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第1章 变频调速原理1

1.1 异步电动机变频调速运行原理1

1.2 变频器的构成与功能6

1.3 变频器的控制方式12

1.4 风机水泵的节能原理15

第2章 PWM模式及其优化18

2.1 PWM的调制方式18

2.2 脉宽调制（PWM）20

2.2.1 正弦波PWM（SPWM）20

2.2.2 正弦波PWM的谐波特性22

2.2.3 准最优PWM28

2.2.4 开关损耗最小PWM28

2.2.5 开关损耗最小PWM的谐波特性29

2.2.6 SAPWM模式33

2.2.7 SPWM与SAPWM的频谱比较37

2.2.8 采用选择谐波消去法的SHE PWM38

2.2.9 两相调制PWM模式42

2.2.10 跟踪型PWM变频44

2.3 几种PWM模式的统一46

2.3.1 μ＝0或μ＝146

2.3.2 μ＝0.549

2.3.3 μ为动态分布50

第3章 无刷直流电动机调速控制53

3.1 无刷直流电动机的基本结构53

3.2 无刷直流电动机的工作原理54

3.2.1 三相半控电路54

3.2.2 三相？联结全控电路58

3.2.3 三相△联结全控电路61

3.3 多相电动机控制举例63

3.3.1 二三通电方式63

3.3.2 五五通电方式64

3.3.3 五四通电方式65

3.4 无刷直流电动机在变频空调中的应用66

3.4.1 空调器的调温控制原理66

3.4.2 反电动势三次谐波积分检测法69

3.4.3 几种PWM调制模式74

3.4.4 不同PWM调制模式对电磁转矩影响75

3.4.5 直流电压可调型PWM控制80

3.4.6 漏电流的补偿电路原理83

第4章 矢量控制、直接转矩控制与矩阵式交-交变频调速85

4.1 矢量控制变频调速85

4.1.1 坐标变换86

4.1.2 永磁同步电动机在两相旋转坐标系上的数学模型88

4.1.3 基于转子磁场定向的永磁同步电动机矢量控制系统89

4.2 直接转矩控制变频92

4.2.1 直接转矩控制的数学模型92

4.2.2 电压矢量对转矩的控制95

4.2.3 直接转矩控制系统的基本结构95

4.3 矩阵式变频98

第5章 主回路的换相过程与输出电流波形失真102

5.1 PWM模式与换相关系102

5.1.1 PWM控制模式102

5.1.2 换相过程103

5.1.3 推论107

5.2 发电状态下电动机能量的传送108

5.2.1 异步电动机的等效电路108

5.2.2 异步发电机的相量图109

5.2.3 变频调速下的异步电动机运行109

5.3 变频器输出电流波形的失真及其补偿113

5.3.1 交越失真113

5.3.2 对Td影响的补偿116

5.3.3 PWM模式不当引起的失真118

5.3.4 相位角预测与死区时间补偿122

第6章 变频器引发的谐波污染及其抑制对策126

6.1 分布参数为纯电阻时的相电流数值分析126

6.2 分布参数含电感时的相电流数值分析128

6.3 高次谐波干扰及其抑制方法131

6.4 高频化造成的故障问题135

6.4.1 电动机的杂散耦合136

6.4.2 轴电压和轴承电流产生的原因137

6.4.3 抑制漏电流和轴承电流的方法138

6.4.4 双模电压滤波器140

6.4.5 地线高频漏电流抑制144

6.4.6 变频器谐波引发的串联谐振故障150

第7章 交流变频调速中的制动状态152

7.1 发电机状态下的能量转换问题152

7.1.1 相量轨迹与圆图152

7.1.2 减速过程中的能量转换155

7.2 异步电动机的能量再生与制动158

7.2.1 异步电动机的能量再生158

7.2.2 泵升电路的制动159

7.2.3 可逆式整流器的制动164

7.2.4 采用共用直流母线的多电动机传动166

7.2.5 直流能耗制动166

7.2.6 变频器直流能耗制动中应注意的问题171

第8章 高压大容量逆变器173

8.1 IGBT直接串联技术173

8.2 多重化逆变技术177

8.2.1 电压型多重逆变器178

8.2.2 电流型多重逆变器195

8.3 多电平逆变技术198

8.3.1 多电平逆变器原理198

8.3.2 三电平逆变器的三角载波PWM控制199

8.3.3 三电平逆变器的空间电压矢量控制203

8.3.4 中点电压波动机理的分析209

8.3.5 电容中点电压平衡控制214

第9章 电压型PWM整流器222

9.1 整流器的PWM调制222

9.2 主电路的工作模式224

9.3 PWM整流器的调相原理226

9.4 主电路结构及其工作原理227

9.5 相幅调节方式229

9.6 基本特性的数学分析234

9.7 整流器的传输功率及稳定性240

9.8 整流器的实现244

第10章 有源电力滤波器249

10.1 有源电力滤波器的基本原理249

10.2 有源电力滤波器电路251

10.2.1 补偿电流指令值的检测方法251

10.2.2 补偿电流的产生方法257

10.2.3 有源电力滤波器的损耗补偿260

第11章 三相软开关电力变换263

11.1 几种软开关电路263

11.1.1 高效准谐振DC环节逆变器263

11.1.2 并联谐振DC环节逆变器264

11.1.3 辅助准谐振变流器267

11.1.4 准谐振ZVS环节逆变器269

11.2 一个典型的三相软开关PWM变频器272

11.2.1 电路结构与动作分析272

11.2.2 PWM调制原理与输出波形解析274

11.2.3 输出特性分析278

11.3 软开关变频器主电路的数学解析280

11.4 三相软开关高功率因数PWM变频器287

11.4.1 双PWM变频器电路结构与动作分析287

11.4.2 软开关动作分析288

11.4.3 双PWM变频器的控制方法及实验结果289

11.5 一种高效率ZVT三相PWM逆变器291

11.5.1 一种高效率ZVT三相PWM逆变器291

11.5.2 控制方式291

11.5.3 动作模式分析292

11.5.4 实验结果与分析295

第12章 太阳能光伏发电297

12.1 光伏电池的基本原理297

12.1.1 半导体材料的原子结构与晶格结构297

12.1.2 载流子299

12.1.3 半导体的PN结300

12.2 光伏电池的特性和参数302

12.2.1 光伏电池的特性302

12.2.2 光伏电池的主要参数305

12.2.3 典型的光伏电池输出特性308

12.3 蓄电池的充电过程309

12.3.1 铅酸蓄电池309

12.3.2 镉镍蓄电池312

12.3.3 安全性312

12.3.4 储能蓄电池的几个重要参数313

12.3.5 蓄电池充电的控制策略314

12.4 光伏发电逆变器318

12.4.1 导抗变换器的理论基础319

12.4.2 单相并网逆变器320

12.4.3 三相并网逆变器327

12.5 光伏发电系统形式333

12.5.1 独立型光伏发电333

12.5.2 并网型光伏发电333

12.5.3 可调度型光伏发电334

12.6 孤岛效应问题334

12.6.1 孤岛效应的发生334

12.6.2 传统孤岛效应检测法335

第13章 风力发电342

13.1 风力发电技术概述342

13.1.1 风力机的类型342

13.1.2 风力机的基本特性343

13.1.3 风力机的功率调节348

13.1.4 风力发电的发展趋势349

13.2 绕线转子异步电动机双馈（串级）调速原理350

13.2.1 次同步转速下作电动运行352

13.2.2 反转时作倒拉制动运行353

13.2.3 超同步转速下作回馈制动运行353

13.2.4 超同步转速下作电动运行353

13.2.5 次同步转速下回馈制动运行354

13.2.6 转子励磁超同步转速下发电运行355

13.2.7 转子励磁次同步转速下发电运行356

13.3 恒速恒频与变速恒频风力发电技术356

13.3.1 恒速恒频风力发电356

13.3.2 变速恒频发电机系统366

13.4 级联式无刷双馈电机的原形373

13.5 无刷双馈电机的结构与工作原理375

13.5.1 无刷双馈电机的定子结构376

13.5.2 功率绕组和控制绕组磁场对转子的作用376

13.5.3 无刷双馈电机的转子结构380

13.5.4 无刷双馈电机的转子类型383

13.5.5 无刷双馈电机调速原理385

13.5.6 转差率、极对数、电源频率间的关系389

13.5.7 功率绕组与控制绕组的功率关系391

13.5.8 无刷双馈电机的运行方式392

13.5.9 无刷双馈变速恒频风力发电系统的控制396

附录398

附录A 一些相关公式的推导398

附录B 开关函数及逆变器输出电压404

参考文献406