本书是一门实践性较强的综合性课程的教材。通过本课程的理论教学和实践教学，能够使学生掌握电力电子器件、变频调速技术、变频器的应用与维护技术等多学科综合知识与基本技能，具备变频调速系统的设计、安装、调试、维护及设备改造的综合应用能力。全书内容包括变频技术概述、常用电力电子器件介绍、变频调速原理、电动机变频调速机械特性、变频调速技术的应用、变频器的选择和参数设置、变频器的安装与调试等。可供各大专院校作为教材使用，也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。

本书从变频器使用者的角度出发，从理论到实践，由浅入深地阐述了变频调速的基础知识、常用电力电子器件介绍和选用、变频器的基本组成原理、电动机变频调速机械特性、变频器的控制方式、变频调速系统主要电器的选用；重点阐述了变频器的操作、运行、安装、调试、维护及抗干扰，变频器在风机、水泵、中央空调、空气压缩机、提升机等方面的应用实例等。

本书注重实际、强调应用、结构合理、通俗易懂、取材新颖、叙述清晰，可作为高职高专院校工业自动化、电气工程及自动化、机电一体化、自动控制及其他相关专业的教材，同时也可供相关专业工程技术人员参考。

第1章 绪论/1

 1.1 通用变频器的发展过程/1

1.1.1 通用变频器的应用范围不断扩大/2

1.1.2 通用变频器使用的功率器件不断更新换代/2

1.1.3 控制方式不断发展/3

1.1.4 PWM控制技术进一步发展/3

 1.2 变频器的发展趋势/4

1.2.1 高水平的控制/5

1.2.2 主电路逐步向集成化、高频化和高效率发展/5

1.2.3 控制量由模拟量向数字量发展/5

1.2.4 向多功能化和高性能化发展/6

1.2.5 向大容量和高压化发展/7

 1.3 变频器的应用/7

1.3.1 变频器在节能方面的应用/7

1.3.2 变频器在自动化系统中的应用/7

1.3.3 变频器在提高工艺水平和产品质量方面的应用/8

 本章小结/8

 思考与练习/8

第2章 电力电子器件/10

 2.1 电力二极管/10

2.1.1 结构与伏安特性/10

2.1.2 主要参数/11

2.1.3 电力二极管的参数选择及使用注意事项/12

 2.2 晶闸管/13

2.2.1 晶闸管的外形和图形符号/13

2.2.2 晶闸管的工作原理/13

2.2.3 晶闸管的阳极伏安特性/14

2.2.4 晶闸管的参数/15

2.2.5 晶闸管的门极伏安特性及主要参数/16

 2.3 门极可关断晶闸管/17

2.3.1 GTO晶闸管的结构/17

2.3.2 GTO晶闸管的工作原理/17

2.3.3 GTO晶闸管的特性/18

2.3.4 GTO晶闸管的主要参数/19

 2.4 电力晶体管/20

2.4.1 GTR的结构/20

2.4.2 GTR的主要参数/21

2.4.3 二次击穿现象/21

2.4.4 GTR的驱动电路模块/22

 2.5 电力场效应晶体管/22

2.5.1 电力场效应管的结构与工作原理/23

2.5.2 电力MOSFET的特性/24

2.5.3 电力MOSFET的主要参数/25

 2.6 绝缘栅双极型晶体管/26

2.6.1 IGBT的结构与基本工作原理/26

2.6.2 IGBT的基本特性/27

2.6.3 IGBT的主要参数/29

2.6.4 IGBT的驱动电路/30

 2.7 集成门极换流晶闸管/30

2.7.1 IGCT的结构/30

2.7.2 IGCT的特点/31

 2.8 MOS控制晶闸管/32

2.8.1 MCT的结构与工作原理/32

2.8.2 MCT的主要参数/33

 2.9 静电感应晶体管/33

2.9.1 SIT的基本结构和工作原理/33

2.9.2 SIT的特性/34

2.9.3 SIT的极限参数/34

 2.10 智能功率模块/35

 本章小结/36

 思考与练习/36

第3章 变频技术/37

 3.1 整流电路/37

3.1.1 不可控整流电路/38

3.1.2 可控整流电路/39

 3.2 中间电路/46

 3.3 逆变电路/48

3.3.1 逆变电路的工作原理/48

3.3.2 电压型和电流型逆变电路/49

3.3.3 单相半桥逆变电路/50

3.3.4 单相全桥逆变电路/51

3.3.5 三相桥式逆变电路/52

 3.4 SPWM控制技术/55

3.4.1 SPWM控制的基本原理/55

3.4.2 PWM逆变电路的控制方式/57

 本章小结/61

 思考与练习/61

第4章 电机与电力拖动/62

 4.1 异步电动机/62

4.1.1 异步电动机的工作原理/62

4.1.2 异步电动机的铭牌参数/63

4.1.3 电动机的工作制/65

4.1.4 变频有效输出值/65

4.1.5 电动机容量的选择/66

4.1.6 异步电动机的等效电路及其平衡方程式/66

4.1.7 异步电动机的功率及转矩/68

 4.2 异步电动机的机械特性与运行/69

4.2.1 异步电动机的机械特性/69

4.2.2 异步电动机的运行/70

4.2.3 异步电动机的调速/72

 4.3 负载的机械特性/73

4.3.1 恒转矩负载/74

4.3.2 恒功率负载/75

4.3.3 二次方律负载/76

 4.4 拖动系统与传动机构/77

4.4.1 拖动系统/77

4.4.2 传动机构的作用及系统参数/78

 本章小结/79

 思考与练习/79

第5章 变频器的控制方式/81

 5.1 变频器的基本类型/81

5.1.1 按主电路工作方式分类/81

5.1.2 按开关方式分类/82

5.1.3 按工作原理分类/84

5.1.4 按用途分类/85

 5.2 变频器的控制方式/87

5.2.1 U/f控制/87

5.2.2 转差频率控制/89

5.2.3 矢量控制通用变频器/90

5.2.4 直接转矩控制/98

 5.3 高压变频器/104

5.3.1 主电路的拓扑结构/105

5.3.2 控制方式/109

5.3.3 高压变频器对电网与电动机的影响/110

 本章小结/111

 思考与练习/111

第6章 变频器参数与选择/112

 6.1 变频器的原理框图与接线端子/112

6.1.1 变频器的外形与结构/112

6.1.2 变频器的原理框图/113

6.1.3 变频器与外部连接的端子/114

 6.2 变频器的操作与运行/115

6.2.1 面板配置(FR-PZ02-02)及键盘简介/115

6.2.2 功能结构及预置流程/116

6.2.3 运行操作/121

 6.3 功能及参数/125

6.3.1 频率的给定功能/125

6.3.2 频率控制功能/128

6.3.3 启动、升速、降速、制动功能/129

6.3.4 PID调节功能/132

6.3.5 保护功能/136

6.3.6 变频器控制方式/137

 6.4 负载和操作模式、电机选择/138

6.4.1 适用负载选择/138

6.4.2 操作模式选择/138

6.4.3 使用电机选择/139

 6.5 变频器的选择/139

6.5.1 风机、泵类负载变频器的选择/139

6.5.2 机械传动系统变频器的选择/141

6.5.3 变频器容量计算/143

 6.6 变频调速系统的主电路及电器选择/144

6.6.1 变频调速系统主电路的结构/144

6.6.2 断路器/145

6.6.3 接触器/145

6.6.4 输入交流电抗器/146

6.6.5 无线电噪声滤波器/147

6.6.6 制动电阻及制动单元/148

6.6.7 直流电抗器/149

6.6.8 输出交流电抗器/149

 6.7 变频器系统的控制电路/149

6.7.1 变频器控制电路的主要组成/149

6.7.2 正转控制电路/150

6.7.3 正、反转控制/151

6.7.4 升速与降速控制/152

6.7.5 变频与工频切换的控制电路/154

 6.8 变频器与PLC的链接/155

 6.9 变频器与PC的通信/157

 本章小结/160

 思考与练习/160

第7章 变频器的安装与维护/161

 7.1 变频器的安装/161

7.1.1 主电路控制开关及导线线径选择/161

7.1.2 变频器的安装环境/162

7.1.3 安装方向和空间/163

7.1.4 变频器在多粉尘现场的安装/163

7.1.5 安装布线/164

 7.2 变频器的抗干扰及抑制/166

7.2.1 对变频器的干扰/166

7.2.2 变频器产生的干扰/167

7.2.3 抑制变频器干扰的措施/167

 7.3 变频调速系统的调试/170

7.3.1 通电前的检查/170

7.3.2 通电检查/171

7.3.3 空载试验/171

7.3.4 带负载测试/172

 7.4 变频器的维护、保养与故障处理/173

7.4.1 维护和检查时的注意事项/173

7.4.2 变频器的日常巡视/173

7.4.3 变频器的定期维护与保养/174

7.4.4 变频器的常见故障及处理/175

 本章小结/177

 思考与练习/178

第8章 变频器综合应用/179

 8.1 变频器在恒压供水中的应用/179

8.1.1 恒压供水技术/179

8.1.2 节能原理/179

8.1.3 系统结构/181

8.1.4 工作原理/182

8.1.5 PLC控制系统/182

8.1.6 注意事项/183

 8.2 变频器在家用空调中的应用/184

8.2.1 家用空调概述/184

8.2.2 变频器解决方案/184

 8.3 中央空调的变频调速/185

8.3.1 中央空调的构成/185

8.3.2 循环水系统的特点/187

8.3.3 冷却水系统的变频调速/188

8.3.4 冷冻水系统的变频调速/190

 8.4 变频器在电梯中的应用/192

8.4.1 电梯概述/192

8.4.2 616G5变频器调速系统/192

8.4.3 变频器功率及制动电阻的选择/193

8.4.4 电梯用变频器的主要功能/194

8.4.5 变频器的噪声抑制/194

8.4.6 常见问题/194

 8.5 变频器在叠压供水中的应用/195

8.5.1 国内、外供水现状/195

8.5.2 叠压供水系统组成及原理/196

8.5.3 系统的软件设计/197

8.5.4 节能分析/198

 8.6 PLC与变频器连接实现多挡转速控制/198

8.6.1 用旋转开关控制/198

8.6.2 用PLC控制多段速运行/199

 8.7 刨台运动的变频调速改造/203

8.7.1 变频调速系统及设计要点/203

8.7.2 刨台往复运动的控制/204

 8.8 空气压缩机的变频调速及应用/208

8.8.1 空气压缩机变频调速机理/208

8.8.2 空气压缩机加、卸载供气控制方式存在的问题/208

8.8.3 空气压缩机变频调速的设计/209

8.8.4 空气压缩机变频调速的安装调试/213

8.8.5 空气压缩机变频调速后的效益/214

 本章小结/215

 思考与练习/215

第9章 项目实训/216

 项目1 正转连续控制电路/216

 项目2 正、反转控制电路/225

 项目3 外接两地控制电路/230

 项目4 变频与工频切换的控制电路/237

 项目5 PID控制电路/240

 项目6 多段速控制电路/247

 项目7 1控X切换电路/254

 项目8 输入端子操作控制/261

 项目9 模拟信号操作控制/265

 项目10 多段速频率控制/269

 项目11 PLC联机延时控制操作/275

 项目12 PLC联机多段速频率控制/281

附录A/286

附录B/290

附录C/301

参考文献/310