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第1章 交流调速概述1

1．1交流调速概况1

1．1．1交流调速的发展1

1．1．2交流调速方法1

1．1．3交流调速系统的发展趋势2

1．1．4交流调速的主要应用领域3

1．2交流调速系统介绍4

1．2．1变极调速4

1．2．2变转差率调速4

1．2．3变频调速7

1．3异步电动机变频调速的基本控制方式7

1．3．1变频调速的基本要求7

1．3．2变频调速的基本控制方式7

本章小节10

习题11

第2章 电力电子器件及应用12

2．1普通晶闸管及其应用12

2．1．1晶闸管的结构与工作原理12

2．1．2晶闸管的特性13

2．1．3晶闸管的主要参数14

2．1．4晶闸管的触发电路14

2．1．5晶闸管的串并联15

2．1．6晶闸管的应用和保护16

2．2门极可关断晶闸管（GTO）及其应用16

2．2．1 GTO的结构与工作原理16

2．2．2 GTO的主要参数特性18

2．2．3 GTO的门极驱动电路19

2．2．4 GTO的应用22

2．3功率晶体管（GTR）及其应用22

2．3．1 功率晶体管的开关特性22

2．3．2 GTR的驱动电路23

2．3．3 GTR的保护电路24

2．4功率MOS场效应晶体管（功率MOSFET）25

2．4．1功率MOSFET的结构及工作原理25

2．4．2功率MOSFET主要参数26

2．4．3功率MOSFET的特性26

2．4．4功率MOSFET的驱动电路27

2．4．5功率MOSFET的保护技术30

2．5绝缘栅双极晶体管（IGBT）及其应用31

2．5．1 IGBT的基本结构和基本原理31

2．5．2 IGBT的特性31

2．5．3 IGBT的擎住效应与安全工作区33

2．5．4 IGBT的驱动与保护技术34

2．6 MOS控制晶闸管（MCT）39

2．6．1 MCT的结构原理及工作特性39

2．6．2 MCT与其他器件的比较41

2．7功率集成电路（PIC）41

2．7．1 PIC技术42

2．7．2智能功率模块（IPM）43

本章小节44

习题44

第3章 交-直-交变频调速系统46

3．1交-直-交变频器的基本电路46

3．1．1交-直-交电压型变频器46

3．1．2交-直-交电流型变频器49

3．2脉宽调制（PWM）型变频器50

3．2．1交-直部分50

3．2．2直-交部分51

3．2．3制动电阻和制动单元52

3．3谐振型变频器53

3．3．1谐振直流环节逆变器的基本原理53

3．3．2谐振直流环节逆变电路举例54

3．4转差频率控制的转速闭环变频调速系统57

3．4．1转差频率控制的基本思想57

3．4．2 Φm恒定对定子电流的控制要求57

3．4．3转差频率控制的转速闭环变频调速系统58

本章小节59

习题60

第4章 脉宽调制（PWM）技术61

4．1 PWM型变频器的工作原理61

4．1．1 PWM型变频器的基本控制方式61

4．1．2简单的PWM型变频器工作原理63

4．1．3单极性正弦波PWM调制原理64

4．1．4双极性正弦波PWM调制原理64

4．2 PWM的控制模式及实现65

4．2．1 SPWM逆变器的同步调制和异步调制65

4．2．2 SPWM的控制模式及其实现67

4．3 PWM脉冲的生成方法74

4．3．1完全由模拟电路生成74

4．3．2用于SPWM控制的专用芯片及微处理器74

本章小节81

习题81

第5章 交-交变频调速系统82

5．1交-交变频器的基本原理82

5．1．1交-交变频器的工作原理82

5．1．2运行方式83

5．1．3主电路形式84

5．2交-交变频器的基本类型86

5．2．1正弦电压波交-交变频器86

5．2．2正弦电流波交-交变频器87

5．3交-交变频调速系统的应用88

本章小节89

习题90

第6章 矢量变换控制技术91

6．1矢量变换控制的基本概念91

6．1．1矢量变换控制的基本思想91

6．1．2矢量变换控制系统的构想92

6．2矢量变换控制的异步电动机数学模型93

6．2．1异步电动机动态数学模型的性质93

6．2．2三相异步电动机的多变量非线性数学模型93

6．2．3三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型95

6．3交流电动机矢量变换变频调速系统97

6．3．1矢量控制基本方程式97

6．3．2磁链开环转差控制的矢量控制系统98

6．3．3转速磁链闭环控制的电流滞环型PWM变频调速系统99

6．4基于DSP的高性能矢量控制系统100

6．4．1矢量控制系统的控制原理100

6．4．2系统组成及功能实现101

6．4．3系统软件设计101

本章小节102

习题102

第7章 绕线异步电动机串级调速系统103

7．1串级调速的原理及基本类型103

7．1．1串级调速的原理103

7．1．2串级调速的基本运行状态及其功率传递关系104

7．1．3调速系统的基本类型106

7．2串级调速系统的机械特性107

7．2．1串级调速系统的转子整流器的工作状态107

7．2．2串级调速系统的调速特性109

7．2．3异步电动机在串级调速时的机械电磁转矩特性110

7．3串级调速系统的效率和功率因数111

7．3．1串级调速系统的效率111

7．3．2串级调速系统的功率因数及其改善途径112

7．4串级调速的闭环控制系统114

7．4．1双闭环串级调速系统的组成114

7．4．2双闭环串级调速系统的动态结构图114

7．5超同步串级调速系统116

7．5．1超同步串级调速的工作原理116

7．5．2超同步串级调速系统的再生制动117

7．5．3超同步串级调速系统的优点118

7．6串级调速系统应用举例118

7．6．1 TJC系列串级调速装置118

7．6．2单片机控制的串级调速系统举例121

本章小节122

习题123

第8章 无换向器电动机调速系统124

8．1无换向器电动机的工作原理124

8．1．1同步电动机与异步电动机的区别124

8．1．2同步电动机变频调速系统的分类124

8．1．3无换向器电动机的类型125

8．1．4无换向器电动机的工作原理125

8．1．5无换向器电动机的转子位置检测器127

8．2无换向器电动机的换流129

8．2．1反电动势自然换流法129

8．2．2电流断续换流法130

8．2．3电源换流法130

8．2．4强迫换流131

8．3无换向器电动机的基本特性131

8．3．1无换向器电动机的调速特性131

8．3．2无换向器电动机的转矩特性132

8．3．3无换向器电动机的机械特性132

8．3．4无换向器电动机的过载能力132

8．4无换向器电动机调速控制系统133

8．4．1无换向器电动机的控制方案133

8．4．2无换向器电动机调速系统133

8．4．3晶体管式无换向器电动机调速控制系统134

本章小节135

习题135

第9章 交流调速的应用136

9．1变频器的选择与使用136

9．1．1变频器的标准规格136

9．1．2变频器类型的选择141

9．1．3变频器容量的选择142

9．1．4变频器外部设备及其选择144

9．2变频器的抗干扰技术145

9．2．1对变频器输入侧干扰145

9．2．2防止变频器输入侧干扰的对策147

9．2．3对变频器输出侧干扰的防止149

9．3变频器的应用举例150

9．3．1交流变频调速在空调中的应用150

9．3．2变频调速在恒压供水系统中的应用154

9．3．3工业锅炉燃烧过程的变频调速系统157

9．3．4印染机械多电机同步调速系统160

9．4电气牵引技术163

9．4．1变频调速机车的特点163

9．4．2变频调速机车主电路163

9．4．3电流型逆变器163

9．4．4国外交流传动机车与高速电力机车的发展164

本章小节165

习题165

参考文献166