变频调速技术及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王瑾，孙艳萍 编

图书标签:

• 变频器
• 调速技术
• 电机控制
• 电力电子
• 工业自动化
• 驱动技术
• 节能技术
• 应用案例
• 控制系统
• 电气工程

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122130853

版次：1

商品编码：10923986

包装：平装

开本：16开

出版时间：2012-02-01

页数：158

内容简介

《变频调速技术及应用》从变频器的结构入手，首先介绍组成变频器的电力电子器件的结构、工作原理以及各种应用。对没有学过电知识的人，也能从元器件开始，深入浅出学习变频器的工作原理。在此基础上，以电动机为被控对象，介绍变频调速原理及变频调速工作方式。以西门子MM430系列变频器为例，介绍了变频器的选择、安装、接线、参数调整、抗干扰措施和运行检修。《变频调速技术及应用》拓展介绍了多套工业设备或系统，使得变频器的参数设置和调试更注重培养学生的工程应用能力和解决现场实际问题的能力。将变流技术与交流调速有机结合起来。用较少的课时完成两门课程的学习。同时，《变频调速技术及应用》精选了四个实训环节，力求在最简单的实训硬件配置情况下，完成实用性较强、较先进的变频器应用，如PID控制、触摸屏控制系统等。
《变频调速技术及应用》适合于高职学院电气自动化专业和机电设备维修与管理专业的学生，也适用于生产过程自动化专业、机电一体化专业和自动控制技术专业的学生。也可作为企业相关技术人员的参考资料。

目录

第1章 概述
1.1 变频系统技术
1.2 变频调速技术的发展过程
1.3 中国变频调速技术的发展状况
1.4 变频技术的发展方向
1.5 高压变频调速技术应用现状与发展趋势
思考题与习题
第2章 电力电子器件
2.1 电力电子器件概述
2.2 不可控器件——二极管及其应用
2.3 半控型器件——晶闸管及其应用
2.4 全控型器件
2.5 新型电力电子器件
思考题与习题
第3章 电力电子器件的应用与开发
3.1 小功率电力电子器件的应用
3.2 电力电子器件的综合应用
3.3 新型电力电子器件的开发
思考题与习题
第4章 变频调速原理
4.1 变频调速的基本原理
4.2 变频器的分类
4.3 交 直 交变频器主电路及其变频调速系统
4.4 正弦脉宽调制变频器及其调速系统
4.5 西门子变频器简介
4.6 通用变频器的控制电路原理
4.7 高压变频器主电路结构及其控制特点
思考题与习题
第5章 变频器的选用
5.1 变频器的选择
5.2 变频器的安装
5.3 变频器的接线
5.4 变频器的功能及参数
5.5 变频器的抗干扰技术
思考题与习题
第6章 变频技术的综合应用
6.1 变频技术在空调设备上的应用
6.2 变频技术在机床设备上的应用
6.3 变频技术在电梯设备上的应用
6.4 变频技术在电线生产线上的应用
6.5 变频技术在风机上的应用
6.6 变频技术在起重机上的应用
6.7 变频技术在恒压供水上的应用
思考题与习题
第7章 变频技术实训
7.1 基础实训西门子MM440变频器的参数设置及调试
7.2 基础实训西门子MM440变频器的操作与控制
7.3 综合实训变频实现水箱水位控制的实训
7.4 综合实训PLC、变频器和触摸屏综合实训
思考题与习题
参考文献

前言/序言

高职高专教材建设是高职院校教学改革的重要组成部分，2009年全国化工高职仪电类专业委员会组织会员学校对近百家自动化类企业进行了为期一年的广泛调研。2010年5月在杭州召开了全国化工高职自动化类规划教材研讨会。参会的高职院校一线教师和企业技术专家紧密围绕生产过程自动化技术、机电一体化技术、应用电子技术及电气自动化技术等自动化类专业人才培养方案展开研讨，并计划通过三年时间完成自动化类专业特色教材的编写工作。主编采用竞聘方式，由教育专家和行业专家组成的教材评审委员会于2011年1月在广西南宁确定出教材的主编及参编，众多企业技术人员参加了教材的编审工作。
本套教材以《国家中长期教育改革和发展规划纲要》及2006年教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》为编写依据。确定以“培养技能，重在应用”的编写原则，以实际项目为引领，突出教材的应用性、针对性和专业性，力求内容新颖，紧跟国内外工业自动化技术的最新发展，紧密跟踪国内外高职院校相关专业的教学改革。
本书以变频调速技术及其应用为核心，首先安排了与变频器相关的电力电子器件基础知识的讲授，以及一些电力电子器件的实际应用与开发，对于没有学过电力电子技术课程的学生，也能较好理解和掌握变频器的结构和工作原理。
本书以西门子MM430系列变频器为例，深入浅出地介绍了变频器的选择、安装、接线、参数调整、抗干扰措施和运行检修，使学生不但了解了变频器的相关知识，同时加强了应用变频技术的能力。由于变频器的应用领域十分广泛，它所带的负荷特性千差万别，其应用也必然涉及各种各样现场设备。为此，本书拓展介绍了多套工业设备和系统，使得变频器的参数设置和调试更注重培养学生的工程应用能力和解决现场实际问题的能力。同时，本书精选了四个实训环节，力求在最简单的实训硬件配置情况下，完成实用性较强、较先进的变频器应用，如PID控制、触摸屏控制系统等。
本书由王瑾、孙艳萍任主编。全书由7章组成，第1章、第2章2��1~2��3节、第5章由王瑾编写；第2章2��4节、2��5节由马少丽编写；第3章由孙艳萍编写；第4章由吕志香编写；第6章、第7章由李长速编写。全书由王瑾统稿。特别感谢马应魁教授和童克波副教授在本书编写过程中给予的帮助。本书在编写过程中参阅了部分兄弟院校的教材及国内外文献资料，在此对原作者表示深深的敬意和衷心的感谢。
由于编者水平有限和编写时间比较仓促，书中难免有疏漏和不妥之处，敬请读者批评指正。
全国化工高职仪电专业委员会
2011年7月

《变频调速技术及应用》—— 掌握现代工业核心驱动力的指南 在当今飞速发展的工业时代，效率、节能和精准控制已成为衡量企业竞争力的关键指标。电力驱动系统作为工业生产的“心脏”，其性能的提升直接关系到整体生产的智能化水平和经济效益。《变频调速技术及应用》一书，正是为了满足这一时代需求而诞生的，它深入浅出地剖析了变频调速这一革命性技术的原理、发展脉络、核心器件、控制策略以及在各行各业的广泛应用，旨在为广大工程师、技术人员、科研工作者及相关专业学生提供一本全面、系统、实用的学习和参考资料。 本书内容之详实，覆盖面之广，力求为读者构建一个完整的变频调速技术知识体系。我们将从最基础的电力电子器件入手，逐步深入到复杂的控制算法和系统集成。 第一篇：变频调速技术基础理论 本篇将为读者打下坚实的理论基础，理解变频调速的“为什么”和“怎么样”。 第一章 交流电动机基本原理回顾： 在深入探讨变频调速之前，我们首先回顾异步电动机和同步电动机的基本结构、工作原理、电磁特性以及恒转矩、恒功率等运行特性。这部分内容旨在梳理读者已有的知识，为后续章节的学习铺平道路。我们将重点关注电磁感应、磁场分布、转矩产生机制等核心概念，并简要介绍不同类型交流电动机的优缺点。 第二章 变频调速的必要性与优势： 为什么需要变频调速？本章将详细阐述传统恒速驱动方式的局限性，例如能源的浪费、工艺控制的精度不足、机械磨损加剧等。在此基础上，我们将深入分析变频调速带来的显著优势，包括： 节能降耗： 通过改变电动机转速来匹配负载需求，避免“大马拉小车”现象，从而实现可观的能源节约。我们将通过算例分析，量化变频调速在不同负载下的节能效果。 工艺精度提升： 精确控制电动机的转速，使得生产过程更加稳定、可控，提高产品质量和合格率。例如，在纺织、造纸等行业，精确的转速控制是保证产品性能的关键。 平滑启动与软停止： 变频器可以实现电动机的平滑启动，避免对电网和机械传动系统的冲击，延长设备寿命；软停止功能则能有效避免负载因惯性带来的冲击。 运行平稳，噪音降低： 变频器通过改变输出频率和电压，使电动机运行更加平稳，有效降低噪音污染，改善工作环境。 功能集成与智能化： 变频器集成了多种保护功能，并可与上位控制系统（如PLC、DCS）进行通信，实现远程监控和自动化控制。 第三章 变频器的基本构成与工作原理： 本章是本书的核心，将详细解析变频器的内部结构和工作流程。我们将从最经典的电压型脉宽调制（PWM）变频器入手，剖析其“三相桥式整流—直流储能—逆变”的基本结构。 整流单元： 介绍不可控整流（如二极管桥）和可控整流（如晶闸管整流）在变频器中的应用，以及它们对输入电流谐波的影响。 直流环节： 详细讲解滤波电容器的作用，其对直流电压的平滑作用以及对动态响应的影响。同时，讨论储能电抗器的作用。 逆变单元： 这是实现频率和电压变换的关键。我们将重点介绍IGBT（绝缘栅双极晶体管）、IGCT（集成门极换流晶闸管）等电力电子开关器件的特性及其在逆变电路中的应用。详细讲解PWM（脉宽调制）技术，包括SPWM（正弦脉宽调制）、parvecWM（三角载波脉宽调制）等，阐述如何通过控制开关器件的通断来实现输出电压和频率的可变。 控制单元： 介绍变频器的核心控制电路，包括微处理器、信号处理电路、驱动电路等，它们负责接收控制指令，生成PWM信号，并实现各种保护功能。 第四章 变频器的主流拓扑与技术演进： 随着技术的发展，变频器的拓扑结构也在不断演进。本章将介绍不同类型的变频器拓扑： 电压型变频器（VSI）： 重点讲解上述的经典结构。 电流型变频器（CSI）： 介绍其工作原理，并与电压型变频器进行对比，分析各自的优缺点。 多电平变频器： 针对高压大功率应用，介绍NPC（三电平）、多电平PWM等拓扑，分析其在降低电压应力、减少谐波方面的优势。 模块化多电平变频器（MMC）： 介绍其最新发展，在特高压输电、新能源接入等领域的巨大潜力。 其他新型拓扑： 简要介绍如两电平、三电平等变频器在特定场景的应用。 技术演进趋势： 展望变频器在集成度、智能化、效率、功率密度等方面的发展方向。 第二篇：变频调速的核心控制策略 有了变频器的基本原理，如何让它精准地控制电动机，满足各种复杂工况的需求，是本篇的核心内容。 第五章 电压/频率（V/f）恒定控制： 这是最基本、最常见的开环控制方式。本章将详细阐述V/f比值恒定的原理，以及如何根据负载特性调整V/f曲线。我们将分析其在简单负载下的适用性，并指出其在低速或重载工况下的不足。 第六章 矢量控制（Field-Oriented Control, FOC）： 矢量控制是变频调速技术的一大飞跃，它将交流电动机的控制提升到了直流电动机的水平。本章将深入剖析矢量控制的理论基础： 坐标变换： 详细讲解Clarke变换、Park变换，如何将三相时变定子电流分解为转子磁链和电磁转矩的两个正交分量。 磁场定向： 解释如何通过控制这两个分量，独立地控制电动机的磁场和转矩，从而实现类似直流电动机的精确控制。 无速度传感器矢量控制（SVC）与有速度传感器矢量控制（FOC）： 介绍两种实现方式的原理、优缺点及适用范围。 矢量控制的实现： 详细讲解控制框图，包括电流环、速度环的设计，以及如何生成PWM信号。 第七章 直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC）： DTC是另一种先进的控制策略，其特点是响应速度快、结构简单。本章将详细介绍： 基本原理： 讲解如何利用定子磁链观测器直接估计定子磁链和转矩，并直接控制它们的变化。 查找表控制： 介绍DTC控制中基于磁链误差和转矩误差的查找表，以及如何通过开关矢量快速改变磁链和转矩。 DTC的优缺点： 对比矢量控制，分析DTC的优势（响应快、无需编码器）和劣势（转矩波动、谐波）。 第八章 其他先进控制策略： 除了V/f、矢量控制和DTC，本章还将介绍其他一些重要的控制策略： 模糊逻辑控制： 介绍模糊逻辑在变频器控制中的应用，如何利用模糊规则进行自适应控制。 神经网络控制： 探讨如何利用神经网络实现自学习和自适应控制，提高控制性能。 模型预测控制（MPC）： 介绍MPC的原理，如何在有限的预测时域内优化控制输出，以达到更好的性能。 伺服控制技术： 简要介绍变频器在伺服系统中的应用，以及与传统伺服驱动的对比。 第三篇：变频调速器的设计与选型 本篇将从工程实践的角度出发，指导读者如何选择和配置最适合自身需求的变频器。 第九章 变频器的选型原则： 这是一个至关重要的环节，错误的选型将导致设备无法正常运行甚至损坏。我们将从以下几个方面进行详细阐述： 电源要求： 供电电压、相数、频率等。 电机参数： 电机功率、额定电压、额定电流、额定转速、功率因数、绝缘等级等。 负载特性： 恒转矩、风机/水泵（平方转矩）、恒功率等，以及负载的启动转矩、运行转矩、惯量等。 运行环境： 温度、湿度、海拔、防护等级（IP等级）、防爆要求等。 控制精度与动态响应要求： 需要多高的调速精度，响应速度要求如何。 经济性考量： 初始投资、运行成本、能耗等。 特殊功能需求： 如制动、再生制动、多机联动、同步运行、定位控制等。 第十章 变频器的安装与调试： 规范的安装和调试是保证变频器长期稳定运行的基础。 安装环境要求： 布线规范、通风散热、电磁兼容（EMC）等。 接线注意事项： 电源线、电机线、控制信号线、接地等。 基本参数设置： 电机参数辨识、频率设置、加减速时间设置、保护参数设置等。 调试步骤与常见问题排除： 详细介绍从空载到带载的调试流程，以及可能遇到的问题及其解决方法，例如过载、过压、欠压、堵转等。 第十一章 变频器常见故障分析与维护： 即使是最高质量的设备，也可能出现故障。本章将聚焦于变频器的常见故障现象、原因分析和维修方法。 报警代码解读： 常见报警代码的含义及对应的处理措施。 硬件故障： 如电源模块、逆变模块、控制板等故障的判断与更换。 软件故障： 参数设置错误、程序冲突等。 日常维护与预防性保养： 清洁、检查、紧固等，延长设备使用寿命。 第四篇：变频调速技术的应用领域 变频调速技术早已渗透到国民经济的各个领域，本篇将通过大量实际案例，展现其强大的应用价值。 第十二章 工业制造领域： 冶金行业： 轧钢机、卷扬机、风机、水泵的调速控制，提高生产效率和产品质量。 化工行业： 反应釜、计量泵、风机、压缩机的精确控制，保障工艺流程的稳定性和安全性。 建材行业： 水泥生产线中的破碎机、磨机、风机、皮带输送机的节能与提效。 电力行业： 火力发电厂的送风机、引风机、给水泵的节能改造，实现显著的经济效益。 橡塑行业： 挤出机、注塑机、压延机的精确速度控制，提升产品一致性。 印刷包装行业： 印刷机、包装机的速度同步与精确定位。 第十三章 交通运输领域： 轨道交通： 电动列车的牵引控制，地铁、有轨电车的能量再生与制动。 汽车工业： 电动汽车的电机驱动与能量管理。 起重运输： 港口码头、仓库内的起重机、输送带的平稳高效运行。 第十四章 基础设施与公共事业： 供水与排水： 水泵的恒压供水，实现节能和管网压力稳定。 中央空调系统： 风机盘管、水泵、冷却塔的风机调速，实现舒适节能的室内环境。 电梯行业： 电梯的平稳运行、舒适的乘坐体验以及能量再生。 水处理行业： 曝气风机、污泥泵的精确控制，提高处理效率。 第十五章 新能源与节能改造： 风力发电： 风力发电机组的变桨控制和偏航控制，最大化能量捕获。 太阳能发电： 太阳能光伏逆变器的最大功率点跟踪（MPPT）控制。 节能改造项目： 针对老旧设备进行变频改造，实现显著的节能降耗。 第十六章 综合应用与发展趋势： 多机联动与同步控制： 讲解如何通过变频器实现多台电动机的协同工作，如造纸机、印染机等。 网络化与智能化： 变频器与工业以太网、现场总线（如Profinet, EtherNet/IP, Modbus TCP/IP）的集成，实现更高级别的自动化和信息化。 工业4.0背景下的变频器： 探讨变频器在智能制造中的角色，如预测性维护、远程诊断等。 电力电子技术的进步对变频器未来发展的影响： 如宽禁带半导体（SiC, GaN）的应用，将带来更高效率、更小体积、更高耐压的变频器。 附录 国内外知名变频器品牌介绍 常用术语汇编 相关国家标准与行业规范 《变频调速技术及应用》一书，力求做到内容全面、结构清晰、讲解透彻、图文并茂。书中不仅有理论的深度，更有实践的广度，通过大量图表、原理图、电路图、实际应用案例和操作指导，帮助读者将所学知识转化为实际能力。无论您是初学者，还是资深工程师，都能从中受益匪浅，深刻理解并熟练掌握变频调速这一现代工业不可或缺的核心技术，为推动工业自动化和智能化进程贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

我是一名高校电气工程专业的学生，在学习过程中，变频调速技术是课程中的重要组成部分。我之前阅读过一些变频调速方面的教材，但总觉得不够深入，或者案例不够丰富。这本书的出现，恰好弥补了我的这一需求。它不仅对变频调速的核心技术进行了深入的剖析，还提供了大量不同行业、不同场景下的应用实例，比如在化工、冶金、纺织、电力等领域。这些丰富的案例让我能够看到变频调速技术是如何在实际生产中发挥巨大作用的，也为我将来从事相关领域的研发工作提供了重要的参考。此外，书中对最新变频调速技术的发展趋势和未来展望的介绍，也让我对这个领域有了更宏观的认识。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受就是它的实用性非常强。作者在书中花了大量篇幅介绍变频器的选型、安装、调试以及常见故障的处理方法。这些内容都是我们在实际工作中经常会遇到的问题。书中提供了一些实用的计算公式和经验公式，以及一些 troubleshooting 的技巧，对于一线工程师来说，非常有参考价值。我尤其喜欢书中对不同类型变频器在性能、成本、维护等方面的比较分析，这有助于我们做出更明智的选择。此外，书中还提到了与变频器相关的其他技术，如PLC控制、上位机监控等，这些都能够帮助我们构建完整的自动化系统。总而言之，这是一本集理论、实践、应用为一体的优质技术书籍。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常吸引人，采用了一种现代、简洁的风格，搭配深邃的蓝色背景，给人一种专业而又充满科技感的感觉。封面上“变频调速技术及应用”几个大字清晰醒目，字体选择也比较大气，配合下方细小的副标题，整体视觉效果非常不错，很容易在琳琅满目的图书中脱颖而出。我是在一次技术书展上偶然注意到它的，当时就被这个封面设计吸引了，忍不住拿起来翻阅了一下。封底的文字也很简洁扼要，介绍了本书的主要内容和目标读者，让我对这本书的内容有了一个初步的了解，感觉很符合我近期学习的需求。总的来说，这本书从外观设计上就给我留下了深刻的良好印象，让我对接下来的阅读内容充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚入行不久的电气工程师，在工作中经常接触到各种电机和驱动设备，其中变频器是必不可少的一部分。我一直在寻找一本能够系统梳理变频调速技术基础理论，并结合实际应用案例的书籍。在翻阅了这本书的目录后，我发现它的章节安排非常合理，从变频调速的基本原理讲起，逐步深入到各种变频器的类型、控制方法、选型原则，以及在不同行业的具体应用。特别是它对一些常见问题的分析和解决方法的介绍，让我觉得非常实用。我尤其关注书中关于如何根据具体工况选择合适的变频器，以及如何进行现场调试和故障诊断的部分，这些内容对于提升我的实际操作能力非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常严谨，但也足够通俗易懂。作者在阐述复杂的变频调速原理时，并没有使用过于晦涩难懂的专业术语，而是通过清晰的逻辑和图文并茂的方式进行讲解。我特别喜欢书中穿插的大量图表和示意图，这些图形化的信息能够帮助我更直观地理解抽象的技术概念。例如，在讲解PWM控制原理时，书中给出的波形图就比纯文字描述要清晰得多。而且，作者在讲解过程中，还会适时地引用一些实际工程中的案例，让我能够将理论知识与实际应用联系起来，更好地理解技术在实际生产中的价值。这种理论与实践相结合的讲解方式，对于像我这样希望将书本知识转化为实际工作能力的读者来说，非常有益。