變頻器技術(shù)應(yīng)用

第1章 變頻器技術(shù)應(yīng)用發(fā)展概況

1.1 概述

1.1.1 交流變頻技術(shù)的發(fā)展

1.1.2 變頻器新技術(shù)及其發(fā)展方向

1.2 電力電子器件在變頻器中的應(yīng)用

1.2.1 電力電子器件發(fā)展概況

1.2.2 電力電子器件的簡單分類

1.2.3 變頻器中常用的電力電子器件

1.2.4 其他電力電子器件

1.2.5 各種電力電子器件的比較

1.3 全數(shù)字微機(jī)控制的應(yīng)用

思考題與習(xí)題

第2章 變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 變頻調(diào)速的基本控制方式

2.2 變頻器的基本構(gòu)成

2.3 變頻器的分類

2.3.1 按直流電源的性質(zhì)分類

2.3.2 按輸出電壓調(diào)節(jié)方式分類

2.3.3 按控制方式分類

2.3.4 按電壓等級分類

2.3.5 按用途分類

2.4 正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）逆變器

2.4.1 正弦脈寬調(diào)制原理

2.4.2 同步調(diào)制與異步調(diào)制

*2.4.3 諧波分析與輸出電壓調(diào)節(jié)

*2.4.4 脈寬調(diào)制的控制方法

*2.5 變頻器的控制方式與性能

2.5.1 變頻器的U/f控制

2.5.2 轉(zhuǎn)差頻率控制

2.5.3 矢量控制

2.5.4 直接轉(zhuǎn)矩控制

*2.6 高性能通用變頻器

2.6.1 高性能通用變頻器的類型

2.6.2 使用高性能變頻器時的注意事項

*2.7 高壓變頻器

2.7.1 功率開關(guān)器件

2.7.2 主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2.7.3 控制方式

2.7.4 高壓變頻器對電網(wǎng)與電機(jī)的影響

思考題與習(xí)題

第3章 變頻器的運(yùn)行

3.1 MM440變頻器的面板操作

3.1.1 MM440變頻器的面板介紹

3.1.2 操作面板的基本操作方法及功能

3.2 運(yùn)行參數(shù)

3.2.1 常用頻率參數(shù)

3.2.2 頻率的給定

3.3 啟動

3.3.1 升速特性

3.3.2 啟動方式

3.4 制動

3.4.1 降速特性

3.4.2 制動方式

3.5 變頻器的運(yùn)行方式

3.5.1 點(diǎn)動運(yùn)行

3.5.2 正/反轉(zhuǎn)運(yùn)行

3.5.3 瞬停再啟動運(yùn)行

3.5.4 MM440變頻器多段速頻率控制

3.5.5 同步運(yùn)行

3.5.6 工頻與變頻運(yùn)行

3.6 節(jié)能運(yùn)行

3.6.1 節(jié)能運(yùn)行分析

3.6.2 節(jié)能運(yùn)行的具體應(yīng)用

思考題與習(xí)題

第4章 變頻器的選擇

4.1 常用變頻器的品牌及主要參數(shù)

4.1.1 變頻器常見品牌的介紹

4.1.2 變頻器參數(shù)應(yīng)用知識

4.2 變頻器類型的選擇

4.2.1 根據(jù)不同的負(fù)載類型選擇變頻器

4.2.2 根據(jù)系統(tǒng)的控制方式選擇變頻器

4.2.3 選擇變頻器應(yīng)滿足的條件

4.2.4 變頻器的選型依據(jù)和方法

4.2.5 案例精選

4.3 變頻器容量的計算

4.4 變頻器選擇注意事項

4.5 變頻器外圍設(shè)備及其選擇

思考題與習(xí)題

第5章 變頻器的可靠性

5.1 變頻器常見的保護(hù)功能

5.1.1 過電流保護(hù)

5.1.2 過載保護(hù)

5.1.3 電壓保護(hù)

5.1.4 其他保護(hù)

5.2 高次諧波及其抑制

5.2.1 高次諧波產(chǎn)生的機(jī)理

5.2.2 高次諧波對其他設(shè)備的影響

5.2.3 減小和防止高次諧波的方法

5.3 變頻器抗干擾措施

5.3.1 變頻器外部的干擾

5.3.2 變頻器產(chǎn)生的干擾及抑制

思考題與習(xí)題

第6章 變頻器的安裝與使用

6.1 變頻器的安裝

6.1.1 安裝使用環(huán)境要求

6.1.2 安裝空間

6.1.3 安裝柜的設(shè)計及選擇

6.1.4 變頻器的防塵

6.1.5 變頻器與電機(jī)的距離

6.2 變頻器的接線

6.2.1 主電路接線

6.2.2 控制電路的接線

6.3 變頻器的測量

6.3.1 目前常見的測量儀表

6.3.2 變頻器的測量與儀表的選擇

6.3.3 輸入側(cè)的測量

6.3.4 輸出側(cè)的測量

6.4 變頻器的調(diào)試與維修

6.4.1 通電前檢查

6.4.2 通電與預(yù)置

6.4.3 帶電機(jī)空載試驗

6.4.4 帶負(fù)載調(diào)試

6.4.5 維護(hù)與檢查

6.4.6 變頻器的故障檢修

6.4.7 故障排除案例

6.5 變頻器的通信組網(wǎng)

6.5.1 變頻器與PLC的連接

6.5.2 使用注意事項

6.5.3 變頻器在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

思考題與習(xí)題

第7章 變頻器構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)

7.1 應(yīng)用變頻器的目的與效益

7.1.1 節(jié)能應(yīng)用

7.1.2 提高生產(chǎn)率

7.1.3 提高產(chǎn)品質(zhì)量

7.1.4 設(shè)備的合理化

7.1.5 適應(yīng)或改善環(huán)境

7.2 應(yīng)用變頻器的技術(shù)優(yōu)勢

7.3 通用變頻器的主要功能

7.3.1 系統(tǒng)所具有的功能

7.3.2 頻率設(shè)定功能

7.3.3 與運(yùn)行方式有關(guān)的功能

7.3.4 與狀態(tài)監(jiān)測有關(guān)的功能

7.3.5 其他功能

*7.3.6 多控制方式

7.4 生產(chǎn)機(jī)械的驅(qū)動

7.4.1 機(jī)械負(fù)載與電機(jī)轉(zhuǎn)矩

7.4.2 轉(zhuǎn)速—轉(zhuǎn)矩特性

7.4.3 變頻器驅(qū)動不同負(fù)載時需要注意的問題

7.5 異步電機(jī)的選擇

7.5.1 異步電機(jī)形式與容量的選擇

7.5.2 負(fù)載功率的計算

7.5.3 選用異步電機(jī)時的注意事項

7.5.4 變頻器專用電機(jī)的選擇

思考題與習(xí)題

第8章 變頻器的應(yīng)用

8.1 變頻器在高爐卷揚(yáng)機(jī)中的應(yīng)用

8.1.1 高爐卷揚(yáng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)

8.1.2 電機(jī)的選用

8.1.3 變頻器的選用

8.1.4 系統(tǒng)設(shè)計及接線

8.2 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)

8.2.1 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的工作原理

8.2.2 變頻器的選型及功能預(yù)置

8.3 線材繞機(jī)的變頻調(diào)速

8.3.1 線材繞機(jī)概述

8.3.2 拖動系統(tǒng)的改造方案

8.3.3 變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方式

8.3.4 變頻器的基本功能預(yù)置

8.4 變頻器在造紙機(jī)、膠片機(jī)及光纜護(hù)套機(jī)等方面的應(yīng)用

8.4.1 變頻器在造紙機(jī)上的應(yīng)用

8.4.2 變頻器在膠片機(jī)上的應(yīng)用

8.4.3 變頻器在光纜護(hù)套機(jī)上的應(yīng)用

8.5 MM440變頻器在電梯上的運(yùn)用

8.5.1 系統(tǒng)配置

8.5.2 系統(tǒng)功能與原理

8.5.3 電機(jī)和變頻器主要參數(shù)設(shè)定

8.6 變頻器在龍門銑床上的運(yùn)用

8.6.1 概述

8.6.2 改造方案

8.6.3 龍門銑床工作臺運(yùn)動過程

8.6.4 龍門銑床的變頻改造2100433B

本書適合作為中等職業(yè)教育電氣工程類專業(yè)的教學(xué)用書，也可作為電氣工程從業(yè)人員的參考書。

《變頻器技術(shù)應(yīng)用》是電氣運(yùn)行與控制專業(yè)的一門主干課程，本書共8章，主要介紹電力電子器件和微處理器的基本知識；“交-直-交”型變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理；變頻器各種基本運(yùn)行方式；變頻器選擇條件及方法；變頻器可靠性的探討及提高方法；變頻器安裝及使用知識；由變頻器為核心構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)及其功能；最后介紹幾個變頻器實際應(yīng)用的典型事例。在一些章節(jié)中，本書采用“案例分析”的方法，介紹變頻器在實際應(yīng)用中遇到的問題及解決方法，幫助讀者總結(jié)經(jīng)驗，提高解決問題的能力。

變頻器技術(shù)應(yīng)用是電氣運(yùn)行與控制專業(yè)的一門主干課程，本書共8章，主要介紹電力電子器件和微處理器的基本知識；""交-直-交”型變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理；變頻器各種基本運(yùn)行方式；變頻器選擇條件及方法；變頻器可靠性的探討及提高方法；變頻器安裝及使用知識；由變頻器為核心構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)及其功能；最后介紹幾個變頻器實際應(yīng)用的典型事例。在一些章節(jié)中，本書采用""案例分析”的方法，介紹變頻器在實際應(yīng)用中遇到的問題及解決方法，幫助讀者總結(jié)經(jīng)驗，提高解決問題的能力。

項目一 認(rèn)識變頻器 （1）

1.1 變頻器發(fā)展概況 （1）

1.1.1 交流變頻技術(shù)的發(fā)展 （1）

1.1.2 變頻器新技術(shù)及其發(fā)展方向 （3）

1.2 電力電子器件在變頻器中的應(yīng)用 （5）

1.2.1 電力電子器件發(fā)展概況 （5）

1.2.2 電力電子器件的簡單分類 （6）

1.2.3 變頻器中常用的電力電子器件 （7）

1.2.4 其他電力電子器件 （11）

1.2.5 各種電力電子器件的比較 （13）

1.3 全數(shù)字微機(jī)控制的應(yīng)用 （15）

思考題與習(xí)題 （20）

項目二 掌握變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理 （21）

2.1 變頻調(diào)速的基本控制方式 （21）

2.2 變頻器的基本構(gòu)成 （23）

2.3 變頻器的分類 （25）

2.3.1 按直流電源的性質(zhì)分類 （25）

2.3.2 按輸出電壓調(diào)節(jié)方式分類 （27）

2.3.3 按控制方式分類 （28）

2.3.4 按電壓等級分類 （29）

2.3.5 按用途分類 （30）

2.4 正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）逆變器 （31）

2.4.1 正弦脈寬調(diào)制原理 （32）

2.4.2 同步調(diào)制與異步調(diào)制 （33）

*2.4.3 諧波分析與輸出電壓調(diào)節(jié) （35）

*2.4.4 脈寬調(diào)制的控制方法 （36）

*2.5 變頻器的控制方式與性能 （41）

2.5.1 變頻器的U/f控制 （41）

2.5.2 轉(zhuǎn)差頻率控制 （44）

2.5.3 矢量控制 （45）

2.5.4 直接轉(zhuǎn)矩控制 （50）

*2.6 高性能通用變頻器 （52）

2.6.1 高性能通用變頻器的類型 （52）

2.6.2 使用高性能變頻器時的注意事項 （56）

*2.7 高壓變頻器 （58）

2.7.1 功率開關(guān)器件 （59）

2.7.2 主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) （59）

2.7.3 控制方式 （64）

2.7.4 高壓變頻器對電網(wǎng)與電動機(jī)的影響 （65）

思考題與習(xí)題 （66）

項目三 變頻器的運(yùn)行 （68）

3.1 MM440變頻器的面板操作 （68）

3.1.1 MM440變頻器的面板介紹 （68）

3.1.2 操作面板的基本操作方法及功能 （69）

3.2 運(yùn)行參數(shù) （72）

3.2.1 常用頻率參數(shù) （72）

3.2.2 頻率的給定 （76）

3.3 啟動 （80）

3.3.1 升速特性 （80）

3.3.2 啟動方式 （81）

3.4 制動 （83）

3.4.1 降速特性 （83）

3.4.2 制動方式 （84）

3.5 變頻器的運(yùn)行方式 （86）

3.5.1 點(diǎn)動運(yùn)行 （86）

3.5.2 正/反轉(zhuǎn)運(yùn)行 （88）

3.5.3 瞬停再啟動運(yùn)行 （89）

3.5.4 MM440變頻器多段速頻率控制 （91）

3.5.5 同步運(yùn)行 （93）

3.5.6 工頻與變頻運(yùn)行 （94）

3.6 節(jié)能運(yùn)行 （96）

3.6.1 節(jié)能運(yùn)行分析 （96）

3.6.2 節(jié)能運(yùn)行的具體應(yīng)用 （98）

思考題與習(xí)題 （99）

項目四 變頻器的選擇 （101）

4.1 常用變頻器的品牌及主要參數(shù) （101）

4.1.1 變頻器常見品牌的介紹 （101）

4.1.2 變頻器參數(shù)應(yīng)用知識 （102）

4.2 變頻器類型的選擇 （105）

4.2.1 根據(jù)不同的負(fù)載類型選擇變頻器 （105）

4.2.2 根據(jù)系統(tǒng)的控制方式選擇變頻器 （106）

4.2.3 選擇變頻器應(yīng)滿足的條件 （107）

4.2.4 變頻器的選型依據(jù)和方法 （107）

4.2.5 案例精選 （108）

4.3 變頻器容量的計算 （110）

4.4 變頻器選擇注意事項 （112）

4.5 變頻器外圍設(shè)備及其選擇 （113）

思考題與習(xí)題 （118）

項目五 認(rèn)識變頻器的保護(hù)特性 （120）

5.1 變頻器常見的保護(hù)功能 （120）

5.1.1 過電流保護(hù) （120）

5.1.2 過載保護(hù) （120）

5.1.3 電壓保護(hù) （122）

5.1.4 其他保護(hù) （123）

5.2 高次諧波及其抑制 （124）

5.2.1 高次諧波產(chǎn)生的機(jī)理 （124）

5.2.2 高次諧波對其他設(shè)備的影響 （124）

5.2.3 減小和防止高次諧波的方法 （125）

5.3 變頻器抗干擾措施 （127）

5.3.1 變頻器外部的干擾 （127）

5.3.2 變頻器產(chǎn)生的干擾及抑制 （133）

思考題與習(xí)題 （135）

項目六 變頻器的安裝與使用 （137）

6.1 變頻器的安裝 （137）

6.1.1 安裝使用環(huán)境要求 （137）

6.1.2 安裝空間 （138）

6.1.3 安裝柜的設(shè)計及選擇 （140）

6.1.4 變頻器的防塵 （143）

6.1.5 變頻器與電動機(jī)的距離 （144）

6.2 變頻器的接線 （145）

6.2.1 主電路接線 （145）

6.2.2 控制電路的接線 （148）

6.3 變頻器的測量 （150）

6.3.1 目前常見的測量儀表 （150）

6.3.2 變頻器的測量與儀表的選擇 （151）

6.3.3 輸入側(cè)的測量 （152）

6.3.4 輸出側(cè)的測量 （153）

6.4 變頻器的調(diào)試與維修 （154）

6.4.1 通電前檢查 （154）

6.4.2 通電與預(yù)置 （154）

6.4.3 帶電動機(jī)空載試驗 （155）

6.4.4 帶負(fù)載調(diào)試 （155）

6.4.5 維護(hù)與檢查 （156）

6.4.6 變頻器的故障檢修 （158）

6.4.7 故障排除案例 （160）

6.5 變頻器的通信組網(wǎng) （163）

6.5.1 變頻器與PLC的連接 （163）

6.5.2 使用注意事項 （167）

6.5.3 變頻器在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 （169）

思考題與習(xí)題 （171）

項目七 變頻器構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng) （173）

7.1 應(yīng)用變頻器的目的與效益 （173）

7.1.1 節(jié)能應(yīng)用 （174）

7.1.2 提高生產(chǎn)率 （177）

7.1.3 提高產(chǎn)品質(zhì)量 （179）

7.1.4 設(shè)備的合理化 （179）

7.1.5 適應(yīng)或改善環(huán)境 （181）

7.2 應(yīng)用變頻器的技術(shù)優(yōu)勢 （181）

7.3 通用變頻器的主要功能 （183）

7.3.1 系統(tǒng)所具有的功能 （183）

7.3.2 頻率設(shè)定功能 （186）

7.3.3 與運(yùn)行方式有關(guān)的功能 （188）

7.3.4 與狀態(tài)監(jiān)測有關(guān)的功能 （190）

7.3.5 其他功能 （191）

*7.3.6 多控制方式 （192）

7.4 生產(chǎn)機(jī)械的驅(qū)動 （194）

7.4.1 機(jī)械負(fù)載與電動機(jī)轉(zhuǎn)矩 （194）

7.4.2 轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性 （194）

7.4.3 變頻器驅(qū)動不同負(fù)載時需要注意的問題 （196）

7.5 異步電動機(jī)的選擇 （201）

7.5.1 異步電動機(jī)形式與容量的選擇 （201）

7.5.2 負(fù)載功率的計算 （204）

7.5.3 選用異步電動機(jī)時的注意事項 （207）

7.5.4 變頻器專用電動機(jī)的選擇 （208）

7.6 西門子公司新型變頻器介紹（SINAMICS系列變頻器介紹） （211）

7.6.1 SINAMICS系列變頻器介紹 （212）

7.6.2 G120變頻器 （213）

7.6.3　S120變頻器 （216）

7.6.4 SINAMICS系列變頻器的軟件工具 （219）

思考題與習(xí)題 （219）

項目八 松下變頻器(VFO)的運(yùn)行與操控 （222）

8.1 松下VFO變頻器的基本操作 （222）

8.1.1 VFO變頻器的介紹 （222）

8.1.2 基本接線 （223）

8.1.3 面板基本操作方法及功能 （224）

8.2 模式的轉(zhuǎn)換及運(yùn)行參數(shù) （226）

8.2.1 各種模式的關(guān)系 （226）

8.2.2 功能設(shè)定和變更方法 （227）

8.2.3 松下VFO變頻器的參數(shù) （229）

8.3 PLC控制變頻器運(yùn)行 （231）

8.3.1 應(yīng)用示例 （232）

8.3.2 多速SW功能及其他功能 （236）

思考題與習(xí)題 （238）

項目九 變頻器的應(yīng)用 （240）

9.1 變頻器在高爐卷揚(yáng)機(jī)中的應(yīng)用 （240）

9.1.1 料車上料機(jī)、高爐卷揚(yáng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn) （240）

9.1.2 電動機(jī)的選用 （241）

9.1.3 變頻器的選用 （242）

9.1.4 系統(tǒng)設(shè)計及接線 （242）

9.2 變頻恒壓供水控制系統(tǒng) （245）

9.2.1 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的工作原理 （245）

9.2.2 變頻器的選型及功能預(yù)置 （248）

9.3 線材繞機(jī)的變頻調(diào)速 （252）

9.3.1 線材繞機(jī)概述 （252）

9.3.2 拖動系統(tǒng)的改造方案 （252）

9.3.3 變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方式 （253）

9.3.4 變頻器的基本功能預(yù)置 （254）

9.4 變頻器在光纜護(hù)套機(jī)的應(yīng)用 （254）

9.4.1 光纜護(hù)套機(jī)概述 （254）

9.4.2 系統(tǒng)構(gòu)成 （255）

9.4.3 系統(tǒng)原理 （255）

9.5 MM440變頻器在電梯上的運(yùn)用 （257）

9.5.1 系統(tǒng)配置 （257）

9.5.2 系統(tǒng)功能與原理 （257）

9.5.3 電動機(jī)和變頻器主要參數(shù)設(shè)定 （258）

9.6 MM440 變頻器在啤酒廠水處理線上的應(yīng)用 （260）

9.6.1 概述 （260）

9.6.2 系統(tǒng)配置 （260）

9.6.3 運(yùn)行效益 （261）

9.6.4 系統(tǒng)單線圖 （261）

9.6.5 系統(tǒng)電氣原理圖 （261）

9.6.6 變頻器的主要調(diào)節(jié)參數(shù) （262）

思考題與習(xí)題 （263）

參考文獻(xiàn) （264）

本書從高職高專學(xué)生的接受能力和工程實際應(yīng)用出發(fā)，主要以西門子系列變頻器和三菱系列變頻器為載體，介紹了變頻器的基本知識、基本應(yīng)用、簡單工程應(yīng)用和維修。本書共分四個情景16個項目，情景一為變頻器的基礎(chǔ)知識，分為變頻器的選用、變頻器的安裝與調(diào)試、變頻器的日常維護(hù)3個項目；情景二為變頻器的基本控制電路，分為正轉(zhuǎn)連續(xù)運(yùn)行控制電路、正反轉(zhuǎn)運(yùn)行控制電路、外接兩地控制電路和多段速控制電路4個項目；情景三為變頻器在典型控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，分為變頻恒壓供水、數(shù)控機(jī)床的變頻器控制、傳送帶的變速控制電路和提升機(jī)控制系統(tǒng)4個項目；情景四為變頻器的維修，分為變頻器主電路維修、變頻器過電壓故障維修、變頻器缺相故障維修、變頻器過載故障維修和變頻器過電流故障維修5個項目。本書以項目式教學(xué)模式編寫，情景一和情景二按照“學(xué)習(xí)目標(biāo)、工作任務(wù)、知識講座、任務(wù)實施、能力測試和考核評價”的順序展開，讓學(xué)生掌握變頻器的基本應(yīng)用，為變頻器的工程應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。情景三和情景四按照“項目背景及要求、知識講座、項目解決方案及案例分析”來闡述，讓學(xué)生具備工程實際應(yīng)用的能力。