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第1章 变频器的认识1

1.1 变频器概述1

1.1.1 变频器的发展1

1.1.2 变频器的分类3

1.1.3 变频器的应用5

1.2 异步电动机变频调速原理6

1.2.1 异步电动机变频调速机理6

1.2.2 三相异步电动机的机械特性6

1.2.3 三相异步电动机的变频起动7

1.2.4 三相异步电动机的变频制动7

1.3 变频器的结构与主要技术参数8

1.3.1 变频器的外形8

1.3.2 变频器的基本原理结构9

1.3.3 变频器的铭牌12

1.3.4 主要技术参数12

本章小结13

习题113

第2章 变频器常用电力电子器件14

2.1 功率二极管14

2.1.1 功率二极管的结构与伏安特性14

2.1.2 功率二极管的主要参数15

2.1.3 功率二极管的选用15

2.1.4 功率二极管的分类16

2.2 晶闸管16

2.2.1 晶闸管的结构16

2.2.2 晶闸管的导通和阻断控制17

2.2.3 晶闸管的阳极伏安特性17

2.2.4 晶闸管的参数18

2.2.5 晶闸管的门极伏安特性及主要参数18

2.2.6 晶闸管触发电路19

2.2.7 晶闸管的保护19

2.3 门极可关断（GTO）晶闸管21

2.3.1 GTO晶闸管的结构与工作原理21

2.3.2 GTO晶闸管的特性与主要参数21

2.3.3 GTO晶闸管的门极控制22

2.3.4 GTO晶闸管的缓冲电路23

2.4 电力晶体管（GTR）24

2.4.1 GTR的结构24

2.4.2 GTR的参数24

2.4.3 二次击穿现象25

2.4.4 GTR的驱动电路25

2.4.5 GTR的缓冲电路26

2.5 功率MOS场效应晶体管（P-MOSFET）27

2.5.1 P-MOSFET的结构27

2.5.2 P-MOSFET的工作原理27

2.5.3 P-MOSFET的特性27

2.5.4 P-MOSFET的主要参数29

2.5.5 P-MOSFET的栅极驱动29

2.5.6 P-MOSFET的保护30

2.6 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）31

2.6.1 IGBT的结构与基本工作原理31

2.6.2 IGBT的基本特性31

2.6.3 IGBT的主要参数32

2.6.4 IGBT的驱动电路33

2.7 集成门极换流晶闸管（IGCT）33

2.7.1 IGCT的结构与工作原理33

2.7.2 IGCT的特点34

2.7.3 IGCT变频器35

2.8 智能功率模块（IPM）36

2.8.1 IPM的结构36

2.8.2 IPM的主要特点36

2.8.3 IPM选择的注意事项36

本章小结38

习题238

第3章 交-直-交变频技术39

3.1 整流电路39

3.1.1 不可控整流电路39

3.1.2 可控整流电路40

3.2 中间电路42

3.2.1 滤波电路42

3.2.2 制动电路43

3.3 逆变电路44

3.3.1 逆变电路的工作原理44

3.3.2 逆变电路的基本形式45

3.4 SPWM控制技术46

3.4.1 概述46

3.4.2 SPWM控制的基本原理46

3.4.3 SPWM逆变电路的控制方式48

3.4.4 SPWM逆变器的调制方式49

本章小结49

习题350

第4章 交-交变频技术51

4.1 单相输出交-交变频电路51

4.1.1 电路组成及基本工作原理51

4.1.2 感阻性负载时的相控调制52

4.1.3 输入输出特性53

4.2 三相输出交-交变频电路54

4.2.1 公共交流母线进线方式54

4.2.2 输出星形联结方式54

本章小结55

习题455

第5章 高（中）压变频器56

5.1 高（中）压变频器概述56

5.1.1 高（中）压变频器的分类56

5.1.2 高（中）压变频调速系统的基本形式57

5.1.3 高（中）压变频器的应用57

5.1.4 高（中）压变频器的技术要求58

5.2 高（中）压变频器的主电路结构59

5.2.1 晶闸管电流型变频器59

5.2.2 GTO晶闸管电流型变频器60

5.2.3 IGBT并联多重化PWM电压型变频器61

5.2.4 IGBT三电平高（中）压变频器61

5.2.5 五电平高（中）压变频器63

5.3 风光JD-BP37/38系列高压变频器简介64

5.3.1 JD-BP37/38系列高压变频器的系统结构64

5.3.2 JD-BP37/38系列高压变频器的柜体结构66

5.3.3 高压变频器的运行操作方式67

5.4 高压变频器对电动机的影响及防治措施68

5.4.1 输出谐波对电动机的影响及防治措施68

5.4.2 输出电压变化率对电动机的影响及防治措施68

5.4.3 共模电压对电动机的影响及防治措施69

本章小结69

习题569

第6章 变频器的接线端子与功能参数71

6.1 变频器的外部连接端子71

6.1.1 主电路端子72

6.1.2 控制板端子及跳线72

6.1.3 控制端子的配线74

6.2 变频器的主要功能参数及预置75

6.2.1 变频器运行模式功能参数75

6.2.2 变频器的运行功能参数76

6.2.3 优化特性功能参数79

6.2.4 变频器的保护功能参数82

6.3 变频器的频率参数及预置83

6.3.1 各种基本频率参数84

6.3.2 变频器的其他频率参数85

本章小结86

习题687

第7章 变频器的控制方式88

7.1 U/f控制88

7.1.1 U/f控制原理88

7.1.2 恒U/f控制方式的机械特性89

7.1.3 对额定频率fN以下变频调速特性的修正91

7.1.4 U/f控制的功能92

7.2 转差频率控制94

7.2.1 转差频率控制原理94

7.2.2 转差频率控制的系统构成94

7.3 矢量控制95

7.3.1 直流电动机与异步电动机调速上的差异95

7.3.2 矢量控制中的等效变换96

7.3.3 直角坐标／极坐标变换98

7.3.4 变频器矢量控制的基本思想98

7.3.5 使用矢量控制的要求99

7.3.6 矢量控制系统的优点和应用范围100

7.4 直接转矩控制100

7.4.1 直接转矩控制系统101

7.4.2 直接转矩控制的优势101

本章小结101

习题7102

第8章 变频调速系统的选择与操作103

8.1 变频器的选择103

8.1.1 变频器电压等级的选择103

8.1.2 变频器容量的选择103

8.1.3 依据电动机的类型选用变频器104

8.1.4 依据电动机的运行方式选择变频器107

8.1.5 依据负载的机械特性选择变频器108

8.1.6 变频器控制方式的选择113

8.2 变频调速系统的主电路及电器选择113

8.2.1 断路器114

8.2.2 接触器115

8.2.3 传感器116

8.2.4 输入交流电抗器117

8.2.5 电源滤波器118

8.2.6 制动电阻及制动单元119

8.2.7 直流电抗器120

8.2.8 输出交流电抗器120

8.3 变频调速系统的控制电路121

8.3.1 变频器控制电路的主要组成121

8.3.2 正转控制电路121

8.3.3 正、反转控制123

8.3.4 升速与降速控制124

8.3.5 变频与工频切换的控制电路124

8.4 变频器的程序控制125

8.4.1 利用变频器的编程功能进行程序控制125

8.4.2 多挡转速控制电路126

8.4.3 简易PLC运行功能126

8.5 外接给定信号127

8.5.1 频率给定信号的种类127

8.5.2 选择给定方法的一般原则128

8.5.3 频率给定线128

8.6 变频器与PLC的连接129

8.6.1 PLC概述129

8.6.2 PLC与变频器连接时要注意的问题131

8.6.3 PLC与变频器连接实现多挡转速控制133

8.7 变频器“1控X”切换技术135

8.7.1 “1控X”工作过程135

8.7.2 “1控3”供水电路原理图135

8.8 变频器与PC的通信136

8.8.1 计算机与变频器的通信连接136

8.8.2 SB70变频器的通信协议137

8.8.3 变频器的数据格式137

8.8.4 变频器的波特率137

8.8.5 变频器参数编址137

8.8.6 通信中的数据类型138

8.8.7 通信举例138

本章小结139

习题8139

第9章 变频器的安装与维护141

9.1 变频器的储存与安装141

9.1.1 变频器的储存141

9.1.2 装设场所141

9.1.3 使用环境141

9.1.4 变频器安装对电源的要求142

9.1.5 安装方向与空间142

9.1.6 安装方法143

9.1.7 接线143

9.2 变频器的抗干扰147

9.2.1 变频器运行对电网的影响147

9.2.2 变频器对电网影响的抑制149

9.2.3 变频器对其他设备的干扰及抑制149

9.2.4 电网对变频器干扰的防止150

9.3 变频器的接地与防雷151

9.3.1 变频器的接地151

9.3.2 变频器的防雷152

9.4 变频器系统的调试152

9.4.1 通电前的检查152

9.4.2 通电检查153

9.4.3 空载试验153

9.4.4 带负载测试154

9.5 变频器的维护与检查155

9.5.1 维护注意事项155

9.5.2 日常检查与维护155

9.5.3 定期检查155

9.5.4 零部件更换156

9.5.5 变频器基本检测和测量方法156

9.5.6 测量仪表简介157

9.5.7 变频器主电路的测量158

9.6 变频器的常见故障与处理160

9.6.1 变频器常见故障诊断160

9.6.2 变频器故障的处理163

本章小结164

习题9164

第10章 变频器应用实例165

10.1 变频调速技术在风机上的应用165

10.1.1 风机变频调速驱动机理165

10.1.2 风机变频调速系统设计166

10.1.3 节能计算169

10.2 空气压缩机的变频调速及应用169

10.2.1 空气压缩机变频调速机理169

10.2.2 空气压缩机加、卸载供气控制方式存在的问题170

10.2.3 空气压缩机变频调速控制方式的设计171

10.2.4 空气压缩机变频调速控制方式的安装调试174

10.2.5 空气压缩机变频调速后的效益175

10.3 变频器在供水系统节能中的应用175

10.3.1 恒压供水的控制目的175

10.3.2 水泵调速节能原理176

10.3.3 变频调速恒压供水系统176

10.3.4 变频调速恒压供水系统设计178

10.3.5 经济效益分析183

10.4 中央空调系统的变频技术及应用184

10.4.1 中央空调系统的组成184

10.4.2 水泵节能改造的方案185

10.4.3 节能分析187

10.5 中压变频器在潜油电泵中的应用188

10.5.1 潜油电泵传统供电方式的不足188

10.5.2 潜油电泵改为变频调速的优点188

10.5.3 潜油电泵变频调速改造方案189

10.6 矿用提升机变频调速系统191

10.6.1 使用矿用提升机系列变频器的优点191

10.6.2 矿用提升机变频调速系统的原理191

10.6.3 变频调速系统对原调速系统的改造192

10.6.4 现场应用情况及运行效果192

10.7 变频器在液态物料传输中的应用192

10.7.1 液态物料上下传输系统组成及其传输程序193

10.7.2 变频器控制液态物料上下传输系统193

10.7.3 应用范围及效果195

本章小结195

习题10195

第11章 变频器技术实训197

11.1 变频器的基本操作197

11.2 变频器运行操作模式及基本参数设置201

11.3 U/f控制曲线测试202

11.4 外端子控制正、反转及点动运行操作203

11.5 变频器正、反转运行控制电路安装与调试205

11.6 变频—工频切换电路安装与调试206

11.7 变频器—PLC控制电路安装与调试207

11.8 综合实训209

附录210

附录A 森兰变频器210

附录B 风光变频器224

参考文献232