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目录1

第1章　绪论1

1.1　变频器技术的发展历史1

1.2　变频器调速控制系统的优势2

1.3　变频器技术的发展动向10

第2章　变频器基础知识14

2.1　异步电动机基本工作原理和控制14

2.1.1 异步电动机基本工作原理14

2.1.2　异步电动机的变频调速15

2.1.3 异步电动机的等效电路和速度特性16

2.1.4　异步电动机的机械特性（转速／转矩-电流特性）17

2.2　变频器的基本构成和工作原理19

2.2.1 变频器的基本构成19

2.2.2 变频器内部电路的基本功能19

2.2.3 逆变电路基本工作原理21

2.3　变频器的种类23

2.4　变频器控制方式和基本原理31

2.4.1 V/f控制31

2.4.2 转差频率控制34

2.4.3 矢量控制35

2.4.4　提高转矩控制性能的措施40

2.4.5 各种控制方式特点比较41

2.4.6 高性能无速度传感器矢量控制44

2.5　变频器中的半导体开关器件47

2.5.1 晶闸管48

2.5.2 门极可关断晶闸管48

2.5.3　双极型功率晶体管48

2.5.4 功率场效应管49

2.5.5 隔离门极双极型晶体管49

2.5.6　智能功率模块IPM50

2.5.7 用户专用智能功率模块ASIPM52

2.5.8 小封装智能功率模块DIP-IPM54

2.5.9　碳化硅（SiC）半导体功率器件56

2.5.10 复合模块57

2.6　变频器专用电动机58

2.7　多电平PWM变频器59

第3章　变频器的基本结构和主要功能64

3.1　绪言64

3.2　变频器主电路的构成65

3.2.1　整流电路65

3.2.3　逆变电路68

3.2.2 直流中间电路68

3.2.4 制动电路的作用及工作原理73

3.2.5 主电路的几种常见结构76

3.3　控制电路的基本构成81

3.3.1 主控制电路81

3.3.2 主电路驱动电路84

3.3.3 信号检测电路86

3.3.4　保护电路87

3.3.5 外部接口电路90

3.3.6　数字操作显示盒93

3.4　变频器的主要功能95

3.4.1 系统所具有的功能96

3.4.2　频率设定功能100

3.4.3 与保护有关的功能103

3.4.4 与运行方式有关的功能106

3.4.5 与状态监测有关的功能108

3.4.6　其他功能109

第4章　变频器驱动系统设计111

4.1 机械负载与电动机的转矩特性112

4.1.2　平方降转矩负载113

4.1.1 恒转矩负载113

4.1.3　恒功率负载114

4.1.4 电动机的转矩特性115

4.2　设计变频器驱动系统的要点116

4.2.1 驱动恒转矩负载116

4.2.2　驱动平方降转矩负载118

4.2.3 驱动恒功率负载119

4.2.4 驱动四象限运行的负载121

4.2.5　驱动脉动转矩负载122

4.2.8　驱动高速运转的负载123

4.2.9　驱动大起动转矩负载123

4.2.7 驱动大惯性负载123

4.2.6　驱动冲击负载123

4.3　电动机的选择124

4.3.1 电动机外壳保护的选定125

4.3.2 电动机容量的选定127

4.3.3 选定电机时的注意事项142

4.4　变频器的选择149

4.4.1 变频器种类的选择150

4.4.2 产品样本的规格指标151

4.4.3 变频器容量选定162

4.4.4 应用变频器的注意事项167

5.1　变频器周边设备的种类173

第5章　变频器周边设备的选择及上位机的连接173

5.2　主电路、控制电路用电线174

5.2.1 主电路电线174

5.2.2 控制电路电线176

5.3　变压器176

5.4　线路用断路器和漏电断路器177

5.4.1 配线用断路器177

5.4.2　漏电断路器179

5.5.1 电磁接触器180

5.5　电磁接触器和过载继电器180

5.5.2 过载继电器（THR）181

5.6　电抗器和滤波器182

5.6.1 电抗器182

5.6.2 电波噪声滤波器185

5.7　制动电阻186

5.8　电网电源切换电路190

5.9　变频器与PLC及上位机的连接191

5.9.1 变频器的输入输出电路（接口电路）191

5.9.2　使用时的注意事项198

5.9.3 通过数据传输进行的控制199

5.9.4 接地和电源系统200

第6章　变频器的安装调试和维修保养201

6.1　变频器的设置环境和安装201

6.1.1 变频器的设置环境201

6.1.2 变频器的柜内安装和冷却方式202

6.2　配线207

6.2.1 主电路配线207

6.2.2　接地线配线208

6.2.3 控制电路布线208

6.3　通电前检查210

6.3.1 外观及结构检查210

6.3.2　绝缘电阻检查211

6.4　试运行212

6.4.1 电动机单独运行212

6.4.2 负载机械的试运行212

6.5　检查与维修保养213

6.5.1 维修保养时应遵照的准则214

6.5.2 定期检查和维修保养214

第7章　变频器常见异常及其对策217

7.1 变频器自身异常及对策217

7.1.1 设置环境217

7.1.2 外部噪声的影响217

7.1.3 电源异常219

7.2　变频器对周边设备的影响及对策222

7.2.1 高次谐波对电网电源的影响及其对策223

7.2.2 电波噪声的影响及对策225

7.2.3 噪声、振动和发热的对策227

7.3　变频器驱动系统故障分析231

第8章　变频器应用系统举例236

8.1 变频器在供水系统中的应用236

8.1.1 泵的特性分析236

8.1.2 变频器用于供水系统的几种方式237

8.1.3 变频器恒压供水系统238

8.1.4　变频器及PLC的选择240

8.2　变频器在风机调速中的应用242

8.2.1 风机特性242

8.2.2 变频器风机调速控制系统示例242

8.3　起重机变频调速控制系统245

8.3.1 起重机的负载特性和要求245

8.3.2 电动机运行特性及调速特性246

8.3.3 电机的选择247

8.3.4 变频器的选用249

8.3.5　控制线路252

8.4.1 配料工艺描述253

8.4　变频器在自动配料系统中的应用253

8.4.2　控制系统255

8.4.3 变频器选择和相关参数设定256

8.4.4　电子秤258

8.5　基于PLC的龙门刨床变频控制259

8.5.1 工作方式与机械特性259

8.5.2　控制系统结构261

8.5.3 变频器线路设计261

8.5.4　PLC程序控制262

8.6.1 工业脱水机介绍264

8.6　工业脱水机变频控制系统264

8.6.2　控制系统266

8.6.3 制动单元和制动电阻267

8.7 变频器在尿素合成控制系统中的应用270

8.7.1 过程控制原理270

8.7.2 电机及变频器选型271

8.7.3 变频器控制原理272

附录273

附录1 几种典型通用变频器技术数据273

附录2　变频器典型应用实例297

参考文献305