通用變頻器基礎應用教程/21世紀高等院校電氣工程與自動化規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王玉中，許聰穎，裴勝利 等 編

圖書標籤:

• 變頻器
• 電機控製
• 電力電子
• 電氣工程
• 自動化
• 工業控製
• 基礎教程
• 高等教育
• 規劃教材
• 21世紀

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115327796

版次：1

商品編碼：11330494

包裝：平裝

叢書名： 21世紀高等院校電氣工程與自動化規劃教材

開本：16開

齣版時間：2013-09-01

用紙：膠版紙

頁數：137

字數：224000

正文語種：中文

內容簡介

　　《通用變頻器基礎應用教程/21世紀高等院校電氣工程與自動化規劃教材》針對電氣工程相關專業和應用型本科的培養特點，闡述瞭主流型號變頻器的應用技術和方法，係統地介紹瞭電氣傳動基礎知識、通用變頻器的常用功能、MM420係列變頻器介紹、MM420係列變頻器的功能操作、MM420係列變頻器組成的變頻拖動係統等內容，並且配有MM420係列變頻器的相關實驗。
　　《通用變頻器基礎應用教程/21世紀高等院校電氣工程與自動化規劃教材》可作為應用型本科電氣工程及其自動化、自動化、機械製造及其自動化（數控方嚮）等相關專業的教學用書，也可以作為廣大電氣控製技術人員的參考用書。

內頁插圖

目錄

第1章 電氣傳動基礎知識
1.1 電氣傳動係統概述
1.1.1 電氣傳動的概念和類型
1.1.2 電氣傳動的組成結構和作用
1.2 電氣傳動係統的工作原理
1.3 電氣傳動係統的負載特性
1.3.1 恒轉矩負載特性
1.3.2 恒功率負載特性
1.3.3 二次方率負載特性
1.4 變頻器及其特點
1.4.1 變頻器的概念
1.4.2 變頻器的特點
1.5 變頻器的分類
1.5.1 按供電電源電壓等級分類
1.5.2 按控製算法分類
1.5.3 按用途分類
1.5.4 按變換方法分類
1.6 通用變頻器的結構和工作原理
1.6.1 通用變頻器的結構
1.6.2 單相逆變工作原理
1.6.3 三相逆變工作原理
1.6.4 SPWM逆變工作原理
1.7 小結
1.8 習題

第2章 通用變頻器的常用功能
2.1 通用變頻器的頻率給定功能
2.1.1 模擬量頻率給定功能
2.1.2 數字量頻率給定功能
2.1.3 頻率限製功能
2.2 異步電動機的啓動和加速功能
2.2.1 工頻啓動和加速
2.2.2 軟啓動器啓動和加速
2.2.3 轉子串聯電阻啓動和加速
2.2.4 變頻啓動和加速
2.3 異步電動機的製動和減速功能
2.3.1 自由製動和減速
2.3.2 變頻製動和減速
2.3.3 變頻加直流製動和減速
2.4 製動電阻和製動單元
2.4.1 能耗電路的作用與工況
2.4.2 製動電阻的選擇
2.4.3 製動單元的基本原理
2.5 小結
2.6 習題

第3章 MM420係列變頻器介紹
3.1 MM420係列變頻器的特點及電氣連接
3.1.1 MM420係列變頻器的特點
3.1.2 電源和電動機的電氣連接
3.2 MM420係列變頻器的基本調試
3.2.1 MM420係列變頻器的結構方框圖
3.2.2 用狀態顯示闆進行調試和操作
3.2.3 用基本操作闆進行調試
3.3 MM420係列變頻器的使用
3.3.1 頻率設置值（P1000）
3.3.2 命令源
3.3.3 停車和製動功能
3.3.4 控製方式
3.4 MM420係列變頻器的係統參數
3.4.1 係統參數簡介
3.4.2 參數概覽
3.5 MM420係列變頻器的主要參數錶
3.5.1 快速調試
3.5.2 參數的說明
3.6 小結
3.7 習題

第4章 MM420係列變頻器的功能操作
4.1 基本操作
4.1.1 麵闆控製運行
4.1.2 外部端子控製運行
4.1.3 同步運行
4.1.4 程序控製運行
4.1.5 PID控製運行
4.2 PLC與MM420係列變頻器組成的調速控製
4.2.1 PLC與MM420係列變頻器的連接
4.2.2 電動機的正反轉控製
4.2.3 電動機的多段速控製
4.2.4 變頻與工頻的切換控製
4.3 小結
4.4 習題

第5章 MM420係列變頻器組成的變頻拖動係統
5.1 恒轉矩負載變頻拖動係統
5.1.1 恒轉矩負載的特點
5.1.2 主要功能的參數設置
5.1.3 控製電路及其原理
5.2 恒功率負載變頻拖動係統
5.2.1 恒功率負載的特點
5.2.2 恒功率負載變頻拖動的主要問題
5.2.3 控製電路及其原理
5.3 二次方率負載變頻拖動係統
5.3.1 二次方率負載的特點
5.3.2 風機變頻調速的控製電路及其原理
5.3.3 水泵變頻調速的功能參數設置
5.4 小結
5.5 習題

第6章 MM420係列變頻器的應用實驗
6.1 變頻器的BOP麵闆控製實驗
6.1.1 實驗目的
6.1.2 實驗儀器和設備
6.1.3 實驗內容
6.1.4 實驗方法和步驟
6.1.5 實驗報告要求
6.2 變頻器的外接數字量控製實驗
6.2.1 實驗目的
6.2.2 實驗儀器和設備
6.2.3 實驗內容
6.2.4 實驗方法和步驟
6.2.5 實驗報告要求
6.3 變頻器的外接模擬量控製實驗
6.3.1 實驗目的
6.3.2 實驗儀器和設備
6.3.3 實驗內容
6.3.4 實驗方法和步驟
6.3.5 實驗報告要求
6.4 變頻器的多段速控製實驗
6.4.1 實驗目的
6.4.2 實驗儀器和設備
6.4.3 實驗內容
6.4.4 實驗方法和步驟
6.4.5 實驗報告要求
6.5 變頻器的PLC控製實驗
6.5.1 實驗目的
6.5.2 實驗儀器和設備
6.5.3 實驗內容
6.5.4 實驗方法和步驟
6.5.5 實驗報告要求
6.6 變頻器的PID控製實驗
6.6.1 實驗目的
6.6.2 實驗儀器和設備
6.6.3 實驗內容
6.6.4 實驗方法和步驟
6.6.5 實驗報告要求
參考文獻

精彩書摘

　　第1章 電氣傳動基礎知識
　　當前全球多數國傢的工業生産已經非常現代化瞭，這實際上經曆瞭漫長的發展過程，可以分為三個階段：第一次工業革命階段，第二次工業革命階段，第三次工業革命階段。
　　工業革命又叫産業革命。第一次工業革命是從18世紀60年代開始的，標誌是瓦特改良蒸汽機。蒸汽機的廣泛使用使人類社會由工場手工業過渡到大機器生産，從此進入瞭“蒸汽時代”。
　　第二次工業革命是從19世紀70年代開始的，它以電力的廣泛運用為顯著特點，人類從此進入瞭“電氣時代”。在電力的使用中，發電機和電動機是兩個相互關聯的重要組成部分。發電機是將機械能轉化為電能，電動機則是將電能轉化為機械能．發電機原理的基礎是1819年丹麥人奧斯特發現的電流的磁效應以及1831年英國科學傢法拉第發現的電磁感應現象。1866年德國人西門子製成瞭自激式的直流發電機，但這種發電機還不夠完善。經過許多人的努力，發電機逐步得到改進，到瞭19世紀70年代，終於可以投入實際運行産生瞭直流電能。1882年，法國學者德普勒發明瞭遠距離送電的方法。同年，美國發明傢愛迪生在紐約建立瞭美國第一個火力發電站，並把輸電綫聯結成網絡。1885年意大利科學傢法拉裏提齣的鏇轉磁場原理，對交流電機的發展有重要的意義。19世紀80年代末90年代初，人們製齣三相異步電動機。1891年以後，較為經濟、可靠的三相製交流電得以推廣，電力工業的發展進入新階段。
　　第三次工業革命是從20世紀40年代開始的，它以計算機技術的廣泛運用為顯著特點，人類從此進入瞭“信息時代”。
　　1．1 電氣傳動係統概述
　　電氣傳動是在第二次工業革命時期産生的，一直沿用到現在。初期是直流電氣傳動，後來齣現瞭交流電氣傳動。早期的交流電氣傳動主要用於恒速拖動的場閤，需要高性能調速的場閤仍然使用直流電氣傳動，直到高性能變頻器齣現以後，這種分工纔有所改變，需要高性能調速的場閤也可以使用交流電氣傳動瞭。目前，交流電氣傳動在整個電氣傳動裏麵占據主導地位。
　　1．1．1 電氣傳動的概念和類型
　　電氣傳動又稱電機拖動，是以電動機作為原動機驅動各種生産機械的係統總稱。國際電工委會員（IEC）將電氣傳動控製歸入“運動控製”範疇。據統計，電氣傳動係統的用電量占我國總發電量的60%／倉以上。2010年以來，我國電氣傳動産品市場需求年增長率為20％以上，市場前景廣闊。
　　……

前言/序言

《現代電力電子技術與應用》 概述： 《現代電力電子技術與應用》是一本麵嚮高等院校電氣工程與自動化專業學生的綜閤性教材，旨在係統闡述電力電子技術的核心理論、關鍵器件、典型電路及其在工業自動化、新能源、交通運輸等現代工業領域中的廣泛應用。本書緊密結閤當前電力電子技術發展的最新動態和産業需求，力求內容嚴謹、體係完整、圖文並茂，既能為學生打下堅實的理論基礎，又能培養其解決實際工程問題的能力。 內容亮點： 本書在內容編排上，遵循由淺入深、循序漸進的原則，力求知識的連貫性和邏輯性。 第一部分：電力電子基礎理論 本部分將深入剖析電力電子技術賴以生存和發展的基本原理。 半導體器件原理： 詳細介紹電力電子係統中扮演核心角色的關鍵半導體器件，包括二極管、晶閘管（SCR）、雙極型三極管（BJT）、金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）等。我們將從其物理結構、伏安特性、開關特性、導通損耗、關斷損耗等方麵進行深入講解，並輔以生動的器件模型和實物圖片，幫助讀者直觀理解其工作機製。此外，還將介紹一些新型電力電子器件，如SiC（碳化矽）、GaN（氮化鎵）器件的特性與優勢，預示未來技術發展趨勢。 電力電子變換器原理： 深入探討各類電力電子變換器的基本拓撲結構、工作原理、數學模型及控製策略。內容涵蓋： AC-DC變換（整流）： 包括單相和三相不可控整流、半控整流和全控整流電路，分析不同控製方式下的輸齣電壓、電流波形、紋波係數和功率因數。 DC-DC變換： 詳細介紹升壓（Boost）、降壓（Buck）、升降壓（Buck-Boost）等基本DC-DC變換器，闡述其工作模式、開關函數法分析，以及各種拓撲在不同應用場景下的優劣。 DC-AC變換（逆變）： 講解單相和三相電壓型逆變器、電流型逆變器的基本工作原理、脈寬調製（PWM）技術（如SPWM、SAPWM、DPWM等），重點分析輸齣電壓、電流的諧波特性及其抑製方法。 AC-AC變換（變頻變壓）： 介紹直接變頻（AC-AC）、間接變頻（AC-DC-AC）等拓撲，重點分析變頻器在改變輸齣頻率和電壓方麵的原理。 控製理論基礎： 介紹在電力電子變換器控製中常用的控製方法，如PID控製、滯環控製、滑模控製等，並結閤開關模式變換器的動態特性，講解如何設計穩定、快速、高精度的控製器。 第二部分：電力電子裝置與係統 本部分將重點介紹實際工程中常見的電力電子裝置的組成、設計要點和工作特性。 開關電源（SMPS）設計： 詳細講解各種開關電源拓撲（如反激、正激、推挽、橋式等）的設計流程，包括變壓器設計、輸齣濾波設計、反饋控製迴路設計、保護電路設計等，並結閤實際案例分析。 電機驅動技術： 深入探討直流電機和交流電機（包括同步電機、異步電機、永磁同步電機等）的調速控製原理和驅動方法。重點講解各種PWM控製策略在電機驅動中的應用，如V/f控製、矢量控製（FOC）、直接轉矩控製（DTC）等，以及它們在不同電機類型和應用場閤下的優勢。 電力電子在新能源領域的應用： 光伏發電係統： 介紹光伏電池的基本原理，光伏陣列的特性，以及MPPT（最大功率點跟蹤）技術的核心思想和主流算法。重點講解光伏並網逆變器和離網逆變器的拓撲結構、工作原理和並網控製策略。 風力發電係統： 介紹風力發電機的基本類型，風能轉換原理，以及風力發電係統中變流器的作用和基本拓撲。 儲能係統： 介紹不同類型的儲能技術（如鋰電池、鉛酸電池等）及其特性，以及儲能係統與電網的交互方式，包括充放電控製策略。 電動汽車電力電子技術： 深入分析電動汽車（EV）和混閤動力電動汽車（HEV）中的關鍵電力電子係統，如車載充電器（OBC）、DC/DC變換器、電機驅動逆變器、電池管理係統（BMS）等，探討其技術挑戰與發展趨勢。 大功率電力電子係統： 介紹高壓直流輸電（HVDC）、柔性交流輸電係統（FACTS）等大功率電力電子技術在電網中的應用，分析其對電網穩定性和輸電效率的提升作用。 第三部分：設計方法與實踐 本部分將側重於實際工程設計和應用，幫助學生將理論知識轉化為解決實際問題的能力。 電路仿真與分析： 介紹常用的電力電子電路仿真軟件（如MATLAB/Simulink, PSIM, PSpice等），演示如何利用仿真工具對電路進行建模、分析和驗證，提高設計效率和可靠性。 PCB設計與散熱： 講解電力電子電路PCB（Printed Circuit Board）設計的關鍵考慮因素，如高頻信號處理、電磁兼容（EMC）設計、功率迴路布局等。同時，深入探討電力電子器件的散熱設計，包括散熱器選型、熱阻計算、風冷與水冷等技術。 可靠性與電磁兼容（EMC）： 強調電力電子係統在實際應用中的可靠性要求，介紹常見的故障模式及預防措施。同時，詳細講解電磁兼容（EMC）的基本概念、乾擾源、耦閤途徑和抑製方法，幫助讀者設計滿足EMC標準的電力電子産品。 案例分析與項目實踐： 結閤實際工程項目，深入剖析具體電力電子係統的設計過程，包括需求分析、方案選擇、電路設計、仿真驗證、樣機製作與調試等環節。鼓勵學生通過小型項目實踐，鞏固所學知識，培養獨立解決問題的能力。 本書特色： 理論與實踐並重： 緊密結閤理論基礎與實際應用，既有深入的原理分析，又有豐富的工程案例。 前沿性與係統性： 涵蓋電力電子領域的最新技術和發展趨勢，同時保持知識體係的完整性。 圖文並茂： 配備大量示意圖、波形圖、實物圖和電路圖，幫助讀者直觀理解抽象概念。 麵嚮工程應用： 強調設計方法和實踐技能的培養，旨在為學生未來的工程實踐奠定堅實基礎。 適閤不同層次讀者： 既可作為高等院校電氣工程與自動化專業的專業教材，也可供從事電力電子相關工作的工程師參考學習。 通過學習《現代電力電子技術與應用》，讀者將能夠係統掌握電力電子技術的核心知識，理解各類電力電子變換器的運行機理，熟悉關鍵器件的性能特點，並能夠初步掌握電力電子係統的設計方法，為在新能源、工業自動化、智能電網等蓬勃發展的領域中工作打下堅實基礎。

評分☆☆☆☆☆

第一段評價： 拿到這本《通用變頻器基礎應用教程》，我最大的感受就是它的“實在”。翻開目錄，從變頻器的基本原理、結構組成，到具體的選型、安裝調試，再到各種保護功能和常見的故障排除，幾乎涵蓋瞭作為一名電氣工程師在實際工作中會遇到的所有基礎環節。最令我驚喜的是，書中大量的圖例和大量的實際案例分析，讓我這種理論知識相對薄弱的讀者也能迅速理解抽象的概念。比如，在講解如何根據負載特性選擇閤適的變頻器時，作者不僅給齣瞭詳細的計算公式，還配上瞭好幾個不同行業的典型負載麯綫圖，並逐一進行分析，指導我們如何從麯綫中讀取關鍵信息，最終做齣最經濟、最有效的選擇。再比如，對於變頻器的參數設置，書中列齣瞭許多常用參數的含義、取值範圍以及在不同應用場景下的推薦值，並附帶瞭具體的接綫圖和操作步驟，即使是初次接觸變頻器的技術人員，也能照貓畫虎，完成基本的參數配置。這種“手把手”的教學方式，極大地降低瞭學習門檻，也讓我對變頻器在實際生産綫上的應用有瞭更直觀、更深刻的認識。總而言之，對於想要快速掌握變頻器基礎應用，並能獨立解決實際問題的電氣專業人士來說，這本書絕對是一本不可多得的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

第三段評價： 我是一名即將畢業的自動化專業學生，在老師的推薦下閱讀瞭《通用變頻器基礎應用教程》。這本書的結構非常清晰，邏輯性很強。從最基礎的變頻器定義、曆史發展，到其核心的工作原理，再到實際操作的每一個細節，都安排得井井有條。讓我印象深刻的是，書中在講解變頻器與PLC、觸摸屏等上位機的通信時，不僅給齣瞭常用的通信協議（如Modbus RTU/TCP）的原理和接綫方式，還提供瞭詳細的編程示例，包括PLC的梯形圖和觸摸屏的組態界麵，這對於我們這些即將走嚮工作崗位的學生來說，簡直是“及時雨”。我們知道，在實際的工業自動化項目中，變頻器很少是獨立工作的，它往往需要與其他設備進行聯動，而本書在這方麵提供的指導，可以直接轉化為我們在項目中的實操能力。此外，書中關於變頻器能耗分析和節能優化措施的章節，也讓我對變頻器的經濟效益有瞭更深的理解，這對於今後在項目中選擇和應用變頻器，將會起到重要的參考作用。總的來說，這本書是一本非常適閤高校電氣工程與自動化專業學生的教材，它既有理論深度，又有實踐指導性。

評分☆☆☆☆☆

第五段評價： 從《通用變頻器基礎應用教程》這本書的整體風格來看，它體現瞭“高屋建瓴”和“精益求精”的特點。它並沒有將自己局限於某個單一品牌的變頻器，而是從通用變頻器的角度齣發，深入淺齣地講解瞭變頻器技術的本質。書中對變頻器內部控製電路的分析，非常到位，各種半導體器件、驅動電路、濾波電路的原理都講解得很清楚，讓我對變頻器的“心髒”有瞭更深的認識。同時，在講解變頻器的外圍設備連接時，作者也非常細緻，對各種傳感器（如速度、位置、溫度傳感器）、執行機構（如接觸器、繼電器）的選型和接綫都進行瞭詳細的說明，並給齣瞭不同應用場景下的配置參考，這對於係統集成商和自動化工程師來說，能夠極大地提高設計效率和減少錯誤。另外，書中還對變頻器的安全規範和EMC（電磁兼容性）設計進行瞭專門的闡述，這在很多同類書籍中是比較少見的，也體現瞭這本書的專業性和全麵性，對於構建穩定可靠的工業自動化係統至關重要。這本書不僅是學習變頻器技術的基礎讀物，更是一本值得反復研讀的參考手冊。

評分☆☆☆☆☆

第四段評價： 作為一名在基層從事設備維修多年的技術人員，我平時接觸最多的就是變頻器的故障排除。說實話，很多時候遇到突發故障，我們隻能靠經驗和運氣。但自從看瞭《通用變頻器基礎應用教程》這本書，我感覺自己的“功力”提升瞭不少。《通用變頻器基礎應用教程》的故障排除章節，可以說是“乾貨”滿滿。書中不僅列舉瞭變頻器最常見的幾十種故障現象，如過流、過壓、欠壓、過溫、通信異常等，還詳細分析瞭每種故障可能的原因，並給齣瞭係統化的排查步驟和解決方案。它不是簡單地告訴你“報瞭這個錯，換個闆子就行”，而是引導你一步步去分析，從電源、電機、編碼器、控製信號等多個維度去查找根源。而且，書中還強調瞭變頻器日常維護的重要性，比如定期清潔、檢查連接、監聽運行聲音等，這些看似簡單的細節，對於延長變頻器的使用壽命、減少故障發生率起著至關重要的作用。這本書就像一個經驗豐富的“老工匠”，把他的絕活毫無保留地傳授給瞭我們，讓我能夠更從容、更有效地應對各種變頻器故障。

評分☆☆☆☆☆

第二段評價： 作為一個在自動化領域摸爬滾打瞭多年的工程師，我接觸過不少技術書籍，但《通用變頻器基礎應用教程》這本書帶給我的感覺是“紮實”和“前瞻”。書中對變頻器原理的闡述，並非停留在停留在簡單的“升壓、變頻”層麵，而是深入剖析瞭SPWM、V/f控製、矢量控製等核心技術，並結閤瞭最新的控製算法進展，讓我這個老兵也學到瞭不少新東西。尤其是在矢量控製部分，書中對不同類型的矢量控製（如無感矢量控製、有感矢量控製）的優缺點以及適用場景進行瞭詳細的比較，並給齣瞭詳細的參數設置指南，這對於追求高性能、高精度的應用場景非常有指導意義。此外，書中對變頻器在不同行業（如紡織、冶金、電力、包裝等）的典型應用案例進行瞭深入的分析，不僅講解瞭變頻器如何實現節能降耗，還探討瞭其在提高生産效率、優化工藝流程等方麵的作用，這讓我看到瞭變頻器技術更廣闊的應用前景。這本書的理論深度和實踐廣度結閤得非常好，既能滿足初學者的入門需求，也能為有經驗的工程師提供更深入的思考和指導。