作原理27

2.1.3晶闸管的伏安特性29

2.1.4晶闸管管脚极性的判断和测试30

2.1.5门极可关断晶闸管31

2.2功率晶体管31

2.2.1功率晶体管的结构及工作特点31

2.2.2功率晶体管的主要参数32

2.2.3功率晶体管的选择方法33

2.2.4常用功率晶体管的驱动电路模块34

2.3功率场效应晶体管的结构、工作特点及测试34

2.3.1功率场效应晶体管的结构34

2.3.2功率场效应晶体管的工作特点34

2.3.3功率场效应晶体管的测试35

2.4绝缘栅双极型晶体管的结构与工作特点36

2.4.1绝缘栅双极型晶体管的结构36

2.4.2绝缘栅双极型晶体管的工作特点36

2.5集成门极换流晶闸管的结构与工作特点37

2.5.1集成门极换流晶闸管的结构37

2.5.2集成门极换流晶闸管的工作特点37

2.6 MOS控制晶闸管的结构与工作特点37

2.6.1 MOS控制晶闸管的结构37

2.6.2 MOS控制晶闸管的工作特点38

2.7电力半导体器件的应用特点38

2.8智能电力模块的结构与工作特点39

习题240

第3章 变频调速原理42

3.1变频调速的基本原理42

3.1.1变频调速系统的控制方式42

3.1.2 PWM控制技术44

3.2通用变频器简介49

3.2.1通用变频器基本结构49

3.2.2变频器的主电路50

3.2.3变频器的其他单元电路53

3.2.4其他相关电路59

3.3 U/f控制型通用变频器60

3.3.1普通控制型U/f通用变频器60

3.3.2具有恒定磁通功能的U/f通用变频器64

3.3.3转速闭环控制的转差频率控制系统65

3.4矢量控制系统通用变频器66

3.4.1矢量控制的基本思路66

3.4.2矢量控制通用变频器举例68

3.5直接转矩控制68

3.5.1 PWM逆变器输出电压的矢量表示68

3.5.2磁通轨迹控制69

3.5.3直接转矩控制系统的实际结构71

3.6高压变频器主电路结构及其控制特点71

3.7我国变频调速技术的发展状况73

3.7.1变频调速技术的发展过程73

3.7.2目前国内主要的产品状况74

3.8变频技术的发展方向75

习题376

第4章 变频器的选择78

4.1变频器的额定值和性能指标78

4.2变频器的选择80

4.2.1变频器品牌的选择81

4.2.2变频器控制方式的选择81

4.2.3变频器滤波方式的选择82

4.2.4变频器容量的选择83

4.3电网与变频器的切换89

4.4瞬时停电再启动89

4.5变频器的外围设备及其选择90

4.5.1常规配件的选择90

4.5.2专用配件的选择92

习题495

第5章 变频调速拖动系统的构建97

5.1变频调速拖动系统的组成97

5.2构建变频调速拖动系统的基本要求97

5.2.1在机械特性方面的要求97

5.2.2在运行可靠性方面的要求98

5.3变频调速时电动机的有效转矩线99

5.3.1有效转矩线的概念99

5.3.2 fx≤fN时的有效转矩线99

5.3.3 fx＞fN时的有效转矩线100

5.4恒转矩负载变频调速系统的构建101

5.4.1工作频率范围的选择101

5.4.2调速范围与传动比102

5.4.3电动机和变频器的选择104

5.5恒功率负载变频系统的构建105

5.5.1恒功率负载系统构建的主要问题105

5.5.2电动机和变频器的选择108

5.6平方律负载变频调速系统的构建108

5.6.1平方律负载系统构建的主要问题109

5.6.2平方律负载系统电动机与变频器的选择110

5.7直线律负载变频系统的构建110

5.7.1直线律负载及其特性110

5.7.2直线律负载系统变频器的选择111

5.8对混合特殊性负载变频器的选择111

5.8.1混合特殊性负载及其特性111

5.8.2对混合特殊性负载变频器的选择112

习题5112

第6章 变频技术应用概述113

6.1变频技术的应用113

6.2起升机构的变频调速115

6.2.1起升机构的特点115

6.2.2起升机构对拖动系统的要求117

6.2.3起升机构的变频调速改造118

6.3箱式电梯设备的变频调速120

6.3.1箱式电梯与起升机构的异同120

6.3.2箱式电梯的变频调速121

6.4水泵、风机的变频调速126

6.4.1水泵变频调速节能原理126

6.4.2恒压供水变频调速系统的构成与工作过程128

6.4.3恒压供水系统的应用实例130

6.5中央空调的变频调速131

6.5.1中央空调的构成131

6.5.2对中央空调变频调速系统的基本考虑132

6.5.3对中央空调变频调速系统的另一考虑134

6.6机床的变频调速改造136

6.6.1变频器的选择137

6.6.2变频器的频率给定137

6.6.3变频调速系统的控制电路139

习题6140

第7章 变频器的安装、维护与调试142

7.1三菱FR-A-500系列变频器142

7.1.1变频器的外形与结构144

7.1.2变频器的硬件和软件功能编码148

7.1.3功能预置的几个问题150

7.2变频器的安装与调试常识161

7.2.1变频器的安装161

7.2.2变频器的调试163

7.3变频器的保养和维护167

7.3.1变频器保养维护的重要性及注意事项167

7.3.2变频器的保养维护169

7.4变频器常见故障诊断175

7.4.1关于维修变频器要注意的一些问题175

7.4.2故障报警显示和运行异常处理对策179

7.4.3变频器主板故障184

7.5电磁干扰和射频干扰193

习题7194

第8章 变频器操作实验197

实验一 变频器结构认识与接线197

实验二 变频器的基本操作206

实验三变频器的PU模式操作212

实验四 变频器的外部操作217

实验五 变频器的组合操作220

实验六 变频器的频率跳变225

实验七 变频器的多段速运行227

实验八 变频器的程序运行231

实验九 变频器与PLC的综合应用238

附录一 三菱FR-A-500变频调速器常用参数表242

附录二 三菱变频器故障报警代码表245

习题解答248

参考文献277