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目录1

前言1

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 矢量控制变频调速15

1.5 直接转矩控制变频16

1.6 矩阵式变频18

1.7 风机水泵的节能原理21

第2章　PWM模式及其优化24

2.1 PWM的调制方式24

2.2 脉宽调制（PWM）25

2.2.1 正弦波PWM（SPWM）26

2.2.2 正弦波PWM的谐波特性27

2.2.3　准最优PWM33

2.2.4　开关损耗最小PWM34

2.2.5　开关损耗最小PWM的谐波特性35

2.2.6 SAPWM模式38

2.2.8　采用选择谐波消去法SHE的PWM42

2.2.7 SPWM 与 SAPWM的频谱比较42

2.2.9　谐波损耗最小PWM46

2.2.10　全电压准最优（HVSO）PWM48

2.2.11　两相调制PWM模式50

2.2.12　跟踪型PWM变频51

第3章　无刷直流电动机调速控制54

3.1 无刷直流电动机的基本结构54

3.2 无刷直流电动机的工作原理55

3.2.1　三相半控电路55

3.2.2 三相丫联结全控电路59

3.2.3 三相△联结全控电路62

3.3 多相电动机控制举例63

3.3.1　二三通电方式64

3.3.2　五五通电方式65

3.3.3　五四通电方式66

3.4 无刷直流电动机在变频空调中的应用67

3.4.1　空调器的调温控制原理67

3.4.2　反电动势三次谐波积分检测法70

3.4.3　几种PWM调制模式76

3.4.4　直流电压可调型PWM控制78

3.4.5　漏电流的补偿电路原理81

第4章 IGBT功率器件及其应用83

4.1 IGBT模块的结构特点83

4.2 主回路元件的选择90

4.3 栅极驱动91

4.3.1　dUldt造成的误触发91

4.3.2 EXB841栅极驱动电路92

4.3.3 HR065栅极驱动电路94

4.3.4 HR065 与EXB841的性能比较96

4.3.6　TLP250栅极驱动电路98

4.3.5　栅极串联电阻RG的选择98

4.3.7 M57962L栅极驱动电路99

4.3.8 PC923栅极驱动电路100

4.3.9　HCPL系列栅极驱动电路101

4.3.10 IR2110驱动电路105

4.3.11 IR2130驱动电路110

4.3.12　强驱动能力的栅极驱动电路112

4.4　短路（过电流）的检测方法114

4.5　驱动电流115

4.6 死区时间设计116

4.7　过电压与保护117

4.8 对地短路保护实例120

4.9 IGBT的并联121

4.10　智能功率模块IPM124

4.10.1 PS1203x的控制功能124

4.10.2 PS12018-A的控制功能135

第5章　主回路的换相过程138

5.1 PWM模式与换相关系138

5.1.1 PWM控制模式138

5.1.2　换相过程139

5.1.3　推论143

5.2 发电状态下电动机能量的传送144

5.2.1　异步电动机的等效电路144

5.2.2　异步发电机的相量图145

5.2.3　变频调速下的异步电动机运行145

第6章　变频器的控制功能150

6.1 基本回路的构成150

6.2 变频器输出侧的接线156

6.3 输出端接接触器时的瞬时停电再起动158

7.1 交越失真164

第7章 电压型PWM变频器电流波形的失真164

7.2 对Td影响的补偿168

7.3 PWM模式不当引起的失真169

7.3.1　异步电动机的运行状态169

7.3.2 J变频器的控制电路170

7.3.3 电流波形失真的原因171

7.4 相位角预测与死区时间补偿173

7.4.1 PWM脉宽调制与死区时间（Td）的影响174

7.4.2　死区时间补偿174

7.4.3　波形分析176

第8章　变频器引发的谐波污染及其抑制对策177

8.1 分布参数为纯电阻时的相电流数值分析177

8.2 分布参数含电感时的相电流数值分析179

8.3 高次谐波干扰及其抑制方法182

8.4 高频化造成的故障问题186

8.4.1　电机的杂散耦合187

8.4.2　轴电压和轴承电流产生的原因188

8.4.3　抑制漏电流和轴承电流的方法189

8.4.4　双模电压滤波器191

8.4.5　地线高频漏电流抑制195

8.4.6　变频器谐波引发的串联谐振故障201

第9章 交流变频调速中的制动状态203

9.1 发电机状态下的能量转换问题203

9.1.1　相量轨迹与圆图203

9.1.2　减速过程中的能量转换206

9.2 异步电动机的能量再生与制动209

9.2.1　异步电动机的能量再生209

9.2.2　泵升电路的制动210

9.2.3　可逆式整流器的制动215

9.2.5　直流能耗制动217

9.2.4　采用共用直流母线的多电动机传动217

9.2.6　变频器直流能耗制动中应注意的问题222

第10章　高压大容量逆变器224

10.1 IGBT直接串联技术224

10.2 多重化逆变技术228

10.2.1　电压型多重逆变器228

10.2.2　电流型多重逆变器238

10.3 多电平逆变技术242

10.3.1　多电平逆变器原理242

10.3.2　三电平逆变器的PWM控制245

11.1 整流器的PWM调制252

第11章 电压型PWM整流器252

11.2　主电路的工作模式254

11.3 PWM整流器的调相原理257

11.4 主电路结构及其工作原理258

11.5 相幅调节方式259

11.6 基本特性的数学分析264

11.7　整流器的传输功率及稳定性270

11.8　整流器的实现272

12.1 有源电力滤波器的基本原理276

第12章　有源电力滤波器276

12.2 有源电力滤波器电路278

12.2.1　补偿电流指令值的检测方法278

12.2.2　补偿电流的产生方法284

12.2.3　有源电力滤波器的损耗补偿288

第13章 单相PFC电力变换290

13.1 单相硬开关PFC电路290

13.1.1　无源PFC电路290

13.1.2　有源PFC电路291

13.1.3　单脉冲方式变流器294

13.2.1 软开关单相升压型PFC电路与分析297

13.2 单相软开关PFC电路297

13.2.2　软开关单相升降压型PFC电路302

第14章　三相软开关电力变换310

14.1 几种软开关电路310

14.1.1 高效准谐振DC环节逆变器310

14.1.2　并联谐振DC环节逆变器311

14.1.3　辅助准谐振变流器314

14.1.4　准谐振ZVS环节逆变器316

14.2 一个典型的三相软开关PWM变频器319

14.2.1 电路结构与动作分析319

14.2.2 PWM调制原理与输出波形解析321

14.2.3　输出特性分析325

14.3 软开关变频器主电路的数学解析326

14.4 三相软开关高功率因数PWM变频器334

14.4.1　双PWM变频器电路结构与动作分析334

14.4.2　软开关动作分析335

14.4.3　双PWM变频器的控制方法及实验结果337

附录339

附录A 日本电子机械工业会标准（EIAJ ED-4562）339

附录B 中国和日本常用电气图用图形符号对照348

参考文献349