通用变频器基础应用教程/21世纪高等院校电气工程与自动化规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王玉中，许聪颖，裴胜利 等 编

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• 电机控制
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• 电气工程
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• 工业控制
• 基础教程
• 高等教育
• 规划教材
• 21世纪

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115327796

版次：1

商品编码：11330494

包装：平装

丛书名： 21世纪高等院校电气工程与自动化规划教材

开本：16开

出版时间：2013-09-01

用纸：胶版纸

页数：137

字数：224000

正文语种：中文

内容简介

　　《通用变频器基础应用教程/21世纪高等院校电气工程与自动化规划教材》针对电气工程相关专业和应用型本科的培养特点，阐述了主流型号变频器的应用技术和方法，系统地介绍了电气传动基础知识、通用变频器的常用功能、MM420系列变频器介绍、MM420系列变频器的功能操作、MM420系列变频器组成的变频拖动系统等内容，并且配有MM420系列变频器的相关实验。
　　《通用变频器基础应用教程/21世纪高等院校电气工程与自动化规划教材》可作为应用型本科电气工程及其自动化、自动化、机械制造及其自动化（数控方向）等相关专业的教学用书，也可以作为广大电气控制技术人员的参考用书。

内页插图

目录

第1章 电气传动基础知识
1.1 电气传动系统概述
1.1.1 电气传动的概念和类型
1.1.2 电气传动的组成结构和作用
1.2 电气传动系统的工作原理
1.3 电气传动系统的负载特性
1.3.1 恒转矩负载特性
1.3.2 恒功率负载特性
1.3.3 二次方率负载特性
1.4 变频器及其特点
1.4.1 变频器的概念
1.4.2 变频器的特点
1.5 变频器的分类
1.5.1 按供电电源电压等级分类
1.5.2 按控制算法分类
1.5.3 按用途分类
1.5.4 按变换方法分类
1.6 通用变频器的结构和工作原理
1.6.1 通用变频器的结构
1.6.2 单相逆变工作原理
1.6.3 三相逆变工作原理
1.6.4 SPWM逆变工作原理
1.7 小结
1.8 习题

第2章 通用变频器的常用功能
2.1 通用变频器的频率给定功能
2.1.1 模拟量频率给定功能
2.1.2 数字量频率给定功能
2.1.3 频率限制功能
2.2 异步电动机的启动和加速功能
2.2.1 工频启动和加速
2.2.2 软启动器启动和加速
2.2.3 转子串联电阻启动和加速
2.2.4 变频启动和加速
2.3 异步电动机的制动和减速功能
2.3.1 自由制动和减速
2.3.2 变频制动和减速
2.3.3 变频加直流制动和减速
2.4 制动电阻和制动单元
2.4.1 能耗电路的作用与工况
2.4.2 制动电阻的选择
2.4.3 制动单元的基本原理
2.5 小结
2.6 习题

第3章 MM420系列变频器介绍
3.1 MM420系列变频器的特点及电气连接
3.1.1 MM420系列变频器的特点
3.1.2 电源和电动机的电气连接
3.2 MM420系列变频器的基本调试
3.2.1 MM420系列变频器的结构方框图
3.2.2 用状态显示板进行调试和操作
3.2.3 用基本操作板进行调试
3.3 MM420系列变频器的使用
3.3.1 频率设置值（P1000）
3.3.2 命令源
3.3.3 停车和制动功能
3.3.4 控制方式
3.4 MM420系列变频器的系统参数
3.4.1 系统参数简介
3.4.2 参数概览
3.5 MM420系列变频器的主要参数表
3.5.1 快速调试
3.5.2 参数的说明
3.6 小结
3.7 习题

第4章 MM420系列变频器的功能操作
4.1 基本操作
4.1.1 面板控制运行
4.1.2 外部端子控制运行
4.1.3 同步运行
4.1.4 程序控制运行
4.1.5 PID控制运行
4.2 PLC与MM420系列变频器组成的调速控制
4.2.1 PLC与MM420系列变频器的连接
4.2.2 电动机的正反转控制
4.2.3 电动机的多段速控制
4.2.4 变频与工频的切换控制
4.3 小结
4.4 习题

第5章 MM420系列变频器组成的变频拖动系统
5.1 恒转矩负载变频拖动系统
5.1.1 恒转矩负载的特点
5.1.2 主要功能的参数设置
5.1.3 控制电路及其原理
5.2 恒功率负载变频拖动系统
5.2.1 恒功率负载的特点
5.2.2 恒功率负载变频拖动的主要问题
5.2.3 控制电路及其原理
5.3 二次方率负载变频拖动系统
5.3.1 二次方率负载的特点
5.3.2 风机变频调速的控制电路及其原理
5.3.3 水泵变频调速的功能参数设置
5.4 小结
5.5 习题

第6章 MM420系列变频器的应用实验
6.1 变频器的BOP面板控制实验
6.1.1 实验目的
6.1.2 实验仪器和设备
6.1.3 实验内容
6.1.4 实验方法和步骤
6.1.5 实验报告要求
6.2 变频器的外接数字量控制实验
6.2.1 实验目的
6.2.2 实验仪器和设备
6.2.3 实验内容
6.2.4 实验方法和步骤
6.2.5 实验报告要求
6.3 变频器的外接模拟量控制实验
6.3.1 实验目的
6.3.2 实验仪器和设备
6.3.3 实验内容
6.3.4 实验方法和步骤
6.3.5 实验报告要求
6.4 变频器的多段速控制实验
6.4.1 实验目的
6.4.2 实验仪器和设备
6.4.3 实验内容
6.4.4 实验方法和步骤
6.4.5 实验报告要求
6.5 变频器的PLC控制实验
6.5.1 实验目的
6.5.2 实验仪器和设备
6.5.3 实验内容
6.5.4 实验方法和步骤
6.5.5 实验报告要求
6.6 变频器的PID控制实验
6.6.1 实验目的
6.6.2 实验仪器和设备
6.6.3 实验内容
6.6.4 实验方法和步骤
6.6.5 实验报告要求
参考文献

精彩书摘

　　第1章 电气传动基础知识
　　当前全球多数国家的工业生产已经非常现代化了，这实际上经历了漫长的发展过程，可以分为三个阶段：第一次工业革命阶段，第二次工业革命阶段，第三次工业革命阶段。
　　工业革命又叫产业革命。第一次工业革命是从18世纪60年代开始的，标志是瓦特改良蒸汽机。蒸汽机的广泛使用使人类社会由工场手工业过渡到大机器生产，从此进入了“蒸汽时代”。
　　第二次工业革命是从19世纪70年代开始的，它以电力的广泛运用为显著特点，人类从此进入了“电气时代”。在电力的使用中，发电机和电动机是两个相互关联的重要组成部分。发电机是将机械能转化为电能，电动机则是将电能转化为机械能．发电机原理的基础是1819年丹麦人奧斯特发现的电流的磁效应以及1831年英国科学家法拉第发现的电磁感应现象。1866年德国人西门子制成了自激式的直流发电机，但这种发电机还不够完善。经过许多人的努力，发电机逐步得到改进，到了19世纪70年代，终于可以投入实际运行产生了直流电能。1882年，法国学者德普勒发明了远距离送电的方法。同年，美国发明家爱迪生在纽约建立了美国第一个火力发电站，并把输电线联结成网络。1885年意大利科学家法拉里提出的旋转磁场原理，对交流电机的发展有重要的意义。19世纪80年代末90年代初，人们制出三相异步电动机。1891年以后，较为经济、可靠的三相制交流电得以推广，电力工业的发展进入新阶段。
　　第三次工业革命是从20世纪40年代开始的，它以计算机技术的广泛运用为显著特点，人类从此进入了“信息时代”。
　　1．1 电气传动系统概述
　　电气传动是在第二次工业革命时期产生的，一直沿用到现在。初期是直流电气传动，后来出现了交流电气传动。早期的交流电气传动主要用于恒速拖动的场合，需要高性能调速的场合仍然使用直流电气传动，直到高性能变频器出现以后，这种分工才有所改变，需要高性能调速的场合也可以使用交流电气传动了。目前，交流电气传动在整个电气传动里面占据主导地位。
　　1．1．1 电气传动的概念和类型
　　电气传动又称电机拖动，是以电动机作为原动机驱动各种生产机械的系统总称。国际电工委会员（IEC）将电气传动控制归入“运动控制”范畴。据统计，电气传动系统的用电量占我国总发电量的60%／仓以上。2010年以来，我国电气传动产品市场需求年增长率为20％以上，市场前景广阔。
　　……

前言/序言

《现代电力电子技术与应用》 概述： 《现代电力电子技术与应用》是一本面向高等院校电气工程与自动化专业学生的综合性教材，旨在系统阐述电力电子技术的核心理论、关键器件、典型电路及其在工业自动化、新能源、交通运输等现代工业领域中的广泛应用。本书紧密结合当前电力电子技术发展的最新动态和产业需求，力求内容严谨、体系完整、图文并茂，既能为学生打下坚实的理论基础，又能培养其解决实际工程问题的能力。 内容亮点： 本书在内容编排上，遵循由浅入深、循序渐进的原则，力求知识的连贯性和逻辑性。 第一部分：电力电子基础理论 本部分将深入剖析电力电子技术赖以生存和发展的基本原理。 半导体器件原理： 详细介绍电力电子系统中扮演核心角色的关键半导体器件，包括二极管、晶闸管（SCR）、双极型三极管（BJT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等。我们将从其物理结构、伏安特性、开关特性、导通损耗、关断损耗等方面进行深入讲解，并辅以生动的器件模型和实物图片，帮助读者直观理解其工作机制。此外，还将介绍一些新型电力电子器件，如SiC（碳化硅）、GaN（氮化镓）器件的特性与优势，预示未来技术发展趋势。 电力电子变换器原理： 深入探讨各类电力电子变换器的基本拓扑结构、工作原理、数学模型及控制策略。内容涵盖： AC-DC变换（整流）： 包括单相和三相不可控整流、半控整流和全控整流电路，分析不同控制方式下的输出电压、电流波形、纹波系数和功率因数。 DC-DC变换： 详细介绍升压（Boost）、降压（Buck）、升降压（Buck-Boost）等基本DC-DC变换器，阐述其工作模式、开关函数法分析，以及各种拓扑在不同应用场景下的优劣。 DC-AC变换（逆变）： 讲解单相和三相电压型逆变器、电流型逆变器的基本工作原理、脉宽调制（PWM）技术（如SPWM、SAPWM、DPWM等），重点分析输出电压、电流的谐波特性及其抑制方法。 AC-AC变换（变频变压）： 介绍直接变频（AC-AC）、间接变频（AC-DC-AC）等拓扑，重点分析变频器在改变输出频率和电压方面的原理。 控制理论基础： 介绍在电力电子变换器控制中常用的控制方法，如PID控制、滞环控制、滑模控制等，并结合开关模式变换器的动态特性，讲解如何设计稳定、快速、高精度的控制器。 第二部分：电力电子装置与系统 本部分将重点介绍实际工程中常见的电力电子装置的组成、设计要点和工作特性。 开关电源（SMPS）设计： 详细讲解各种开关电源拓扑（如反激、正激、推挽、桥式等）的设计流程，包括变压器设计、输出滤波设计、反馈控制回路设计、保护电路设计等，并结合实际案例分析。 电机驱动技术： 深入探讨直流电机和交流电机（包括同步电机、异步电机、永磁同步电机等）的调速控制原理和驱动方法。重点讲解各种PWM控制策略在电机驱动中的应用，如V/f控制、矢量控制（FOC）、直接转矩控制（DTC）等，以及它们在不同电机类型和应用场合下的优势。 电力电子在新能源领域的应用： 光伏发电系统： 介绍光伏电池的基本原理，光伏阵列的特性，以及MPPT（最大功率点跟踪）技术的核心思想和主流算法。重点讲解光伏并网逆变器和离网逆变器的拓扑结构、工作原理和并网控制策略。 风力发电系统： 介绍风力发电机的基本类型，风能转换原理，以及风力发电系统中变流器的作用和基本拓扑。 储能系统： 介绍不同类型的储能技术（如锂电池、铅酸电池等）及其特性，以及储能系统与电网的交互方式，包括充放电控制策略。 电动汽车电力电子技术： 深入分析电动汽车（EV）和混合动力电动汽车（HEV）中的关键电力电子系统，如车载充电器（OBC）、DC/DC变换器、电机驱动逆变器、电池管理系统（BMS）等，探讨其技术挑战与发展趋势。 大功率电力电子系统： 介绍高压直流输电（HVDC）、柔性交流输电系统（FACTS）等大功率电力电子技术在电网中的应用，分析其对电网稳定性和输电效率的提升作用。 第三部分：设计方法与实践 本部分将侧重于实际工程设计和应用，帮助学生将理论知识转化为解决实际问题的能力。 电路仿真与分析： 介绍常用的电力电子电路仿真软件（如MATLAB/Simulink, PSIM, PSpice等），演示如何利用仿真工具对电路进行建模、分析和验证，提高设计效率和可靠性。 PCB设计与散热： 讲解电力电子电路PCB（Printed Circuit Board）设计的关键考虑因素，如高频信号处理、电磁兼容（EMC）设计、功率回路布局等。同时，深入探讨电力电子器件的散热设计，包括散热器选型、热阻计算、风冷与水冷等技术。 可靠性与电磁兼容（EMC）： 强调电力电子系统在实际应用中的可靠性要求，介绍常见的故障模式及预防措施。同时，详细讲解电磁兼容（EMC）的基本概念、干扰源、耦合途径和抑制方法，帮助读者设计满足EMC标准的电力电子产品。 案例分析与项目实践： 结合实际工程项目，深入剖析具体电力电子系统的设计过程，包括需求分析、方案选择、电路设计、仿真验证、样机制作与调试等环节。鼓励学生通过小型项目实践，巩固所学知识，培养独立解决问题的能力。 本书特色： 理论与实践并重： 紧密结合理论基础与实际应用，既有深入的原理分析，又有丰富的工程案例。 前沿性与系统性： 涵盖电力电子领域的最新技术和发展趋势，同时保持知识体系的完整性。 图文并茂： 配备大量示意图、波形图、实物图和电路图，帮助读者直观理解抽象概念。 面向工程应用： 强调设计方法和实践技能的培养，旨在为学生未来的工程实践奠定坚实基础。 适合不同层次读者： 既可作为高等院校电气工程与自动化专业的专业教材，也可供从事电力电子相关工作的工程师参考学习。 通过学习《现代电力电子技术与应用》，读者将能够系统掌握电力电子技术的核心知识，理解各类电力电子变换器的运行机理，熟悉关键器件的性能特点，并能够初步掌握电力电子系统的设计方法，为在新能源、工业自动化、智能电网等蓬勃发展的领域中工作打下坚实基础。

评分☆☆☆☆☆

第三段评价： 我是一名即将毕业的自动化专业学生，在老师的推荐下阅读了《通用变频器基础应用教程》。这本书的结构非常清晰，逻辑性很强。从最基础的变频器定义、历史发展，到其核心的工作原理，再到实际操作的每一个细节，都安排得井井有条。让我印象深刻的是，书中在讲解变频器与PLC、触摸屏等上位机的通信时，不仅给出了常用的通信协议（如Modbus RTU/TCP）的原理和接线方式，还提供了详细的编程示例，包括PLC的梯形图和触摸屏的组态界面，这对于我们这些即将走向工作岗位的学生来说，简直是“及时雨”。我们知道，在实际的工业自动化项目中，变频器很少是独立工作的，它往往需要与其他设备进行联动，而本书在这方面提供的指导，可以直接转化为我们在项目中的实操能力。此外，书中关于变频器能耗分析和节能优化措施的章节，也让我对变频器的经济效益有了更深的理解，这对于今后在项目中选择和应用变频器，将会起到重要的参考作用。总的来说，这本书是一本非常适合高校电气工程与自动化专业学生的教材，它既有理论深度，又有实践指导性。

评分☆☆☆☆☆

第一段评价： 拿到这本《通用变频器基础应用教程》，我最大的感受就是它的“实在”。翻开目录，从变频器的基本原理、结构组成，到具体的选型、安装调试，再到各种保护功能和常见的故障排除，几乎涵盖了作为一名电气工程师在实际工作中会遇到的所有基础环节。最令我惊喜的是，书中大量的图例和大量的实际案例分析，让我这种理论知识相对薄弱的读者也能迅速理解抽象的概念。比如，在讲解如何根据负载特性选择合适的变频器时，作者不仅给出了详细的计算公式，还配上了好几个不同行业的典型负载曲线图，并逐一进行分析，指导我们如何从曲线中读取关键信息，最终做出最经济、最有效的选择。再比如，对于变频器的参数设置，书中列出了许多常用参数的含义、取值范围以及在不同应用场景下的推荐值，并附带了具体的接线图和操作步骤，即使是初次接触变频器的技术人员，也能照猫画虎，完成基本的参数配置。这种“手把手”的教学方式，极大地降低了学习门槛，也让我对变频器在实际生产线上的应用有了更直观、更深刻的认识。总而言之，对于想要快速掌握变频器基础应用，并能独立解决实际问题的电气专业人士来说，这本书绝对是一本不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

第五段评价： 从《通用变频器基础应用教程》这本书的整体风格来看，它体现了“高屋建瓴”和“精益求精”的特点。它并没有将自己局限于某个单一品牌的变频器，而是从通用变频器的角度出发，深入浅出地讲解了变频器技术的本质。书中对变频器内部控制电路的分析，非常到位，各种半导体器件、驱动电路、滤波电路的原理都讲解得很清楚，让我对变频器的“心脏”有了更深的认识。同时，在讲解变频器的外围设备连接时，作者也非常细致，对各种传感器（如速度、位置、温度传感器）、执行机构（如接触器、继电器）的选型和接线都进行了详细的说明，并给出了不同应用场景下的配置参考，这对于系统集成商和自动化工程师来说，能够极大地提高设计效率和减少错误。另外，书中还对变频器的安全规范和EMC（电磁兼容性）设计进行了专门的阐述，这在很多同类书籍中是比较少见的，也体现了这本书的专业性和全面性，对于构建稳定可靠的工业自动化系统至关重要。这本书不仅是学习变频器技术的基础读物，更是一本值得反复研读的参考手册。

评分☆☆☆☆☆

第二段评价： 作为一个在自动化领域摸爬滚打了多年的工程师，我接触过不少技术书籍，但《通用变频器基础应用教程》这本书带给我的感觉是“扎实”和“前瞻”。书中对变频器原理的阐述，并非停留在停留在简单的“升压、变频”层面，而是深入剖析了SPWM、V/f控制、矢量控制等核心技术，并结合了最新的控制算法进展，让我这个老兵也学到了不少新东西。尤其是在矢量控制部分，书中对不同类型的矢量控制（如无感矢量控制、有感矢量控制）的优缺点以及适用场景进行了详细的比较，并给出了详细的参数设置指南，这对于追求高性能、高精度的应用场景非常有指导意义。此外，书中对变频器在不同行业（如纺织、冶金、电力、包装等）的典型应用案例进行了深入的分析，不仅讲解了变频器如何实现节能降耗，还探讨了其在提高生产效率、优化工艺流程等方面的作用，这让我看到了变频器技术更广阔的应用前景。这本书的理论深度和实践广度结合得非常好，既能满足初学者的入门需求，也能为有经验的工程师提供更深入的思考和指导。

评分☆☆☆☆☆

第四段评价： 作为一名在基层从事设备维修多年的技术人员，我平时接触最多的就是变频器的故障排除。说实话，很多时候遇到突发故障，我们只能靠经验和运气。但自从看了《通用变频器基础应用教程》这本书，我感觉自己的“功力”提升了不少。《通用变频器基础应用教程》的故障排除章节，可以说是“干货”满满。书中不仅列举了变频器最常见的几十种故障现象，如过流、过压、欠压、过温、通信异常等，还详细分析了每种故障可能的原因，并给出了系统化的排查步骤和解决方案。它不是简单地告诉你“报了这个错，换个板子就行”，而是引导你一步步去分析，从电源、电机、编码器、控制信号等多个维度去查找根源。而且，书中还强调了变频器日常维护的重要性，比如定期清洁、检查连接、监听运行声音等，这些看似简单的细节，对于延长变频器的使用寿命、减少故障发生率起着至关重要的作用。这本书就像一个经验丰富的“老工匠”，把他的绝活毫无保留地传授给了我们，让我能够更从容、更有效地应对各种变频器故障。