具体描述
《变频器控制技术》从自动化类变频器方向的岗位出发，按照项目导入、任务驱动的原则共设置了六个项目背景与控制要求，对包括物料分拣输送带、化工厂泵与搅拌机、中央空调风机、数控车床变频主轴、卧螺离心机和造纸收卷系统在内的变频控制，进行逐个剖析，由浅人深，从知识讲座到技能训练，从综合解决方案到技术答疑，把变频器几乎所有的功能都一一应用进去。
《变频器控制技术》透彻地阐述了变频器的基本工作原理、应用方案和维护技巧，并以三菱最新A700为例，设置了一个个可以操作的环节和项目。同时《变频器控制技术》考虑到高职内尚有一定数量的A500／E500系列三菱变频器教仪设备，以附录任务书的形式进行了对比操作。
《变频器控制技术》可作为高职高专电气自动化、机电一体化、楼宇智能化等专业的项目化教材，也可作为广大电工技术爱好者、求职者、下岗再就业者、职业培训人员的教材。
《现代电力电子应用指南》 本书是一部全面而深入的电力电子技术应用手册，旨在为工程师、技术人员及相关专业学生提供实用的知识和指导。本书不涉及变频器控制技术，而是聚焦于电力电子技术在其他关键领域的广泛应用，并提供了大量的案例分析和实践建议。 第一部分：电力电子器件及其驱动技术 功率半导体器件的原理与特性： 二极管家族： 快恢复二极管、肖特基二极管、超快恢复二极管等，详细介绍其工作原理、关键参数（如反向恢复时间、正向压降）以及在不同电路中的应用。 晶闸管（SCR）家族： 普通晶闸管、双向晶闸管（TRIAC）、门极可关断晶闸管（GTO）等，深入探讨其触发机制、导通和关断特性，以及在电力调整、开关控制等方面的应用。 功率开关器件： 金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）： 重点讲解不同导通类型的MOSFET（n沟道、p沟道）、其沟道导电机制、栅极驱动要求、开关损耗等，并阐述其在开关电源、DC-DC变换器中的优势。 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）： 详细分析IGBT的PNP和NPN结构结合的优点，讨论其驱动方式、开关特性、热管理需求，以及在逆变器、高压大功率设备中的广泛应用。 碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）器件： 介绍SiC和GaN等宽禁带半导体材料的优越性能（如高耐压、高开关频率、低损耗），并探讨它们在下一代电力电子设备中的发展前景和应用挑战。 驱动电路的设计与优化： 门极驱动电路： 详细讲解MOSFET和IGBT的门极驱动电路原理，包括隔离驱动、自举驱动、死区时间控制、过流保护等。 光耦隔离驱动： 分析光耦在隔离驱动中的作用，选择合适的光耦型号，并介绍光耦驱动电路的设计要点。 集成驱动芯片应用： 介绍市场上常见的集成驱动芯片，分析其功能、性能参数，并提供实际电路设计参考。 驱动信号的优化： 探讨如何通过调整驱动波形、减小振铃效应来提高器件的开关速度和可靠性。 第二部分：开关电源（SMPS）的设计与应用 基本开关电源拓扑结构： 反激式（Flyback）电源： 详细介绍其工作原理、特点、设计流程、磁性元件设计（变压器）、占空比控制等，并分析其在低功率适配器、LED驱动等领域的应用。 正激式（Forward）电源： 阐述其工作原理、优势与劣势，磁性元件设计（变压器、吸收回路），以及在中小功率电源中的应用。 Buck（降压）变换器： 深入分析其工作原理、控制方式（电压模式、电流模式）、输出滤波设计、瞬态响应，以及在DC-DC降压应用中的重要性。 Boost（升压）变换器： 讲解其升压原理、输出电流特性、控制策略，以及在电池充电、LED升压等场景的应用。 Buck-Boost（升降压）变换器： 介绍其同时实现升压和降压的功能，分析其控制复杂性，并说明其在宽输入电压范围应用中的优势。 SEPIC（单端初级电感变换器）和ZETA变换器： 介绍这两种非隔离型DC-DC变换器，分析其拓扑结构、耦合电感设计，以及在某些特殊应用中的独特性。 Cuk变换器： 讲解其具有负输出电压的特性，深入分析其能量转移方式，以及在特定应用中的价值。 LLC谐振变换器： 详细介绍谐振网络的设计、零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）的实现，分析其高效率和EMI性能，并重点阐述其在服务器电源、电视电源等领域的发展。 全桥（Full-Bridge）、半桥（Half-Bridge）变换器： 介绍其在高功率应用中的优势，讨论其驱动方式、中心抽头变压器或多个变压器的应用，以及在工业电源、通信电源中的应用。 开关电源的控制策略： 脉冲宽度调制（PWM）控制： 详细介绍电压模式PWM和电流模式PWM的原理、优缺点，以及反馈环路的设计。 频率调制（FM）控制： 简要介绍FM控制在某些特殊开关电源中的应用。 滞环控制： 分析滞环控制的简单易实现性，以及其在某些应用中的应用。 数字控制技术： 探讨数字信号处理器（DSP）和微控制器（MCU）在开关电源控制中的应用，包括数字PWM生成、ADC采样、PID算法实现等。 磁性元件的设计与选型： 变压器设计： 核心材料选择（铁氧体、非晶、纳米晶）、磁芯形状（E型、PQ型、RM型）、线材选择（漆包线、绝缘导线）、绕制工艺，以及设计计算（匝数、气隙）。 电感设计： 励磁特性、饱和电流、直流电阻（DCR）、磁芯选择、功率电感与储能电感的设计。 磁性元件的寄生参数： 漏感、分布电容、磁芯损耗等及其对性能的影响。 输出滤波与瞬态响应： LC滤波器的设计： 参数计算、选择合适的电容和电感，以及滤波效果的评估。 瞬态响应分析： 负载瞬态响应、输入电压瞬态响应，以及提高瞬态响应能力的措施。 差模和共模噪声抑制： 设计共模扼流圈、X/Y电容，以及EMI滤波器的设计原则。 第三部分：逆变器（Inverters）与电源质量 逆变器基本原理与拓扑： 单相桥式逆变器： 详细分析其工作原理、SPWM（空间矢量脉宽调制）控制、载波频率、调制比等，并介绍其在UPS、电动工具等领域的应用。 三相桥式逆变器： 讲解其三相输出原理、SPWM控制策略（如六步换向、SPWM、SVPWM），以及在电机驱动、并网逆变器中的核心地位。 多电平逆变器： 介绍三电平、五电平等高压大功率逆变器，分析其提高输出电压质量、降低器件压力的优势。 电源质量（Power Quality）及其改善： 谐波（Harmonics）： 谐波的产生原因、测量方法、对电网和设备的影响。 功率因数（Power Factor）： 功率因数低下及其危害，无功功率补偿原理。 有源电力滤波器（Active Power Filters, APF）： 介绍APF的工作原理，包括串联APF、并联APF、混合APF，及其在补偿谐波、无功功率方面的作用。 静止无功补偿器（Static Var Compensator, SVC）和柔性交流输电系统（FACTS）： 简要介绍这些用于改善电网功率因数和稳定性的技术。 不间断电源（UPS）的原理与应用： 介绍后备式、在线互动式、在线式UPS的工作模式，以及其在关键设备供电中的作用。 第四部分：功率电子在其他领域的应用 感应加热与电弧焊电源： 感应加热电源： 介绍高频感应加热的原理，功率电子在感应加热设备中的应用（如逆变器、振荡电路）。 电弧焊电源： 讲解恒流（CC）和恒压（CV）输出的焊机原理，以及功率电子在调节焊接电流和电压中的作用。 高压直流输电（HVDC）： HVDC基本原理： 介绍AC-DC转换（整流）和DC-AC转换（逆变）的关键技术，以及其在高电压、长距离输电方面的优势。 换流阀技术： 简要介绍晶闸管换流阀和IGBT换流阀。 电能变换与储能系统： DC-AC、DC-DC、AC-DC变换器在储能系统中的应用： 详细阐述电池管理系统（BMS）、能量管理系统（EMS）中涉及的功率电子技术。 电动汽车（EV）充电技术： 介绍交流充电桩、直流快充桩的功率电子设计。 工业控制与照明驱动： 工业驱动系统： 简要提及伺服驱动、步进电机驱动等中涉及的功率电子技术（不深入变频器控制）。 LED照明驱动： 介绍LED驱动电源的恒流控制、调光技术，以及其在节能照明中的重要性。 本书力求从理论到实践，全面展现功率电子技术在现代工业和社会中的重要作用。通过对本书的学习，读者将能够深刻理解各类功率电子电路的设计原理，掌握关键器件的选择与应用，并能够分析和解决实际工程问题。
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目录信息
项目1 物料分拣输送带的变频控制 1.1 项目背景及要求 1.1.1 项目背景 1.1.2 控制要求 1.2 知识讲座：变频器原理及基本应用 1.2.1 交流异步电动机和同步电动机的调速 1.2.2 不同调速方式的工作原理 1.2.3 变频调速原理 1.2.4 变频器的频率给定 1.2.5 变频器的运转指令 1.2.6 交直交变频器的基本构造 1.3 技能训练一：三菱A700变频器的初步认识 1.3.1 三菱A700变频器的认识 1.3.2 A700变频器PU操作 1.3.3 A700变频器的参数设置要点 1.4 技能训练二：变频器运行模式与参数设置 1.4.1 运行模式功能与参数Pr.79的设置 1.4.2 A700外部端子的接线 1.4.3 A700外部模拟量的接线 1.4.4 A700常见的运行模式技能操作 1.5 项目设计方案 1.5.1 物料分拣输送带变频器的系统设计 1.5.2 硬件设计 1.5.3 变频器参数设置与调试 1.6 技术答疑 思考与练习项目2 化工厂泵与搅拌机的变频控制 2.1 项目背景及要求 2.1.1 项目背景 2.1.2 控制要求 2.2 知识讲座：变频器I/O端子功能与V/f控制 2.2.1 变频器数字量输入端子介绍 2.2.2 变频器数字量输出端子介绍 2.2.3 变频器模拟量输入端子介绍 2.2.4 变频器模拟量输出端子介绍 2.2.5 变频器高速脉冲输入/输出端子介绍 2.2.6 变频器V/f控制原理 2.2.7 变频器的启动、制动 2.2.8 外接负载的分类 2.3 技能训练一：变频器A700 I/O端子的熟悉 2.3.1 A700变频器输入和输出端子的熟悉 2.3.2 A700变频器多段速接线与参数设置 2.3.3 A700模拟量通道的确定 2.4 技能训练二：针对特殊负载的变频器参数设置与接线 2.4.1 A700手动转矩提升操作 2.4.2 A700加减速的功能选择 2.4.3 A700对电动机的热保护功能设置 2.4.4 电动机的节能运行 2.4.5 A700变频器多功能输出端子操作 2.4.6 A700变频器模拟量输出端子操作 2.5 项目设计方案 2.5.1 化工厂泵与搅拌机变频控制系统的硬件设计 2.5.2 化学品电动机的变频器参数设置与调试 2.6 技术答疑 思考与练习项目3 中央空调风机的变频节能PID控制 3.1 项目背景及要求 3.1.1 项目背景 3.1.2 控制要求 3.2 知识讲座：PID控制与变频器 3.2.1 变频器内置PID原理 3.2.2 中央空调变频风机的几种控制方式 3.2.3 温度传感器及其相关仪表的选型 3.3 技能训练一：A700变频器PID控制线路设计 3.3.1 A700变频器PID操作 3.3.2 A700变频器PID构成与动作 3.4 技能训练二：变频器A700的节能计算 3.4.1 节能监视器 3.4.2 节能瞬时、节能平均和节能累计值 3.4.3 年度省电量和节能费用 3.4.4 实际工程中风机和泵类负载的节能计算 3.5 项目设计方案 3.5.1 中央空调风机的变频节能硬件设计 3.5.2 中央空调风机的变频器参数设置和调试 3.6 技术答疑 思考与练习项目4 数控车床主轴的开环矢量控制 4.1 项目背景及要求 4.1.1 项目背景 4.1.2 控制要求 4.2 知识讲座：开环矢量控制与变频制动 4.2.1 变频器矢量控制原理 4.2.2 开环矢量控制方式 4.2.3 变频器容量选择的依据 4.2.4 电动机低频运行时所要考虑到的因素 4.2.5 变频器制动原理 4.2.6 变频器能耗制动的设计 4.2.7 变频器能耗制动的应用 4.3 技能训练一：变频器A700的开环矢量调试 4.3.1 A700变频器离线自动调整 4.3.2 A700变频器在线自动调整 4.3.3 开环矢量控制的实施步骤 4.4 技能训练二：主轴变频器与制动单元及电阻的连接 4.4.1 A700变频器与专用外接制动电阻器的连接 4.4.2 A700变频器与制动单元FRBU的连接 4.4.3 A700变频器与制动单元MTBU5的连接 4.4.4 A700变频器制动参数的设置与调试 4.5 项目设计方案 4.5.1 数控车床主轴驱动功率、转速范围和控制方式的确定 4.5.2 华中HNC-21数控装置与变频器的连接 4.5.3 数控车床主轴变频器的连线与调试 4.6 技术答疑 思考与练习项目5 变频多传动在卧螺离心机上的应用 5.1 项目背景及要求 5.1.1 项目背景 5.1.2 控制要求 5.2 知识讲座：多传动变频的组成与通信 5.2.1 共用直流母线方式的回馈制动 5.2.2 变频器回馈制动的原理 5.2.3 卧螺离心机电气控制结构 5.2.4 离心机双变频系统的模型分析 5.2.5 变频器共直流母线方案的应用 5.2.6 双电动机离心机变频器的两种连接方法 5.2.7 变频器的串口通信 5.2.8 Modbus总线 5.3 技能训练一：变频器A700的直流供电方式 5.3.1 A700变频器的直流供电模式一 5.3.2 A700变频器的直流供电模式二 5.3.3 直流供电模式二的电梯变频器运行实例 5.4 技能训练二：变频器A700的通信测试 5.4.1 A700变频器通信端子熟悉 5.4.2 A700变频器PU口操作 5.4.3 变频器RS485端子操作 5.5 项目解决方案 5.5.1 卧螺离心机变频器的硬件设计 5.5.2 卧螺离心机变频器的参数设置 5.5.3 采用通信控制的卧螺离心机硬件与参数设置 5.6 技术答疑 思考与练习项目6 造纸收卷系统的闭环矢量控制 6.1 项目背景及要求 6.1.1 项目背景 6.1.2 控制要求 6.2 知识讲座：矢量控制与转矩控制 6.2.1 闭环矢量控制方式 6.2.2 变频器的转矩控制原理 6.2.3 ABB变频器的DTC方式 6.2.4 典型的张力控制系统 6.3 技能训练一：变频器A700矢量控制与转矩控制 6.3.1 A700变频器的编码器接口卡FRA7AP操作 6.3.2 A700变频器闭环矢量控制的操作 6.3.3 A700变频器闭环矢量速度控制的过程 6.3.4 A700变频器闭环矢量转矩控制的过程 6.4 技能训练二：三菱张力控制器的设置与安装 6.4.1 三菱张力控制器LE-30CTA概述 6.4.2 三菱张力控制器LE-30CTA调试步骤 6.5 项目设计方案 6.5.1 收卷传动控制系统的硬件设计 6.5.2 收卷变频控制系统的参数设置 6.6 技术答疑 思考与练习附录A 三菱E540变频器的安装、调试与维护 任务一 变频器的安装 第一部分 实训的目的与要求 第二部分 技能训练 第三部分 总结提高 任务二 变频器的调试与参数设置 第一部分 实训的目的与要求 第二部分 技能训练 第三部分 总结提高 任务三 变频器的维修与保养 第一部分 实训的目的与要求 第二部分 技能训练 第三部分 总结提高附录B 三菱A500变频器与A700系列的比较 B.1 概述 B.2 安装时的注意事项附录C 三菱A700变频器参数总表参考文献
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