通用变频器及其应用 第4版 满永奎 等 编 专业科技 文轩网

电气自动化新技术丛书序言
前言
第1章电力电子器件及其应用1
1.1概述1
1.2双极晶体管（BJT）2
1.2.1BJT的发展3
1.2.2BJT的主要参数3
1.2.3BJT的安全工作区5
1.3电力MOS场效应晶体管（MOSFET）6
1.3.1特性及参数6
1.3.2使用注意事项7
1.3.3新材料碳化硅制成的MOSFET器件8
1.4绝缘栅双极型晶体管（IGBT）9
1.4.1IGBT产品简介9
1.4.2IGBT的原理与符号简介9
1.4.3IGBT的主要参数10
1.4.4IGBT的基本特性11
1.4.5IGBT的选择与保护12
1.4.6使用IGBT的注意事项17
1.4.7IGBT安全工作区（SOA）18
1.4.8IGBT的驱动19
1.4.9IGBT的并联运行20
1.4.10高压IGBT24
1.5其他电力半导体器件25
1.5.1门极关断（GTO）晶闸管26
1.5.2场控晶闸管（MCT）27
1.5.3集成门极换向晶闸管(IGCT)28
1.6模块化器件30
1.6.1三垦公司的SCM127xMF系列30
1.6.2安森美半导体公司的SPM系列36
1.6.3PIM模块和PFC功能41
1.7基于宽禁带半导体材料的电力电子器件42
1.7.1碳化硅（SiC）电力电子器件42
1.7.2氮化镓（GaN）电力电子器件43
1.7.3金刚石电力电子器件44
参考文献45
第2章通用变频器的原理47
2.1概述47
2.1.1变频调速概况47
2.1.2通用变频器概况50
2.2变频器的简单原理54
2.2.1变频调速的基本控制方式54
2.2.2变频器的基本构成56
2.3变频器的分类57
2.3.1按直流电源的性质分类57
2.3.2按输出电压调节方式分类59
2.3.3按控制方式分类59
2.3.4按主开关器件分类61
2.4通用变频器中的逆变器及其PWM控制62
2.4.1PWM逆变器62
2.4.2SPWM控制62
2.4.3同步调制与异步调制65
2.4.4谐波分析与输出电压调节66
2.4.5谐波消去法69
2.4.6瞬时电流跟踪控制71
2.5通用变频器中的整流器72
2.5.1二极管整流器72
2.5.2斩控式整流器75
2.6变频器传动中的制动状态82
2.6.1动力制动83
2.6.2回馈制动84
2.6.3采用共用直流母线的多逆变器传动86
2.6.4直流制动88
2.7异步电动机变频调速时的转矩特性89
2.7.1以气隙磁链为参变量的转矩特性90
2.7.2以转子全磁链为参变量的转矩特性93
2.8通用变频器的U/f控制94
2.8.1普通功能型U/f控制通用变频器94
2.8.2高功能型U/f控制通用变频器96
参考文献102
第3章通用变频器构成的调速系统103
3.1使用通用变频器的目的与效益103
3.1.1节能应用104
3.1.2提高生产率109
3.1.3提高产品质量111
3.1.4设备的合理化112
3.1.5适应或改善环境113
3.2使用通用变频器的技术优势113
3.3通用变频器的功能116
3.3.1概述116
3.3.2变频器参数功能的类型119
3.3.3功能设定概述120
3.3.4主要功能的说明120
3.4生产机械的驱动122
3.4.1生产机械的转矩特性124
3.4.2生产机械的起动与制动126
3.5异步电动机的选择129
3.5.1异步电动机形式与容量的选择129
3.5.2负载功率的计算133
3.5.3选用异步电动机时的注意事项135
3.6变频器及其外围设备的选择138
3.6.1通用变频器的标准规格138
3.6.2变频器类型的选择139
3.6.3变频器容量的计算140
3.6.4变频器的外围设备及其选择142
参考文献148
第4章通用变频器的使用与维护149
4.1通用变频器使用的一般知识149
4.1.1通用变频器的铭牌149
4.1.2变频器的结构150
4.1.3电磁兼容性150
4.1.4通用变频器的认证152
4.2通用变频器的安装156
4.2.1变频器的防护等级156
4.2.2变频器的安装环境156
4.2.3安装空间157
4.3通用变频器标准接线与端子功能159
4.3.1基本原理接线图159
4.3.2主电路接线159
4.3.3控制电路接线161
4.3.4制动单元和制动电阻的选择163
4.4变频器的运行163
4.4.1通电前的检查163
4.4.2系统功能的设定164
4.4.3试运行165
4.4.4负载运行165
4.5变频器的某些特殊功能166
4.5.1电动机转矩提升的设定166
4.5.2跳跃频率167
4.5.3瞬时停电再起动168
4.5.4第二电动机功能168
4.5.5火灾模式168
4.6变频器的维护与故障处理168
4.6.1日常维护与检查169
4.6.2变频器本身的保护功能171
4.6.3常见故障检查与处理172
4.7使用变频器时的注意事项176
4.7.1接线与防止噪声时的注意事项176
4.7.2关于输入与输出的注意事项177
4.7.3用于特殊电动机时的注意事项178
4.7.4通用变频器的可靠性179
4.8变频器的测量与实验方法180
4.8.1目前常见的测量仪表181
4.8.2变频器的测量与仪表的选择181
4.8.3输入侧的测量182
4.8.4输出侧的测量183
参考文献184
第5章高性能通用变频器的运行185
5.1高性能通用变频器的结构类型185
5.2高性能通用变频器的控制方法188
5.2.1矢量控制基本原理188
5.2.2采用PWM变频器的矢量控制框图191
5.2.3矢量控制相关概念193
5.2.4电压空间矢量PWM控制（SVPWM）196
5.2.5直接转矩控制（DTC）202
5.3高性能通用变频器的选型与接线208
5.3.1高性能通用变频器选型208
5.3.2主电路接线 208
5.3.3控制电路接线209
5.4高性能通用变频器的系统组态212
5.4.1编程单元212
5.4.2输入输出端子功能的设定213
5.4.3变频器的功能数据组、功能单元块与控制系统结构216
5.4.4矢量控制的系统组态218
5.5高性能通用变频器的功能模块222
5.5.1端子模块TM222
5.5.2电压监控模块VSM223
5.5.3编码器模块SMC/SME223
5.5.4DRIVE-CLiQ集线器模块DMC/DME223
5.6使用高性能变频器时的注意事项223
5.6.1变频器选型时的注意事项 223
5.6.2变频器系统组态时的注意事项224
5.7高性能变频器举例225
5.7.1ABB ACS880系列变频器225
5.7.2三菱FR800变频器 230
5.7.3英泰P2系列变频器231
参考文献232
第6章高压变频器233
6.1高压变频器的结构233
6.1.1高低高方式变频器233
6.1.2高高方式变频器234
6.2电流源型高压变频器235
6.2.1晶闸管电流源型变频器236
6.2.2PWM式电流源型变频器237
6.3三电平电压源型高压变频器239
6.3.1三电平高压变频调速系统主电路241
6.3.2三电平高压变频器基本原理242
6.3.3三电平空间电压矢量控制算法248
6.3.4二极管箝位三电平电路的软开关技术254
6.3.5三电平变频器的派生方案255
6.3.6PWM整流器257
6.4单元串联多电平电压源型高压变频器259
6.4.1单元串联多电平变频器原理259
6.4.2多重化整流电路263
6.4.3多电平移相式PWM控制265
6.4.4其他派生的单元串联式多电平技术方案269
6.5高压变频器的节能应用272
6.5.1泵与风机的主要特性及工作点273
6.5.2泵与风机的变频调速节能原理274
6.5.3泵与风机的变频节能计算276
6.5.4高压变频器调速的意义279
6.6高压变频器的现场应用280
6.6.1TMEIC MVG2高压变频器在丰南高炉电动机起动的应用280
6.6.2TMEIC传动系统在选矿大型磨机系统的应用286
6.6.3TMEIC传动在大型提升机系统的应用291
6.6.4TMEIC公司XL系列五电平电压源型变频器的应用295
参考文献296
第7章通用变频器的应用297
7.1通用变频器在风机水泵负载中的应用297
7.1.1泵的特性分析与节能原理297
7.1.2变频器恒压供水系统298
7.1.3变频器在风机上的应用302
7.2通用变频器在起重设备上的应用306
7.2.1通用变频器在行吊上的应用306
7.2.2通用变频器在塔吊上的应用309
7.2.3通用变频器在桥式起重机上的应用314
7.2.4通用变频器在建筑起重机上的应用315
7.3通用变频器在纺织行业的应用323
7.3.1纺织行业的应用背景323
7.3.2变频器在整经机上的应用323
7.3.3变频器在倍捻机上的应用325
7.3.4变频器在开清棉机上的应用326
7.3.5变频器在细纱机上的应用327
7.3.6纺织专用变频器327
7.4通用变频器在拉丝机行业的应用327
7.4.1拉丝机概述327
7.4.2变频器在水箱式拉丝机上的应用328
7.4.3直进式拉丝机的介绍330
7.5通用变频器在复合机设备上的应用332
7.5.1变频器在常规复合机上的应用332
7.5.2变频器在淋膜机上的应用333
7.6通用变频器在立体车库中的应用335
7.6.1立体车库简介335
7.6.2立体车库的控制系统337
7.6.3变频器在平面移动类车库中的应用337
7.6.4变频器在垂直循环类车库中的应用341
7.6.5变频器在旋转转台上的应用342
7.7通用变频器在抽油机上的应用342
7.7.1变频器在螺杆泵抽油机上的应用343
7.7.2变频器在游梁式抽油机上的应用347
7.7.3变频器在天平式抽油机上的应用351
7.8通用变频器在太阳能农田灌溉中的应用351
7.8.1太阳能供电系统351
7.8.2变频器直流供电及应用353
7.9通用变频器的高频应用356
7.10通用变频器的轴发及DC-DC电源应用357
7.10.1轴带发电机应用357
7.10.2变频器DC-DC电源应用359
7.11通用变频器的其他应用363
7.11.1变频器在棒线材生产线上的应用363
7.11.2通用变频器在叶轮给煤机中的应用367
参考文献371
第8章变频器的通信与网络372
8.1概述372
8.2变频器调速系统通信网络基础373
8.2.1通信网络模型与通信方式373
8.2.2串行通信接口375
8.2.3变频调速系统通信抗干扰技术380
8.3现场总线技术382
8.3.1常用的现场总线种类382
8.3.2现场总线控制系统的特点385
8.4总线控制变频系统386
8.4.1总线控制变频系统的构成386
8.4.2Profibus现场总线技术在输煤系统变频控制中的应用387
8.4.3CC-Link现场总线技术在调和罐变频控制中的应用389
8.4.4DeviceNet总线技术在变频恒压供水控制系统中的应用393
8.4.5Profibus/Modbus总线桥在变频器组中的应用395
8.5PLC控制变频系统396
8.5.1由变频器与西门子PLC组成的控制系统396
8.5.2由变频器与施耐德PLC组成的控制系统401
8.5.3由变频器与台达PLC组成的铣边机床系统405
8.5.4由变频器与欧姆龙PLC组成的动臂吊车控制系统409
8.6变频器的通信与网络方案举例413
8.6.1三菱变频器、PLC和CC-link总线控制系统举例413
8.6.2 西门子S7-300 PLC和变频器的液位控制系统举例417
8.6.3西门子PLC与变频器间的Profibus现场总线通信举例419
8.6.4西门子变频器G120与1513 PLC间的ProfiNet通信举例422
参考文献432
部分模块生产厂家和变频器生产厂家简介434