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目录1

前言1

第1篇 基础1

第1章 电力拖动系统与调速2

1.1　运动模型与基本运动方程2

1.2　系统合转矩4

1.2.1　负载特性4

1.2.2　电动机机械特性5

1.2.3　系统稳定运行条件7

1.3　调速的基本手段8

1.3.1　人为机械特性9

1.3.2　纵向平移型人为机械特性10

本章小结12

第2章 交流异步电动机13

2.1 从直流电动机到交流异步电动机13

2.2　交流异步电动机工作原理14

2.2.1　旋转磁场15

2.2.2　电磁感应17

2.2.3　第一象限固有机械特性19

2.2.4　其他象限固有机械特性20

2.3　构建纵向平移型人为机械特性21

2.3.1　绝对转速差的影响21

2.3.2　主磁通不变时的电压—频率关系23

2.3.3　弱磁与过励磁24

2.4　有效转矩线及扩展概念26

本章小结27

第3章 改变频率和电压的方法28

3.1 交—交变频—调压调出交流波形28

3.2　交—直—交变频——电子换向器逆变30

3.3　脉宽调制逆变原理31

3.3.1　脉宽调制基本原理31

3.3.2　三角载波脉宽调制32

3.3.3　电流跟踪脉宽调制35

3.3.4　电压空间矢量与磁通轨迹36

3.3.5　磁通跟踪脉宽调制38

本章小结39

4.1.1　开关频率问题41

第4章　构成通用变频器41

4.1　构造SPWM逆变器41

4.1.2　电力半导体器件简介42

4.1.3　三相SPWM逆变器结构44

4.2　取得稳定的直流电45

4.3　解决逆功率流的去向46

4.4　变频器的控制电路47

4.5　通用变频器结构49

4.6　成组驱动变频调速系统50

4.7　变频器分类52

本章小结53

第2篇　原理54

5.1　系统的内在联系55

第5章 电力拖动运行分析基础55

5.2　电力拖动系统分析方法56

5.2.1　稳态分析法56

5.2.2　基于自动控制理论的动态分析58

5.3　电力拖动调速指标60

5.3.1　稳态指标60

5.3.2　动态指标62

5.3.3　理想速度曲线64

本章小结65

第6章 U/f控制模式67

6.1　反抗性恒转矩负载的U/f控制67

6.1.1　基本U/f控制模式及运行情况67

6.1.2　电压补偿原理及效果分析70

6.1.3　转矩补偿原理及效果分析72

6.1.4　转差补偿原理及效果分析73

6.2　位能性恒转矩负载的U/f控制75

6.3　二次方转矩负载的U/f控制运行76

6.4　简单闭环及转差频率控制79

本章小结82

第7章 矢量控制模式84

7.1 交流异步电动机的动态模型与矢量变换84

7.1.1　矢量变换关系式85

7.1.2　交流异步电动机动态数学模型87

7.2　矢量控制原理89

7.2.1 异步电动机假想模型和矢量控制原理90

7.2.2　转子磁场定向型矢量控制91

7.2.3　转差频率控制型矢量控制93

7.3　矢量控制运行分析96

7.3.1　矢量控制的动态结构模型96

7.3.2　运行效果仿真分析99

7.4　无速度传感器矢量控制102

本章小结103

第8章　直接转矩控制模式105

8.1　直接转矩控制原理105

8.1.1　定子磁链数学模型105

8.1.2　电磁转矩数学模型106

8.1.3　控制磁链和转矩的手段107

8.2　直接转矩控制结构方案109

8.3　直接转矩控制的转矩控制过程111

8.4　直接转矩控制与矢量控制的比较113

本章小结116

第3篇 设计117

第9章 系统方案设计118

9.1 系统初步方案的确定118

9.1.1 是否需要变频调速——避免先入为主118

9.1.2　弄清运行要求——确定调速方案122

9.1.3　电动机的适用性问题123

9.2　选择变频器127

9.2.1　选择变频器品牌型号127

9.2.2　选择变频器规格128

9.3　方案设计的其他内容130

本章小结131

第10章　系统主电路设计132

10.1　输入输出电路主体功能设计132

10.1.1　保护功能设计132

10.1.2 电源控制及切换功能设计134

10.2　主电路抗干扰措施136

10.2.1　干扰的类型及危害136

10.2.2 电抗器的作用及选择138

10.2.3　主电路其他抗干扰对策140

10.3　制动电路设计142

10.3.1　能耗制动电阻选择143

10.3.2　能耗制动电路设计146

10.3.3 回馈制动的设计原则150

10.4　成组驱动系统的主电路设计151

本章小结153

第11章 系统控制功能设计155

11.1　外部连接的操作控制功能155

11.1.1 系统运行及调速控制的实现155

11.1.2　其他通过控制端子实现的功能160

11.2　由变频器内部设置的控制功能162

11.2.1　基本运行控制功能162

11.2.2　安全保护功能166

11.2.3　特殊控制功能168

11.3　通过通信控制的功能172

11.3.1　通信原理简述172

11.3.2　通过通信实现高性能控制174

11.4　系统控制电路的抗干扰问题178

本章小结181

第12章　成套安装、调试及运行维护182

12.1　成套安装设计182

12.1.1　变频器散热问题的处理182

12.1.2　其他环境适应性问题的处理185

12.1.3　旋转编码器的安装设计187

12.2　调试189

12.2.1　初始上电调试189

12.2.2　空载及负载调试191

12.2.3　系统联合调试及试运行192

12.3.1 日常运行维护193

12.3　运行维护193

12.3.2　故障分析及处理194

本章小结196

第4篇 应用197

第13章　二次方转矩负载应用198

13.1　二次方转矩负载工作特性分析198

13.1.1　风机特性及节能潜力估计198

13.1.2　离心式水泵特性及节能潜力估计201

13.1.3　共母管多泵系统的流体关系203

13.2　调速系统应用特征及示例206

13.2.1 一般应用特征及调速方案206

13.2.2　空调风柜风机调速系统示例208

13.2.3　水位控制调速系统示例211

13.3　共母管恒压供水系统方案及示例213

本章小结218

第14章　位能负载应用219

14.1　位能负载的共性问题219

14.2　起重设备变频调速221

14.2.1　机械冲击情况分析221

14.2.2　起重设备变频调速的价值及调速方案224

14.2.3　塔式抓斗起重机变频调速示例226

14.2.4　起重设备变频调速的操作培训问题232

14.3 电梯及提升机变频调速应用234

14.3.1　应用特征及调速方案234

14.3.2　定位控制原理236

本章小结237

第15章　反抗性恒转矩负载应用238

15.1 恒转矩负载采用变频调速的价值及调速方案238

15.2　一般恒转矩负载应用239

15.3　有速度精度要求的应用及示例240

15.4　有动态性能要求的应用及示例242

15.5　高速运行变频调速应用245

15.6　速度派生参数控制简介247

本章小结249

第16章　有同步运行要求的应用250

16.1　多电动机同步运行概述250

16.1.1 调速性能及同步要求的类型250

16.1.2　同步机构间机械连接的类型252

16.2.1　一台变频器驱动多台电动机——群拖254

16.2　低同步要求的控制手段及示例254

16.2.2　简单比例给定同步控制255

16.3　瞬时速度同步控制手段及示例258

16.4　平均速度同步控制手段及示例261

16.4.1　转矩下垂特性控制功能261

16.4.2　基于转矩控制的负载分配控制263

16.4.3　基于速度控制的张力控制266

16.4.4　角位移同步控制268

16.5 同步运行应用类型及控制手段选择269

本章小结271

第5篇 其他272

17.1.1　原理及结构273

17.1　交—交变频器273

第17章　非通用变频器简介273

17.1.2　交—交变频的矢量控制原理274

17.1.3　交—交变频调速的应用275

17.2　高、中压大容量变频器276

17.2.1　高—低—高间接式高、中压变频器277

17.2.2　高—高直接式高、中压变频器277

17.2.3　高、中压变频调速的应用278

17.3　同步电动机变频调速279

17.3.1　同步电动机自控型变频调速原理279

17.3.2　同步电动机他控型变频调速原理281

17.4　特种变频器简介282

本章小结283

参考文献284