《电气自动化新技术丛书》序言

前言
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第1章 电力半导体器件及应用……………………………………………………………1
1.1 概述……………………………………………………………………………………1
1.2 双极晶体管(BJT) ……………………………………………………………………2
1.2.1 BJT的发展………………………………………………………………………… 2
1.2.2 BJT的主要参数…………………………………………………………………… 4
1.2.3 BJT的安全工作区………………………………………………………………… 6
1.2.4 BJT的驱动………………………………………………………………………… 8
1.2.5 BJT的保护…………………………………………………………………………11
1.2.6 BJT的并联运行……………………………………………………………………14
1.2.7 BJT的选择…………………………………………………………………………19
1.2.8 散热器的设计…………………………………………………………………… 21
1.3 绝缘栅双极晶体管(IGBT)………………………………………………………… 24
1.3.1 IGBT产品介绍 ……………………………………………………………………25
1.3.2 IGBT的构造说明 …………………………………………………………………25
1.3.3 IGBT的主要参数及基本特性 ……………………………………………………27
1.3.4 IGBT使用注意事项 ………………………………………………………………28
1.3.5 IGBT的驱动 ………………………………………………………………………30
1.4 其它电力半导体器件……………………………………………………………… 33
1.4.1 电力场效应晶体管(MOSFET) ……………………………………………………33
1.4.2 可关断晶闸管(GTO) …………………………………………………………… 37
1.4.3 场控晶闸管(MCT) ……………………………………………………………… 40
1.5 智能型电力集成模块的发展……………………………………………………… 41
1.6 应用举例…………………………………………………………………………… 42
1.6.1 步进电动机驱动系统…………………………………………………………… 42
1.6.2 开关磁阻电动机驱动系统……………………………………………………… 49
参考文献………………………………………………………………………………… 56

第2章 通用变频器的原理……………………………………………………………… 58
2.1 概述………………………………………………………………………………… 58
2.1.1 变频调速的概况………………………………………………………………… 58
2.1.2 通用变频器的概况……………………………………………………………… 62
2.2 变频器的简单原理………………………………………………………………… 68
2.2.1 变频调速的基本控制方式……………………………………………………… 68
2.2.2 变频器的基本构成……………………………………………………………… 71
2.3 变频器的分类……………………………………………………………………… 72
2.3.1 按直流电源的性质分类………………………………………………………… 72
2.3.2 按输出电压调节方式分类……………………………………………………… 74
2.3.3 按控制方式分类………………………………………………………………… 76
2.3.4 按主开关器件分类……………………………………………………………… 79
2.4 6脉冲方波逆变器……………………………………………………………………82
2.5 PWM逆变器……………………………………………………………………………83
2.5.1 SPWM控制………………………………………………………………………… 84
2.5.2 同步调制与异步调制…………………………………………………………… 87
2.5.3 谐波分析与输出电压调节……………………………………………………… 88
2.5.4 谐波消去法……………………………………………………………………… 91
2.5.5 瞬时电流跟踪控制……………………………………………………………… 93
2.6 二极管整流器……………………………………………………………………… 94
2.7 斩控式整流器……………………………………………………………………… 98
2.7.1 斩控式整流器……………………………………………………………………100
2.7.2 调压原理…………………………………………………………………………105
2.7.3 斩控整流电路的工作状态………………………………………………………106
2.8 变频器传动中的制动状态…………………………………………………………108
2.8.1 动力制动…………………………………………………………………………109
2.8.2 再生制动…………………………………………………………………………110
2.8.3 采用共用直流母线的多电动机传动……………………………………………111
2.8.4 直流制动…………………………………………………………………………113
2.9 通用变频器的控制方式与性能……………………………………………………115
2.9.1 异步电动机变频调速时的转矩特性……………………………………………116
2.9.2 普通功能型U/f控制通用变频器……………………………………………… 120
2.9.3 高功能型U/f控制通用变频器………………………………………………… 124
2.9.4 高动态性能型矢量控制通用变频器……………………………………………133
参考文献 ……………………………………………………………………………… 144

第3章 通用变频器构成的调速系统……………………………………………………145
3.1 使用通用变频器的目的及其效益…………………………………………………145
3.1.1 节能应用…………………………………………………………………………147
3.1.2 提高生产率………………………………………………………………………153
3.1.3 提高产品质量……………………………………………………………………155
3.1.4 设备的合理化……………………………………………………………………157
3.1.5 适应或改善环境…………………………………………………………………159
3.2 使用通用变频器的技术优势………………………………………………………159
3.3 通用变频器的功能…………………………………………………………………164
3.4 生产机械的驱动……………………………………………………………………179
3.4.1 生产机械的转矩特性……………………………………………………………181
3.4.2 生产机械的起动和制动…………………………………………………………186
3.5 异步电动机的选择…………………………………………………………………190
3.5.1 异步电动机开式和容量的选择…………………………………………………190
3.5.2 负载功率的计算…………………………………………………………………194
3.5.3 异步电动机选用时的注意事项…………………………………………………198
3.6 变频器及其外围设备的选择………………………………………………………202
3.6.1 通用变频器的标准规格…………………………………………………………202
3.6.2 交频器类型的选择………………………………………………………………211
3.6.3 交频器容量的计算………………………………………………………………212
3.6.4 交频器的外围设备及其选择……………………………………………………257
参考文献 ……………………………………………………………………………… 263

第4章 通用变频器的运行及维护 …………………………………………………… 264
4.1 通用变频器铭牌及面板操作………………………………………………………264
4.1.1 通用变频器的铭牌………………………………………………………………264
4.1.2 通用变频器的面板………………………………………………………………266
4.1.3 通用变频器的功能码……………………………………………………………268
4.1.4 面板的显示和操作………………………………………………………………277
4.2 通用变频器标准接线及端子功能…………………………………………………278
4.2.1 主电路连接………………………………………………………………………278
4.2.2 控制电路的连接…………………………………………………………………279
4.2.3 制动电阻的连接…………………………………………………………………283
4.2.4 基本原理接线图…………………………………………………………………284
4.3 通用变频器的安装环境与空间……………………………………………………284
4.3.1 安装环境…………………………………………………………………………284
4.3.2 安装空间…………………………………………………………………………286
4.4 变频器的运行………………………………………………………………………288
4.4.1 通电前的检查……………………………………………………………………289
4.4.2 设定数据码………………………………………………………………………289
4.4.3 试运行……………………………………………………………………………292
4.4.4 控制端子外部信号操作运行……………………………………………………292
4.5 变频器的某些特殊功能……………………………………………………………293
4.5.1 电动机转矩提升的设定…………………………………………………………293
4.5.2 跳跃频率…………………………………………………………………………293
4.5.3 瞬时停电再起动…………………………………………………………………294
4.5.4 转差补偿功能……………………………………………………………………296
4.6 变频器维护及故障处理……………………………………………………………297
4.6.1 日常维护与检查…………………………………………………………………297
4.6.2 变频器本身的保护功能…………………………………………………………298
4.6.3 常见故障检查与处理……………………………………………………………300
4.7 使用变频器的注意事项……………………………………………………………301
4.7.1 接线及防止噪声的注意事项……………………………………………………301
4.7.2 关于输入和输出的注意事项……………………………………………………302
4.7.3 用于特殊电动机时的注意事项…………………………………………………306
4.8 变频器的测量与实验方法…………………………………………………………307
4.8.1 目前常见的测量仪表……………………………………………………………307
4.8.2 变频器的测量与仪表的选择……………………………………………………308
4.8.3 输入侧的测量……………………………………………………………………308
4.8.4 输出侧的测量……………………………………………………………………310
4.9 关于变频器的长期保管……………………………………………………………311
4.10 富士系列变频器………………………………………………………………… 312
4.11 三垦(SANKEN)系列变频器……………………………………………………… 314
参考文献 ……………………………………………………………………………… 316

第5章 交频器的应用……………………………………………………………………317
5．1 引言……………………………………………………………………………… 317
5．2 变频器的基本接线图…………………………………………………………… 319
5．3 变频器在电梯上的应用………………………………………………………… 321
5.3.1 电梯传动控制系统概述…………………………………………………………321
5.3.2 高速电梯的变频器控制…………………………………………………………322
5.3.3 低速电梯的高载波频率变频器控制……………………………………………323
5.3.4 液压电梯的传动控制系统………………………………………………………324
5.3.5 电梯门的传动控制系统…………………………………………………………326
5.4 交频器泵上的应用…………………………………………………………………327
5.4.1 泵的特性分析……………………………………………………………………327
5.4.2 变频器控制泵时的几个问题……………………………………………………329
5.4.3 应用实例…………………………………………………………………………331
5.5 变频器在风机控制方面的应用……………………………………………………334
5.5.1 楼房空调外调扇的控制…………………………………………………………334
5.5.2 冷却塔风扇的控制………………………………………………………………336
5.5.3 发电厂锅炉鼓风机的控制………………………………………………………338
5.5.4 大电动机冷却扇的控制…………………………………………………………339
5.5.5 集尘扇的控制……………………………………………………………………341
5.6 变频器在机床方面的应用…………………………………………………………343
5.6.1 自动车床的变频器控制…………………………………………………………343
5.6.2 数控车床的控制…………………………………………………………………344
5.6.3 立式车床的控制…………………………………………………………………346
5.6.4 立式万能机床的控制……………………………………………………………347
5.6.5 旋转平面磨床的控制……………………………………………………………348
5.6.6 剃齿机的控制……………………………………………………………………350
5.7 在装卸与搬运方面的应用…………………………………………………………351
5.7.1 升降吊车的控制…………………………………………………………………351
5.7.2 输送平台车的控制………………………………………………………………354
5.7.3 塔式起重机的控制………………………………………………………………355
5.7.4 出料传送带与粉末供料器的控制………………………………………………357
5.8 空调设备的变频器控制……………………………………………………………359
5.8.1 多重分隔空调的控制……………………………………………………………359
5.8.2 房间空调的控制…………………………………………………………………360
5.9 工业洗衣机的变频器控制…………………………………………………………361
5.10 压缩机的变频器控制…………………………………………………………… 364
5.11 在生产线上的应用……………………………………………………………… 366
5.11.1 钢铁生产线的控制…………………………………………………………… 366
5.11.2 胶片及造纸生产线的控制…………………………………………………… 367
参考文献 ……………………………………………………………………………… 369

附录 生产销售通用变频器的部分厂商名录………………………………………… 370