《变频技术及应用》电子教案 第1章
《变频器应用技术》教案2011年.9
教案首页课程名称变频器应用技术班级计划课时 2 周次一（1）授课方法讲授教具教学内容绪论§1-1三相异步电动机§1-2 三相异步电动机的起动和制动教学目的1．掌握课程性质、内容；2．复习三相异步电动机的相关知识。
重点、难点重点：三相异步电动机在变频的同时须变压的原因；难点：变频调速的两种情况。
复习提问三相异步电动机旋转磁场的转速、转差率、转速；三相异步电动机的机械特性曲线及其特殊点；三相异步电动机的起动和制动方法。
作业习题： 1-5、1-6、1-9课后小结1．变频器的概念、用途、发展历程、应用现状、发展趋势；2．课程内容、特点及学习的要求；3．三相异步电动机的起动、制动和调速方法；4．变频调速的种类及特点。
教案附页教案内容附记绪论一、概述“变频器应用技术”是“数学”、“物理”、“电工基础”、“电子技术”、“电力电子技术”、“电力拖动”、“电气控制”等课程的后续课程，同时又与“交直流调速系统”、“ＰＬＣ控制技术”等专业课程有着横向联系。
变频器是由计算机控制电力电子器件、将工频交流电变为频率和电压可调的三相交流电的电气设备，用以驱动交流电动机进行连续平滑的变频调速。
二、变频器的发展历程1．直流调速系统的优缺点：调速系统结构简单、调速平滑、调速性能好，但直流电机本身结构复杂、价格较贵、维护不方便。
2．交流调速系统的优缺点：电动机结构简单、工作可靠、价格低廉、规格较多，但调速不连续。
3．变频器的诞生和发展：基于交流异步电动机连续调速的设想，随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术的发展而发展。
三、我国变频器的应用现状1．起步较晚；2．目前，进入“黄金时期”；3．变频调速的效果：节能、提高速度和精度、提高生产率和产品质量、延长设备使用寿命、增加使用者的舒适度；4．变频器的应用目前不足十分之一，原因是变频器应用人才的缺乏。
四、变频器的发展趋势1．向专用型方向发展；2．向人性化方向发展；3．易用性不断提高；4．功率结构模块化；5．智能化；6．内置电抗器减小谐波影响。
变频器应用技术教学教案
变频器应用技术教学教案第一章：变频器基础知识1.1 变频器的定义与作用1.2 变频器的分类及特点1.3 变频器的基本组成部分1.4 变频器的工作原理第二章：变频器的参数设置与调试2.1 变频器的参数设置方法2.2 主要参数的含义与设置2.3 变频器的调试步骤与方法2.4 变频器与电机的匹配调试第三章：变频器在工业控制中的应用实例3.1 变频器在风机和水泵控制中的应用3.2 变频器在电梯控制中的应用3.3 变频器在机床控制中的应用3.4 变频器在其他工业设备控制中的应用第四章：变频器的安装与维护4.1 变频器的安装位置与注意事项4.2 变频器的接线方法与要求4.3 变频器的日常维护与保养4.4 变频器的故障诊断与维修第五章：变频器的选用与未来发展5.1 变频器的选用原则与步骤5.2 变频器市场的现状与发展趋势5.3 变频器技术的创新与应用5.4 我国变频器产业的发展策略与前景展望第六章：变频器在工业自动化中的应用案例6.1 变频器在塑料机械控制中的应用6.2 变频器在起重机械控制中的应用6.3 变频器在输送带控制中的应用6.4 变频器在其他工业自动化设备中的应用第七章：变频器与其他控制技术的结合与应用7.1 变频器与PLC控制的结合7.2 变频器与触摸屏的结合7.3 变频器与矢量控制技术的结合7.4 变频器与其他先进控制技术的融合与发展第八章：变频器的编程与操作8.1 变频器的编程原理与方法8.2 常用变频器编程软件的使用8.3 变频器的操作步骤与技巧8.4 变频器编程实例与操作训练第九章：变频器的通信与联网9.1 变频器的通信原理与标准9.2 常用变频器通信协议介绍9.3 变频器与其他设备的联网方法9.4 变频器通信应用实例与实践第十章：变频器在新能源领域的应用10.1 变频器在风力发电中的应用10.2 变频器在太阳能发电中的应用10.3 变频器在其他新能源领域中的应用10.4 我国新能源产业的发展趋势与变频器的市场前景第十一章：变频器的节能环保特性与经济效益分析11.1 变频器节能原理与效果11.2 变频器在节能环保方面的优势11.3 变频器节能案例分析11.4 变频器的经济效益评估与投资回报第十二章：变频器在特殊环境中的应用12.1 变频器在高温环境中的应用12.2 变频器在低温环境中的应用12.3 变频器在潮湿与腐蚀环境中的应用12.4 变频器在嘈杂环境中的应用与解决方案第十三章：变频器的故障处理与安全防护13.1 变频器常见故障类型与原因13.2 变频器故障诊断与排除方法13.3 变频器的安全防护措施与操作规程13.4 变频器故障案例分析与经验总结第十四章：变频器在国内外市场的应用与发展趋势14.1 变频器在国际市场的应用与发展14.2 我国变频器产业的现状与挑战14.3 变频器技术的创新与研发趋势14.4 变频器在新兴市场的应用前景分析第十五章：变频器培训与教育15.1 变频器培训的目标与内容15.2 变频器培训的方法与技巧15.3 变频器培训资源的开发与利用15.4 变频器教育的发展与未来趋势重点和难点解析本文主要介绍了变频器的基础知识、参数设置与调试、应用实例、安装与维护、选用与未来发展、工业自动化应用案例、与其他控制技术的结合与应用、编程与操作、通信与联网、新能源领域应用、节能环保特性与经济效益分析、特殊环境应用、故障处理与安全防护、市场应用与发展趋势以及培训与教育等方面。
变频器应用技术教学教案
变频器应用技术教学教案第一章：变频器概述1.1 教学目标1.了解变频器的概念、作用和分类2.掌握变频器的基本构成和原理3.了解变频器在工业应用中的重要性1.2 教学内容1.变频器的概念和作用2.变频器的分类及特点3.变频器的基本构成4.变频器的工作原理1.3 教学方法1.采用讲授法讲解变频器的基本概念和原理2.通过案例分析法让学生了解变频器在实际应用中的重要性1.4 教学评价1.考查学生对变频器概念、作用和分类的掌握情况2.评估学生对变频器基本构成和原理的理解程度第二章：变频器的工作原理2.1 教学目标1.掌握变频器的工作原理2.了解变频器的主要性能参数3.熟悉变频器的调速原理1.变频器的工作原理2.变频器的主要性能参数3.变频器的调速原理2.3 教学方法1.采用讲授法讲解变频器的工作原理2.通过实验演示法让学生了解变频器的调速原理2.4 教学评价1.考查学生对变频器工作原理的掌握情况2.评估学生对变频器性能参数和调速原理的理解程度第三章：变频器的安装与调试3.1 教学目标1.熟悉变频器的安装流程2.掌握变频器的调试方法3.了解变频器常见故障及处理方法3.2 教学内容1.变频器的安装流程2.变频器的调试方法3.变频器常见故障及处理方法3.3 教学方法1.采用讲授法讲解变频器的安装流程和调试方法2.通过案例分析法让学生了解变频器常见故障及处理方法1.考查学生对变频器安装流程的掌握情况2.评估学生对变频器调试方法和故障处理的了解程度第四章：变频器在电机控制中的应用4.1 教学目标1.了解变频器在电机控制中的作用2.掌握变频器控制电机启动、停止和调速的方法3.熟悉变频器与电机的连接方式4.2 教学内容1.变频器在电机控制中的作用2.变频器控制电机启动、停止和调速的方法3.变频器与电机的连接方式4.3 教学方法1.采用讲授法讲解变频器在电机控制中的应用2.通过实验演示法让学生了解变频器控制电机的方法4.4 教学评价1.考查学生对变频器在电机控制中作用的掌握情况2.评估学生对变频器控制电机启动、停止和调速方法的熟悉程度第五章：变频器在工业应用案例分析5.1 教学目标1.了解变频器在工业应用中的典型应用案例2.掌握变频器在不同行业中的应用特点3.培养学生分析实际问题并解决问题的能力5.2 教学内容1.变频器在工业应用中的典型应用案例2.变频器在不同行业中的应用特点5.3 教学方法1.采用讲授法讲解变频器在工业应用中的典型案例2.通过小组讨论法让学生分析变频器在不同行业中的应用特点5.4 教学评价1.考查学生对变频器在工业应用中典型案例的掌握情况2.评估学生对变频器在不同行业中应用特点的理解程度第六章：变频器的保护功能6.1 教学目标1. 理解变频器的基本保护功能2. 掌握变频器过流、过压、过热等保护机制3. 学习如何设置和调整变频器的保护参数6.2 教学内容1. 变频器的主要保护功能及其作用2. 变频器的保护机制和工作原理3. 保护参数的设置和调整方法6.3 教学方法1. 使用讲授法介绍保护功能及其作用2. 通过模拟实验演示保护机制的运作3. 指导学生进行参数设置和调整的实践操作6.4 教学评价1. 评估学生对变频器保护功能的理解程度2. 考查学生设置和调整保护参数的实际操作能力第七章：变频器的节能原理与应用7.1 教学目标1. 认识变频器节能的原理2. 掌握变频器在节能应用中的技术要点3. 了解变频器节能实例和效果评估7.2 教学内容1. 变频器节能的基本原理2. 变频器节能技术的应用案例3. 节能效果的评估方法和技巧7.3 教学方法1. 使用讲授法解释变频器节能原理2. 通过案例分析展示变频器节能应用3. 开展小组讨论，评估节能效果7.4 教学评价1. 考查学生对变频器节能原理的理解2. 评估学生对节能应用案例的分析能力第八章：变频器的通信与控制8.1 教学目标1. 理解变频器通信的基本概念2. 掌握变频器与上位机通信的协议和方式3. 学习变频器的控制指令及其编程8.2 教学内容1. 变频器通信的基本原理和协议2. 变频器与上位机的通信案例3. 变频器控制指令的编程和应用8.3 教学方法1. 使用讲授法介绍通信原理和协议2. 通过实际操作演示通信过程3. 指导学生编程实现控制指令8.4 教学评价1. 评估学生对变频器通信原理的理解2. 考查学生编程实现控制指令的能力第九章：变频器在自动化生产线中的应用9.1 教学目标1. 了解自动化生产线的基本构成2. 掌握变频器在自动化生产线中的作用3. 学习变频器在协调multiple devices 中的配置和调试9.2 教学内容1. 自动化生产线的基本构成和运作原理2. 变频器在自动化生产线中的应用案例3. 多设备协调中的变频器配置和调试方法9.3 教学方法1. 使用讲授法介绍自动化生产线的基本概念2. 通过案例分析展示变频器在生产线中的应用3. 指导学生进行多设备协调的配置和调试实践9.4 教学评价1. 评估学生对自动化生产线构成和运作原理的理解2. 考查学生进行变频器配置和调试的实际操作能力第十章：变频器的维护与故障诊断10.1 教学目标1. 熟悉变频器的日常维护流程2. 掌握变频器故障诊断的方法和技巧3. 学习变频器故障处理的一般步骤10.2 教学内容1. 变频器的日常维护操作2. 变频器故障诊断的方法和技巧3. 变频器故障处理的一般步骤和案例分析10.3 教学方法1. 使用讲授法讲解日常维护操作和故障诊断方法2. 通过模拟故障处理演示故障诊断和处理流程3. 开展小组讨论，分析故障处理案例10.4 教学评价1. 评估学生对变频器日常维护操作的掌握程度2. 考查学生进行故障诊断和处理的实际操作能力第十一章：变频器在特定行业中的应用11.1 教学目标1. 理解变频器在不同行业中的特殊应用2. 掌握变频器在特定行业中的优化配置3. 学习特定行业中变频器应用的案例分析11.2 教学内容1. 变频器在特定行业中的应用案例2. 特定行业中变频器的优化配置方法3. 案例分析：变频器在不同行业中的应用挑战与解决方案11.3 教学方法1. 使用讲授法介绍变频器在特定行业中的应用2. 通过案例分析展示变频器的优化配置3. 指导学生进行案例分析，解决实际应用问题11.4 教学评价1. 评估学生对变频器在特定行业中应用的理解程度2. 考查学生分析并解决实际应用问题的能力第十二章：变频器的编程与功能扩展12.1 教学目标1. 理解变频器编程的基本概念2. 掌握变频器常用编程指令和功能模块3. 学习如何进行变频器的功能扩展12.2 教学内容1. 变频器编程的基本原理和指令集2. 变频器常用功能模块及其应用3. 变频器功能扩展的方法和策略12.3 教学方法1. 使用讲授法介绍变频器编程的基本概念2. 通过编程实践演示变频器功能的实现3. 指导学生进行功能扩展的实践操作12.4 教学评价1. 评估学生对变频器编程原理的理解程度2. 考查学生实现变频器功能模块的实际操作能力第十三章：变频器的安全标准和规范13.1 教学目标1. 理解变频器安全的重要性和相关标准2. 掌握变频器安全操作的基本规范3. 学习变频器安全维护的注意事项13.2 教学内容1. 变频器安全标准的基本要求2. 变频器安全操作规范和应急预案3. 变频器安全维护的注意事项和常见问题13.3 教学方法1. 使用讲授法讲解变频器安全标准和规范2. 通过情景模拟演示安全操作和应急预案3. 指导学生进行安全维护的实际操作13.4 教学评价1. 评估学生对变频器安全标准和规范的理解程度2. 考查学生执行安全操作和应急预案的实际能力第十四章：变频器的环保与认证14.1 教学目标1. 理解变频器环保的意义和现状2. 掌握变频器环保认证的基本要求3. 学习变频器环保设计的策略14.2 教学内容1. 变频器对环境的影响和环保要求2. 变频器环保认证的标准和流程3. 变频器环保设计的实践案例14.3 教学方法1. 使用讲授法讲解变频器环保的意义和要求2. 通过案例分析展示变频器环保认证的实践3. 指导学生进行环保设计的思考和讨论14.4 教学评价1. 评估学生对变频器环保意识和认证要求的了解程度2. 考查学生提出和实施环保设计方案的实际能力第十五章：变频器的未来发展趋势15.1 教学目标1. 理解变频器技术的最新发展趋势2. 掌握变频器在新兴领域的应用3. 学习变频器技术发展的未来展望15.2 教学内容1. 变频器技术的最新研究动态2. 变频器在新兴领域的应用案例3. 变频器技术发展的未来趋势和挑战15.3 教学方法1. 使用讲授法介绍变频器技术的最新发展2. 通过案例分析展示变频器在新兴领域的应用3. 开展小组讨论，探讨变频器技术发展的未来方向15.4 教学评价1. 评估学生对变频器技术最新发展的理解程度2. 考查学生分析并预测变频器技术未来趋势的实际能力重点和难点解析本文主要介绍了变频器应用技术教学教案，内容包括变频器的基本概念、作用、分类、构成、原理、安装、调试、保护功能、节能原理、通信与控制、应用案例、维护与故障诊断、特定行业中的应用、编程与功能扩展、安全标准和规范、环保与认证以及未来发展趋势等。
变频器应用技术第二版教学设计
变频器应用技术第二版教学设计一、教学目标本教学设计旨在帮助学生掌握变频器应用技术的基础知识和实际操作技能，能够独立进行变频器的选型、安装、调试、故障排除、维护等工作。
具体目标如下：1.理解变频器安装前的准备工作和安装方法；2.掌握变频器启动、停止、速度调节等基本操作；3.了解变频器的常见故障及排除方法；4.熟悉变频器的维护工作和注意事项。
二、教学内容第一章变频技术概述1.1 变频器的概念及应用 1.2 变频器的分类 1.3 变频器的工作原理第二章变频器的选型与安装2.1 变频器的选型方法及注意事项 2.2 变频器的安装前的准备工作 2.3 变频器的安装步骤及注意事项第三章变频器的基本操作3.1 变频器的启动和停止 3.2 变频器的速度调节 3.3 变频器的参数设置 3.4 变频器的运行监控第四章变频器的故障排除4.1 变频器的常见故障及原因分析 4.2 变频器的故障排除方法及步骤 4.3 变频器的维修及保养工作三、教学方法本教学设计采用理论与实践相结合的教学方法，包括课堂讲授、案例分析、仿真模拟和实际操作等环节。
1.课堂讲授：教师通过讲解PPT、视频、案例分析等方式，传授变频器的基础知识和实际操作技能；2.案例分析：引导学生对实际应用场景进行分析，理解并解决实际问题；3.仿真模拟：利用仿真软件进行变频器的参数设置、运行监控等实验操作，加深对变频器基本操作方法的理解；4.实际操作：在实验室或现场进行变频器的选型、安装、调试、故障排除、维护等实际操作，深入掌握变频器应用技术。
四、教学评估教学评估分为两个方面：1.学生的考核成绩：包括理论知识测试和实际操作评估，考察学生对变频器应用技术的掌握程度；2.教学效果评价：采用问卷调查的方式，了解学生对本次教学的满意度，调整和完善教学设计。
五、教学进度总共30学时，按下表安排具体进度：章节学时数第一章 2第二章 6第三章8第四章10实践操作、综合考核 4六、教学资源1.《变频器应用技术第二版》教材；2.变频器实验箱、变频器仿真软件、电机实验台等实验设备；3.以及其他相关资料。
《变频器应用技术》PPT课件
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一.异步电动机调速的基本原理
(1) .结构
定子 转子
定子绕组、铁芯、机座 绕线式: 三相转子绕组 可串电阻 鼠笼式
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(2).旋转磁场:
当三相对称的电流流入三相定子绕组后，电
动机内便会产生旋转磁场. 方向: 相序决定 大小: 电流决定
转速:
n0
60 f1 P
恒压控制的过程
当用水量Q0上升 → XF下降→XE=X0-XF>0，经PID调 节，XG上升→f上升→供水量Qi上升→XF上升，直至 XE=XD-XF=0，水压回升到设定值恒压供水，此时，XG、 f 、Qi 保持不变。
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当用水量Q0下降→XF上升→XE=XD-XF<0，经 PID调节，XG下降→f下降→供水量Qi下降 →XF下降，直至XE=X0-XF=0，水压回升到设 定值恒压供水，此时，XG，f ，Qi 保持不变。 可见，供水系统在任何情况下，经过恒压供 水系统，其水压始终恒定在设定状态。
④制动电路: 吸收泵生电压和增大电机制动转
矩
⑤逆变电路: 在驱动电路的控制，将直流电变
成交流电
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整
逆
流
变
电
电
路
路
变频器主电路
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整流模块主要参数
①耐压1600V(1200V) ②电流 根据实际需要
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GTR 、电力 MOSFET 和 IGBT 等器件
专用电动机所具有的优点： （1）具有很好的转矩特性 （2）解决了低速散热和高速动态平衡及轴承承受能 力 （3）允许在基频的基础上作较大范围的变化
变频器应用技术讲义及实验指导书73页word文档
第1章变频调速基础1.1各种调速方法简介电力电子技术的发展开始于上世纪初汞弧整流器的发明。
真正的革命开始于1956年贝尔实验室发明的晶闸管，1958年通用电气公司推出了商品化产品。
经过40多年的发展，电力电子技术已经成为一门多学科的边缘技术，包含整流电路、电力半导体器件、计算机技术、控制理论以及集成电路等。
从调速的工作情况来看，可分为三大类，一类是机械调速，第二类是联轴节的变速，第三类是电气调速，主要是电动机的调速。
一．机械调速机械式调速是采用机械式动力源来调节传动速度，也是最古老的一种调速方法。
其典型方式如下：蒸气机调速具有起动转矩大、调速及反转容易等优点；缺点是热效率低，单位输出的重量(功率)大。
所以，中小功率已被内燃机和电动机取代，大功率改为气轮机或电动机。
气轮机的优点是能量转换效率高，容易获得高速等；缺点是需用锅炉和大的附属设备，先逐步被变速联轴节和调速电动机所取代。
使用汽油等的内燃机主要用在汽车、船舶等交通领域，不需要电源。
二．联轴节变速联轴节变速是在以定速运转的电动机轴上装设可调速的联轴节，用于改变负载装置的输入转速，其典型代表如下：变间距带轮调速主要是利用带与皮带轮的接触面摩擦力传递动力，调节轴的带与带轮间距、改变等效直径比进行调速，调速比为1：3~1：6。
这种调速响应性及精度差。
液力式变速机是利用改变液量来改变输出轴的转速，容易实现无级调速，比机械式调速平稳。
电磁转差离合器是调节励磁电流控制速度与转矩特性。
但总效率低，转筒需要冷却，不能产生制动力矩。
电气调速按调速性能分，有普通型和高性能调速型，按提供的电能类型，可分为直流调速和交流调速；而交流调速还可以再分类。
目前国内生产的电气和机械调速的各种设备主要有：变极调速电机、电磁调速电机及其调速装置、串级调速、变频调速装置及变频调速电机、直流调速装置及直流调速电机、调速液力偶合器、调速离合器、开关磁阻电机、微型电子调速电机、力矩电机等类型。
电子课件-《变频技术及应用(三菱 第二版)》-B02-0757 课题三 变频恒压供水控制
课题三 变频恒压供水控制 相关知识 一、变频与工频切换控制原理
继电器与变频器组合的变频与工频的切换控制电路
课题三 变频恒压供水控制
二、 电动机的启动
随着大功率电力电子器件的不断发展成熟，变频器得到 了广泛应用。
１． 变频启动 先将电动机接到变频器的输出端，启动时，变频器输出 交流电的频率由 0 开始逐渐增加，输出电压也成比例增加。 ２． 变频与工频状态切换 当电动机达到规定转速之后，其所加工作电压往往已接 近工频，再继续由变频器供电，也不能起到节电的效果，失 去了变频器供电的意义，同时变频器本身也有一定的功率损 耗，此时应转入工频运行。
课题三 变频恒压供水控制
任务 １ 任务 ２ 任务 ３ 任务 ４ 任务 ５
单台水泵的变频控制 单台水泵变频启动工频运行控制 单台水泵的变频器 PID 控制 三台水泵的 PID 控制 小区恒压供水控制
课题三 变频恒压供水控制
随着城市建设飞速发展，高层智能楼宇大量涌现，居民用 水矛盾日益突出。如采用传统水箱供水，存在水压不稳、 二 次污染和耗能增加等问题。为保证供水质量，高层建筑普遍采 用了变频恒压供水系统，其具有优异的调速和启动性能，以及 高效率、 高功率因数和明显的节能效果。
3．系统要求设置 0.4 Mpa 为上限报警、0.2
Mpa 为下限报警，报警 5 s 后，系统自动停止运行。
4．系统运行参数能根据需要设置。
课题三 变频恒压供水控制
相关知识 一、PID 控制概述
PID 控制是随时将传感器测量的实际信号（称为 反馈信号）与被控量的目标信号相比较，以判断是否 已经到达预定目标。
负作用控制过程
课题三 变频恒压供水控制
５． 正作用
正作用控制过程
《变频器技术及应用》电子教案 单元设计 变频器主电路结构及功能认知(单元设计1-3)
课程单元教学设计（2016～2017学年第2学期）单元名称：任务1-3变频器主电路结构及功能认知院系部：电气工程系制定人：周奎合作人：王玲制定时间：淮安信息职业技术学院教务处制《变频器系统运行与维护》课程单元教学设计单元教学进度设计详案：一、能力/知识目标能力要求：1. 能够认识交直交主电路电路结构；2. 能够说出交直交主电路信号的处理过程；3. 能够进行典型的故障点的分析。
知识要求：1.掌握交直交变频器主电路的结构及各个部分的作用；2.理解三相桥式整流电路的工作过程；3.掌握交直交主电路中各电子器件的特性及作用。
4.理解SPWM 控制技术 二、教学内容1.交直交变频器主电路结构（1） 结构主电路包括三个组成部分：整流电路、中间电路和逆变电路。
问题1：你能在主电路中圈出各功能电路吗？ （2）信号的变换过程2、三相桥式整流电路分析问题1：通过上述信号变化过程，整流电路输出的是脉动的直流电，是如何实现信号的转换的？输出的直流电有怎样的特点？（1）三相桥式不可控整流电路结构整流电路中间电路逆变电路M 3～R ST1）结构特点三相桥式整流电路共有六只整流二极管；其中VD 1、VD 3、VD 5三只管子的阴极连接在一起，称为共阴极组； VD 4、VD 6、VD 2三只管子的阳极连接在一起，称为共阳极组。
2）工作特点 分析思路① 三相交流电特点分析 说明自然换相点问题1: 一个周期有几个自然换相点？ 将一个周期分为6段。
② 对于共阴极组三只二极管哪一个承受的阳极电压最大，哪一个管子优先导通。
③ 对于共阳极组三只二极管哪一个承受的阴极电压最小，哪一个管子优先导通。
④ 一个周期6段中进行最大，最小电压观察。
⑤ 得出一个周期输出的6脉动的直流电。
（2）三相桥式可控整流电路uU aU bU cU atoVD 5VD 1VD 1 VD 3VD 3 VD 5VD 5 VD 1VD 1VD 6VD 6 VD 2VD 2 VD 4VD 4 VD 6 VD 6 VD 2 ut ot 1 t 2 t t t t t t 9 （b ）i ai d1）类比学习结构及电路分析从相电压波形看，共阴极组晶闸管导通时，u d1为相电压的正包络线，共阳极组导通时，u d2为相电压的负包络线，u d=u d1- u d2是两者的差值，为线电压在正半周的包络线。
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• 2．高水平的控制是变频调速的基础 • 早期的变频调速系统基本上采用控制方式，矢量控制
技术的发明，一改过去传统方式中仅对交流电量(电压、 电流、频率)的量值进行控制的方法。实现了在控制量 值的同时也控制其相位的新控制思想。使用坐标变换 的方法，实现定子电流的磁场分量和转矩分量的解耦 控制，可以使交流电动机像直流电动机一样具有良好 的调速性能。 • 变频器的功能也从单一的变频调速功能发展为包含算 术逻辑运算及智能控制在内的综合功能。现代的变频 器已经内置有参数辨识系统、PID调节器、PLC控制器 和通讯单元等，根据需要可实现拖动不同负载、宽调 速和伺服控制等多种应用。
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• 1．3 变频器技术的现实意义和发展趋势
• 1.3.1 变频器技术的现实意义 • 1. 变频器在自动化系统中的应用 • 由于控制技术的发展，变频器除了具有基本的调速控
制之外，更具有了多种算术运算和智能控制功能，输 出精度高达0.1%~0.01%。它还设置有完善的检测、保 护环节，因此在自动化系统中得到了广泛的应用。例 如，化纤工业中的卷绕、拉伸、计量、导丝；玻璃工 业中的平板玻璃退火炉、玻璃窑搅拌、拉边机、制瓶 机；电弧炉自动加料、配料系统以及电梯的智能控制 等。
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• 2. 变频器在提高生产设备的工艺水平及提高产 品质量方面的应用
• 在电力拖动领域，广泛推广变频调速具有十分 重要的现实意义，能够大大提高生产设备的工 艺水平、加工精度和工作效率，从而提高产品 的质量。
• 变频器广泛地应用于传送、起重、挤压和机床 等各种机械设备控制领域，它可以提高工艺水 平和产品质量，减少设备冲击和噪声，延长设 备使用寿命。采用变频控制后，可以使机械设 备简化，操作和控制更具有人性化，有的甚至 可以改变原有的工艺规范，从而提高整个设备 的功能。
第1章 变频调速基础
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1.1 交流异步电动机的调速
• 1.1.1 交流异步电动机的调速特性 • 在工业生产系统的动力装置中，交流异步电
动机已占了大约90%以上的份额。通过交直 流电动机的对比很容易看出，交流异步电动 机具有以下优点:体积小、造价低、维护简单、 可适应复杂的工作环境等。但在交流变频器 推广使用之前，在需要进行连续调速或精确 调速的应用方面，直流电动机仍具有很大的 优势。原因在于常规的交流调速方式很难满 足以上几种情况下的应用要求。交流异步电 动机几种调速方式下的特性如图1-1所示。
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• 3. 变频器在节能方面的应用 • 风机、泵类负载采用变频调速后，节电率可达
到20%~60%。这是因为风机、泵类负载的实 际消耗功率基本与转速的三次方成比例，而其 实际流量与转速成比例。由此可以计算，如果 风机的实际风量为额定风量的80%，通过变频 调速其实际功率为额定功率的51.2%。由此可 以看出，当用户需要的平均流量较小时，风机、 泵类采用变频调速使其转速降低，节能效果非 常可观。传统的风机、水泵采用挡板和阀门进 行流量调节，电动机转速不变，耗电功率下降 很小。
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• 1.2 变频调速的概念 • 异步电动机变频调速系统与各种异步电动机调
速系统比较，由于在调速时转差功率不变，效 率高、性能好，是交流调速的主要发展方向。 • 1.2.1 转速与频率的关系 • 三相交流异步电动机的转子转速为
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• 由式（1-1）和式（1-2）可知，旋转磁 场转速和输入电流的频率成正比，当改 变电流频率时，可以改变旋转磁场的转 速，因而转子转速也随之改变，达到调 速的目的。
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图1-1 交流异步电动机的特性 （a）变极调速特性（b）串电阻调速特性（c）降压调速特性 （d）串级调速特性（e）变频调速特性
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• 1.1.2 几种交流调速方式的特点 • 1．变极调速 • 变极调速只适用于变极电机，在电机制造时安装多套
绕组，在运行时通过外部的开关设备控制绕组的连接 方式改变极数，从而改变电机的转速。其优点是:在每 一个转速等级下，具有较硬的机械特性，稳定性好； 其缺点是：转速只能在几个速度级上改变，调速平滑 性差；在某些接线方式下最大转矩减小，只适用于恒 功率调速；电机体积大、制造成本高。 • 2．串电阻调速 • 串电阻调速适用于绕线式异步电动机，其优点是：设 备简单、易于实现。其缺点是:只能有级调速，平滑性 差；低速时机械特性软，静差率大、转子铜损高，运 行效率低。
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• 3．降压调速 • 降压调速的特点是:调速范围窄；机械特性软；适用范
围窄。为改善调速特性，一般要使用闭环工作方式， 系统结构复杂。 • 4．串级调速特性 • 串级调速方式是转子回路串电阻方式的改进，基本工 作方式也是通过改变转子回路的等效阻抗从而改变电 动机的工作特性，达到调速的目的。 • 相对于其他调速方式的优点是:可以通过某种控制方式， 使转子回路的能量回馈到电网，从而提高效率。在适 当的控制方式下，可以实现低同步或高同步的连续调 速。缺点是:只能适用于绕线式异步电动机，且控制系 统相对复杂。
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• 5. 变频调速特性 • 从调速特性上看，变频调速的任何一个速度段的硬度
均接近自然机械特性，调速特性好；如果能有一个可 变频率的交流电源，则可以实现连续的调速，平滑性 好；其调速方式是通过改变电动机的定子电源实现， 可以适用于鼠笼电动机，因而应用范围广。 • 比较几种调速方式可以看出，单就调速性能考虑，变 频调速从运行的经济性、调速的平滑性、调速的机械 特性这几个方面都具有明显的优势。但其实现需要一 个具有一定控制方式的可变交流电源，在大功率电子 器件以及单片机广泛应用之前，这一实现需要极高的 成本。目前，随着电力电子器件及单片机的大规模应 用，交北工业职业技术学院
• 1.2.2 变频调速的实现
• 1．大功率的开关器件是实现变频调速的必要条件 • 要求变频器的功率单元开关器件必须满足以下要求: • （1）能承受足够大的电压和电流； • （2）允许长时间频繁地接通和关断； • （3）能十分方便地控制接通和关断。 • 随着电力电子技术的不断发展，高电压、大电流的新