第1章 绪论

1.1 变频器技术的发展历史

1.2 变频器调速控制系统的优势

1.3 变频器技术的发展动向

第2章 变频器基础知识

2.1 异步电动机基本工作原理和控制

2.2 变频器的基本构成和工作原理

2.3 变频器的种类

2.4 变频器控制方式和基本原理

2.5 变频器中的半导体开关器件

2.6 变频器专用电动机

2.7 多电平PWM变频器

第3章 变频器的基本结构和主要功能

3.1 绪言

3.2 变频器主电路的构成

3.3 控制电路的基本构成

3.4 变频器的主要功能

第4章 变频器驱动系统设计

4.1 机械负载与电动机的转矩特性

4.2 设计变频器驱动系统的要点

4.3 电动机的选择

4.4 变频器的选择

第5章 变频器周边设备的选择及上位机的连接

5.1 变频器周边设备的种类

5.2 主电路、控制电路用电线

5.3 变压器

5.4 线路用断路器和漏电断路器

5.5 电磁接触器和过载继电器

5.6 电抗器和滤波器

5.7 制动电阻

5.8 电网电源切换电路

5.9 变频器与PLC及上位机的连接

第6章 变频器的安装调试和维修保养

6.1 变频器的设置环境和安装

6.2 配线

6.3 通电前检查

6.4 试运行

6.5 检查与维修保养

第7章 变频器常见异常及其对策

7.1 变频器自身异常及对策

7.2 变频器对周边设备的影响及对策

7.3 变频器驱动系统故障分析

第8章 变频器应用系统举例

8.1 变频器在供水系统中的应用

8.2 变频器在风机调速中的应用

8.3 起重机变频调速控制系统

8.4 变频器在自动配料系统中的应用

8.5 基于PLC的龙门刨床变频控制

8.6 工业脱水机变频控制系统

8.7 变频器在尿素合成控制系统中的应用

附录

附录1 几种典型通用变频技术数据

附录2 变频器典型应用实例

参考文献2100433B

本书共8章 主要内容包括：变频器的主要特点和应用范围；与变频器有关的各种基础知识；变频器的基本硬件结构，各部分电路的基本功能和变频器本身具有的各种功能；变频器驱动系统的设计；变频器的各种周边设备以及在进行变频器驱动系统设计时如何根据系统要求对这些外围设备进行选择；进行变频器安装调试和维修保养时的注意事项；使用变频器时可能遇到的各种异常情况及相应的对策；变频器应用系统举例等。还在附录中给出了几种典型通用变频器的技术数据和一种变频器的几种典型用途的接线图。

本书可供从事交流调速工作的相关工程技术人员阅读，也可供大专院校机电、自动控制专业的师生参考。

项目一 认识变频器

任务一 变频的内涵

一、变频调速的原理

二、变频器的构成框图

任务二 变频器的主电路

一、变频器的分类

二、交-直-交变频器的主电路

三、逆变原理

四、变频器中的半导体开关器件

任务三 变频器操作实验

一、变频器面板及工作模式介绍

二、变频器的面板操作及运行

三、变频器的外部运行、组合运行

任务四 变频器相关内容拓展

一、变频器的应用

二、变频器的外接主电路、各元器件的作用及选择

三、实物变频器的内部构成解析

项目小结

思考题

项目二 变频与变压

任务一 变频与变压概述

一、异步电动机的平衡方程

二、变频也需变压

三、变频变压的实现方法

任务二 变频器主电路参数的测量

一、输出电压的测量

二、输入电流的测量

三、功率的测量

项目小结

思考题

项目三 变频调速时电动机的机械

特性

任务一 异步电动机及各类负载的机械特性

一、异步电动机的机械特性

二、电动机的稳定运行

三、异步电动机的起动和制动

四、负载的机械特性

任务二 电动机变频后的机械特性

一、调频、调压比

二、变频后电动机的机械特性

三、变频后电动机的有效转矩线

四、对额定频率fN以下变频调速特性的修正

五、变频调速时理想有效转矩线的特点

项目小结

思考题

项目四 提高转矩的方法

任务一 V/F控制

一、V/F控制的程度

二、V/F控制功能的选择

三、转矩补偿时U/f值的验证

四、补偿不当举例

任务二 矢量控制

一、直流电动机与异步电动机调速上的差异

二、矢量控制中的等效变换

三、变频器矢量控制的基本思想及反馈

四、V/F控制与矢量控制的区别

五、使用矢量控制的要求

任务三 传动机构的作用

一、拖动系统的组成

二、传动机构的作用及系统参数折算

任务四 基本频率、电动机磁极对转矩

的影响

一、基本频率对转矩的影响

二、不同磁极的电动机有效转矩的差别

三、转矩提高的综合思考

项目小结

思考题

项目五 变频器的各种频率参数

任务一 各种频率参数的意义及验证

一、各种频率参数的意义

二、常见频率参数的功能验证

任务二 多挡转速频率的控制和验证

一、多挡转速频率的控制

二、多挡转速运行验证

三、多挡转速的PLC控制验证

任务三 程序控制

一、程序控制概述

二、程序运行方式验证

项目小结

思考题

项目六 变频器的加速与减速

任务一 加速及起动

一、工频起动与变频起动

二、加速时间

三、加速模式

任务二 减速与停机

一、减速时电动机工作在发电状态

二、减速时的泵升电压

三、制动电阻和制动单元的作用

四、制动电阻的选择

任务三 变频器的保护功能

一、过载和过电流保护

二、电压保护

三、自动重合闸

项目小结

思考题

项目七 变频器的控制端子及外接控制电路

任务一 变频器的控制端子

一、变频器的输入控制端子

二、变频器的输出控制端子

任务二 变频器控制端子功能验证

一、监视器输出信号的应用验证

二、自锁、加减速端子和封锁输出的

应用验证

三、模拟量输入端子的应用实验

四、实现电动机正反转的几种方法

五、多功能端子的应用

任务三 变频/工频切换控制电路

一、继电器控制电路

二、变频器自带的切换功能

项目小结

思考题

项目八 变频调速系统闭环控制

任务一 PID控制的基本知识

一、闭环控制

二、PID调节

三、传感器接线及目标值的设置方式

任务二 PID闭环调节实验

一、反馈值取自电位器时的操作

二、有实验设备时的操作

项目小结

思考题

项目九 变频器的安装、调试及干扰

防范

任务一 变频器的安装及布线

一、变频器的设置环境

二、变频器的安装

三、变频器的布线

任务二 变频器的功率因数和改善措施

一、变频器输入电流中的高次谐波

二、高次谐波对功率因数的影响

任务三 变频器的抗干扰措施

一、外界对变频器的干扰

二、变频器对周边设备的干扰和对策

任务四 变频调速系统的调试及常见故障

一、变频调速系统的调试

二、变频调速系统故障原因分析

项目小结

思考题

项目十 变频调速拖动系统的设计

任务一 变频调速系统设计的基本知识

一、变频调速系统设计的基本要求

二、变频调速系统中电动机的有效转矩线和有效功率线

任务二 恒转矩负载变频调速系统的设计

一、恒转矩负载的基本特点

二、系统设计的主要问题

三、电动机和变频器的选择

任务三 恒功率负载变频调速系统的设计

一、恒功率负载的基本特点

二、系统设计的主要问题

三、电动机和变频器的选择

任务四 二次方律负载变频调速系统的设计

一、二次方律负载的基本特点

二、系统设计的主要问题

三、电动机与变频器的选择

项目小结

思考题

项目十一 风机、水泵类负载变频调速应用实例

任务一 变频调速的节能

一、节能的几种情况

二、节能的计算

任务二 风机和空气压缩机的变频调速

一、风机的变频调速

二、空气压缩机的变频调速

任务三 恒压供水系统

一、单机的恒压供水系统

二、PLC控制的1控3的恒压供水系统

三、变频器自带的恒压供水控制

任务四 水泵的变频调速

一、中央空调冷却水的变频调速系统

二、水位控制的变频调速系统

项目小结

思考题

项目十二 其他各类负载变频调速应用实例

任务一 多单元同步的变频调速系统

一、概述

二、手动微调的同步控制

三、自动微调的同步控制

任务二 起重机械的变频调速

一、起重机械中的电动机运行状态

二、再生电能的处理

三、溜钩的防止

任务三 车床主轴的变频调速

一、普通车床的大致构造

二、普通车床主运动的负载性质

三、计算实例

任务四 龙门刨床的变频调速

一、龙门刨床的构造与工作特点

二、刨台运动的变频调速

项目小结

思考题

项目十三 变频器与其他设备的通信

任务一 通信的基础知识

一、数据通信方式

二、数据传送方向

三、传送介质

四、串行通信接口标准

任务二 三菱系列变频器的RS 485通信

一、数据格式

二、数据定义

三、三菱PLC串行数据通信

四、变频器通信设置

任务三 变频器与其他自动化设备通信实验

一、触摸屏与变频器的通信

二、PLC与变频器的通信

项目小结

思考题

项目十四 高压变频及其应用

任务一 高压变频器的组成原理

一、高压变频器的分类

二、单元串联高压变频器的构成

三、高压变频器的应用领域

任务二 高压变频器的操作及常见功能

一、常见产品界面介绍

二、高压变频器的操作

任务三 应用举例

一、发电厂引风机变频改造

二、高压变频器在冶金企业中的应用

项目小结

思考题

附录

附录A 简易实验台的制作

一、需要的材料和元器件

二、实验台的制作

附录B 三菱FR A700变频器简介

一、三菱FR A700变频器端子图

二、三菱FR A700变频器端子说明

三、三菱FR A700变频器主要功能

说明

附录C 森兰变频器简介

一、森兰SB60G系列变频器端子图

二、森兰SB60G系列变频器控制回路

端子说明

三、森兰SB60G系列变频器主要功能

说明

参考文献

本教材是在第一版的基础上修订的，主要内容有：变频器的内部构成及操作，变频与变压的关系，变频器主电路的测量，变频后电动机的有效转矩线的作用，提高转矩的方法 ，变频器的各种频率参数，变频器的保护功能，变频器的控制端子及外接控制电路应用，变频调速系统闭环控制，变频器的功率因数和干扰防范，变频调速拖动系统的设计，变频调速应用实例及节能计算，变频器与触摸屏、PLC的通讯，高压变频的基本构成及应用。本教材的特点是：将实验、实操融入到各章节的内容当中，在实验中提出问题，或是在实验中验证问题，因此在第二版里补充了大量实验。特别是PID闭环实验，在实验构思上摆脱了依据成套设备的局限，反馈信号取自电位器，同样可以完成PID调节。同时在编排上也有很多课堂讲授的内容，以兼顾到实验设备不足的学校。本教材第二版本着原理定性讲，应用重点讲的原则，从实用、实操的角度分析讲解，淡化理论，便于理解和接受。由于应用部分邀请了变频器应用专家编写，使该部分内容既新颖实用，又避免了理论计算。附录中还介绍了简易实验台的制做方法。 本书可以作为高职、中职和培养技能型人才的本科院校的电气、机电类专业的教材。各专业可选做考查课或选修课，学时为70左右。也可作为短期培训班的教材及工程技术人员参考。

《变频器原理及应用》从变频器使用者的角度出发，从理论到实践，由浅入深地阐述了变频调速的基础知识、常用电力电子器件介绍和选用、变频器的基本组成原理、电动机变频调速机械特性、变频器的控制方式、变频调速系统主要电器的选用；重点阐述了变频器的操作、运行、安装、调试、维护及抗干扰，变频器在风机、水泵、中央空调、空气压缩机、提升机等方面的应用实例等。

《变频器原理及应用》注重实际、强调应用、结构合理、通俗易懂、取材新颖、叙述清晰，可作为高职高专院校工业自动化、电气工程及自动化、机电一体化、自动控制及其他相关专业的教材，同时也可供相关专业工程技术人员参考。