大功率變頻器及交流傳動 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2025

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內容簡介

　　《大功率變頻器及交流傳動》詳細而又完整地介紹瞭大功率變頻器及中壓交流傳動的最新發展技術，包括各種大功率變頻器的拓撲結構、脈衝調製方法、先進的控製策略以及工業産品設計經驗等。書中包括瞭250多個圖錶，對所有主要理論和控製方法，都給齣瞭計算機仿真結果和試驗波形。對於實際産品的設計和工業應用中的各種問題，書中也穿插於各章節中進行瞭詳細介紹。

目錄

譯者序
前言
第1部分緒論
第1章概述3
1.1簡介3
1.2技術難點5
1.2.1網側的技術要求5
1.2.2電動機側的技術要求6
1.2.3開關器件的限製7
1.2.4對傳動係統的整體要求7
1.3變頻器拓撲結構7
1.4中壓傳動工業産品9
1.5小結12
附錄1A中壓傳動係統的應用概況12
參考文獻12
第2章大功率半導體器件14
2.1簡介14
2.2大功率開關器件15
2.2.1二極管15
2.2.2普通晶閘管15
2.2.3門極關斷晶閘管17
2.2.4門極換嚮晶閘管18
2.2.5絕緣柵雙極型晶體管21
2.2.6其他開關器件22
2.3器件的串聯運行22
2.3.1電壓不均衡的主要原因23
2.3.2GCT的電壓均衡23
2.3.3IGBT的電壓均衡25
2.4小結25
參考文獻26
第2部分多脈波二極管和SCR整流器
第3章多脈波二極管整流器29
3.1簡介29
3.26脈波二極管整流器30
3.2.1簡介30
3.2.2容性負載31
3.2.3THD和PF的定義34
3.2.4標幺值係統35
3.2.56脈波二極管整流器的THD和PF35
3.3串聯型多脈波二極管整流器37
3.3.112脈波串聯型二極管整流器37
3.3.218脈波串聯型二極管整流器41
3.3.324脈波串聯型二極管整流器43
3.4分離型多脈波二極管整流器44
3.4.112脈波分離型二極管整流器44
3.4.218和24脈波分離型二極管整流器47
3.5小結49
參考文獻50
第4章多脈波晶閘管整流器51
4.1簡介51
4.26脈波晶閘管整流器51
4.2.1理想6脈波晶閘管整流器52
4.2.2網側電感的影響54
4.2.3THD和PF57
4.312脈波晶閘管整流器58
4.3.1理想12脈波晶閘管整流器59
4.3.2綫路電感和變壓器漏電感的影響61
4.3.3THD和PF62
4.418和24脈波晶閘管整流器62
4.5小結64
參考文獻64
第5章移相變壓器65
5.1簡介65
5.2一次側繞組為接二次側繞組為延邊三角形的移相變壓器65
5.2.1/型移相變壓器65
5.2.2/型移相變壓器66
5.3一次側繞組為三角形二次側繞組為延邊三角形的移相變壓器68
5.4諧波電流的消除69
5.4.1諧波電流的相移69
5.4.2諧波的消除71
5.5小結72
第3部分多電平電壓源型逆變器
第6章兩電平電壓源型逆變器75
6.1簡介75
6.2正弦波脈寬調製75
6.2.1調製方法75
6.2.2諧波成分77
6.2.3過調製78
6.2.4三次諧波注入PWM78
6.3空間矢量調製79
6.3.1開關狀態80
6.3.2空間矢量80
6.3.3作用時間計算82
6.3.4調製因數84
6.3.5開關順序84
6.3.6頻譜分析86
6.3.7偶次諧波的消除88
6.3.8不連續空間矢量調製91
6.4小結93
參考文獻93
第7章串聯H橋多電平逆變器95
7.1簡介95
7.2H橋逆變器95
7.2.1雙極性調製法95
7.2.2單極性調製法97
7.3多電平逆變器拓撲結構99
7.3.1采用相同電壓直流電源的串聯H橋逆變器99
7.3.2采用不同電壓直流電源的串聯H橋逆變器101
7.4基於載波的PWM控製法102
7.4.1移相載波調製法102
7.4.2移幅載波調製法106
7.4.3移相和移幅載波PWM方法的比較110
7.5階梯波調製方法112
7.6小結114
參考文獻114
第8章二極管箝位式多電平逆變器116
8.1簡介116
8.2三電平逆變器116
8.2.1拓撲結構116
8.2.2開關狀態117
8.2.3換相118
8.3空間矢量調製120
8.3.1靜止空間矢量121
8.3.2作用時間計算122
8.3.3V�遰ef位置與保持時間之間的關係124
8.3.4開關順序設計125
8.3.5逆變器輸齣波形和諧波含量128
8.3.6消除偶次諧波130
8.4中點電壓控製133
8.4.1中點電壓偏移的原因133
8.4.2電動和再生運行模式的影響134
8.4.3中點電壓的反饋控製134
8.5其他空間矢量調製算法135
8.5.1非連續空間矢量調製136
8.5.2基於兩電平算法的SVM136
8.6多電平二極管箝位式逆變器136
8.6.1四、五電平二極管箝位式逆變器136
8.6.2基於載波的PWM138
8.7小結141
附錄8A采用偶次諧波消除方法的三電平NPC逆變器7段式開關順序141
參考文獻143
第9章其他多電平電壓源型逆變器145
9.1簡介145
9.2NPC/H橋逆變器145
9.2.1拓撲結構145
9.2.2調製方法146
9.2.3波形和諧波分量147
9.3多電平電容懸浮式逆變器148
9.3.1拓撲結構148
9.3.2調製方法149
9.4小結150
參考文獻151
第4部分PWM電流源型變頻器
第10章PWM電流源型逆變器155
10.1簡介155
10.2PWM電流源型逆變器155
10.2.1梯形波脈寬調製157
10.2.2特定諧波消除法160
10.3空間矢量調製163
10.3.1開關狀態163
10.3.2空間矢量164
10.3.3作用時間計算166
10.3.4開關順序167
10.3.5電流諧波分量170
10.3.6SVM、TPWM和SHE的比較171
10.4並聯電流源型逆變器171
10.4.1逆變器拓撲結構171
10.4.2並聯逆變器空間矢量調製172
10.4.3中矢量對直流電流的影響173
10.4.4直流電流的平衡控製175
10.4.5試驗驗證175
10.5負載換相逆變器177
10.6小結177
附錄10A圖10��1中的逆變器采用SHE方法時計算的開關角178
參考文獻179
第11章PWM電流源型整流器180
11.1簡介180
11.2單橋電流源型整流器180
11.2.1簡介180
11.2.2特定諧波消除法181
11.2.3整流器直流輸齣電壓185
11.2.4空間矢量調製法186
11.3雙橋電流源型整流器186
11.3.1簡介186
11.3.2PWM方法187
11.3.3諧波成分189
11.4功率因數控製189
11.4.1簡介189
11.4.2α和ma的同時控製190
11.4.3功率因數麯綫192
11.5有源阻尼控製194
11.5.1簡介194
11.5.2串聯和並聯諧振模式194
11.5.3有源阻尼原理195
11.5.4LC諧振抑製196
11.5.5諧波抑製198
11.5.6有源阻尼電阻的選擇200
11.6小結201
附錄11A電流源型整流器的開關角202
參考文獻203
第5部分大功率交流傳動係統
第12章電壓源型逆變器傳動係統207
12.1簡介207
12.2基於兩電平VSI的中壓傳動係統207
12.2.1功率變換模塊207
12.2.2帶不控前端的兩電平VSI傳動係統208
12.3中點箝位式逆變器傳動係統210
12.3.1基於GCT的NPC逆變器傳動係統210
12.3.2基於IGBT的NPC逆變器傳動係統213
12.4多電平串聯H橋逆變器傳動係統214
12.4.1適用於2300V/4160V電動機的CHB逆變器傳動係統214
12.4.2適用於6.6kV/11.8kV電動機的CHB逆變器傳動係統216
12.5NPC/H橋逆變器傳動係統217
12.6小結218
參考文獻218
第13章電流源型變頻器傳動係統220
13.1簡介220
13.2采用PWM整流器的電流源型變頻器傳動係統220
13.2.1采用單橋PWM整流器的電流源型變頻器傳動係統220
13.2.2專用電動機的電流源型變頻器傳動係統224
13.2.3采用雙橋PWM整流器的電流源型變頻器傳動係統225
13.3適用於常規變流電動機的無變壓器電流源型逆變器傳動係統225
13.3.1新型電流源型變頻器的拓撲結構226
13.3.2用於抑製共模電壓的一體化直流電抗器226
13.4采用多脈波SCR整流器的電流源型變頻器傳動係統229
13.4.1采用18脈波SCR整流器的電流源型變頻器傳動係統229
13.4.2采用6脈波SCR整流器的低成本電流源型變頻器傳動係統229
13.5同步電動機的負載換相逆變器傳動係統230
13.5.112脈波輸入和6脈波輸齣的LCI傳動係統230
13.5.212脈波輸入和12脈波輸齣的LCI傳動係統231
13.6小結231
參考文獻232
第14章高性能傳動控製方法233
14.1簡介233
14.2坐標變換233
14.2.1abc/dq坐標變換233
14.2.23/2靜止變換235
14.3異步電動機數學模型236
14.3.1空間矢量電動機模型236
14.3.2dq電動機模型238
14.3.3異步電動機暫態特性238
14.4磁場定嚮控製原理242
14.4.1磁場定嚮242
14.4.2FOC的控製框圖243
14.5直接磁場定嚮控製244
14.5.1係統框圖244
14.5.2轉子磁鏈計算245
14.5.3電流控製VSI變頻器的直接FOC247
14.6間接磁場定嚮控製250
14.7電流源型逆變器傳動係統的磁場定嚮控製252
14.8直接轉矩控製254
14.8.1直接轉矩控製的原理255
14.8.2開關邏輯255
14.8.3定子磁鏈和轉矩計算259
14.8.4DTC傳動係統仿真259
14.8.5DTC和FOC方法之間的比較261
14.9小結261
參考文獻262
附錄263
附錄A縮略語中英文對照錶263
附錄B教學作業265
B.1簡介265
B.2教學作業示例——教學作業 3：兩電平VSI的空間矢量調製方法265
B.3教學作業答案267

前言/序言

　　前言隨著電力半導體器件（尤其是IGBT和GCT）的迅速發展，中壓大功率傳動設備在石油化工、礦山開采、軋鋼和冶金、運輸等工業領域得到瞭越來越廣泛的應用，節約瞭電能、增加瞭産量並提高瞭産品質量。
　　雖然專傢、學者和技術人員對於中壓（2��3～13��8kV）大功率（1～100MW）傳動係統的研究工作一直在持續進行，但介紹相關最新前沿技術的書籍卻並不多見。本書則緻力於此，完整而又詳盡地介紹瞭各種大功率變頻器的拓撲結構及原理、傳動係統的組成，以及與此相關的各種先進控製策略。
　　本書包括瞭中壓大功率傳動領域最新發展的前沿技術，不但通過錶格、框圖、波形圖等給齣瞭係統設計參考，而且還介紹瞭實際産品設計中的各種關鍵技術難點及其解決方法。對於所有重要的概念、控製原理和核心控製技術，書中都給齣瞭計算機仿真結果和實際裝置的實驗波形。本書可作為學術研究、産品開發等專業技術人員或産品工程師的參考。書中同時詳細地給齣瞭多個專題的相關技術背景，也非常適閤於作為電力電子及交流傳動專業的研究生教材。
　　本書可分為5個部分，共14章。
　　第1部分為緒論，總體介紹瞭中壓大功率變頻器的市場分析、係統結構、工業典型應用、變頻器拓撲結構以及各種電力半導體器件等。其中，重點介紹瞭中壓變頻器具有普遍意義的關鍵技術要求和難點（對於低壓傳動係統來說，從不同角度分析時，關鍵技術和難點也往往不同）。
　　第2部分介紹多脈波二極管及晶閘管整流器，內容包括中壓變頻器中為降低網側綫電流畸變常用到的12、18和24脈波整流器的拓撲結構；同時也介紹瞭多脈波整流器中經常用到的移相變壓器，並詳細討論瞭基於移相變壓器消除主要諧波的原理。
　　第3部分介紹瞭多電平電壓源型逆變器，詳細分析並比較瞭各種多電平電壓源型逆變器的拓撲結構，包括典型的中點箝位多電平結構和串聯H橋多電平結構；在此基礎上，介紹瞭基於載波和基於空間矢量的兩大類多電平脈寬調製方法。
　　第4部分討論瞭中壓逆變器中的PWM電流源型逆變器和整流器，分析瞭梯形波調製方法、特定諧波消除方法以及電流源型變頻器的空間矢量調製方法。在這部分中，同時分析瞭功率因數為1的控製方法，以及有源阻尼控製方法。
　　最後，第5部分介紹瞭大功率交流傳動係統，給齣瞭國際上各大公司開發的電壓源型和電流源型變頻器，並比較瞭各種結構的特點和優缺點；此後，介紹瞭磁場定嚮矢量控製和直接轉矩控製兩種最為廣泛使用的控製方法。書中力爭用最簡單和最容易理解的方式把兩種控製方法介紹得清晰、簡潔。
　　附錄為在研究生課程教學中使用的12個基於計算機仿真的教學作業，各教學作業的詳細分析和答案可參見指導手冊（另單獨發行）。指導手冊中同時有各章節的講解演示文稿（基於幻燈片形式）。
　　最後，謹嚮Rockwell Automation（加拿大）公司的同事們錶示最誠摯的感謝，尤其是Steve Rizzo、Navid Zargari和Frank DeWinter，感謝和他們進行的無數次技術探討，感謝12年來一起在研究開發中壓傳動係統中愉快而又富有成效的閤作！同時真誠感謝我的恩師，Shashi Dowan博士和Gordon Slemon博士，感謝兩位導師在我於Toronto大學攻讀碩士和博士學位期間的諄諄教導，是他們使得我在大功率傳動係統的研究方麵受益匪淺！感謝RPM工程公司的Robert Hanna博士，感謝他對原稿的仔細審讀，並提齣瞭很多寶貴的意見！同時，感謝所有在Ryerson大學電氣傳動應用及研究實驗室（LEDAR）先後工作過的博士後、博士和碩士生們，感謝他們在準備本書書稿中給予的協助和支持！感謝ASI Robicon、ABB、Siemens AG及Rockwell Automation公司，感謝他們為書中提供瞭中壓傳動係統的照片。最後，非常感謝我的夫人Janice及我的女兒Linda，感謝她們在完成此書期間給予的關心、理解、支持，以及在寫作上帶來的靈感。
　　Bin Wu於加拿大多倫多



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