變頻控制技術(shù)及應(yīng)用

第 1章 交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速原理及發(fā)展 1

1.1 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式 1

1.2 交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速原理 2

1.3 變頻器的發(fā)展 6

1.3.1 變頻器的發(fā)展歷程 6

1.3.2 變頻器的主要發(fā)展方向 10

1.4 交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性 11

1.4.1 基頻以下變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性 12

1.4.2 基頻以上變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性 14

1.5 變頻調(diào)速系統(tǒng)中生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性 15

1.5.1 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性 15

1.5.2 平方降轉(zhuǎn)矩負(fù)載 16

1.5.3 恒功率負(fù)載 18

1.6 我國變頻器應(yīng)用范圍及市場分析 19

1.6.1 應(yīng)用范圍 19

1.6.2 市場前景 20

小結(jié) 22

思考題 23

第 2章 變頻器的電路結(jié)構(gòu) 24

2.1 變頻器的基本電路結(jié)構(gòu) 24

2.2 變頻器主電路結(jié)構(gòu) 26

2.2.1 交—交變頻器主電路結(jié)構(gòu)及工作原理 27

2.2.2 交—直—交變頻器主電路結(jié)構(gòu) 29

2.3 變頻器的分類 32

小結(jié) 33

思考題 33

第3章 變頻器中的PWM控制技術(shù) 34

3.1 正弦脈寬調(diào)制（SPWM）控制技術(shù) 34

3.1.1 SPWM調(diào)制原理 34

3.1.2 SPWM波的產(chǎn)生 36

3.1.3 SPWM調(diào)制方法 38

3.2 電流滯環(huán)跟蹤PWM（CHBPWM）控制技術(shù) 39

3.3 電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制技術(shù) 40

3.3.1 空間矢量的定義 41

3.3.2 電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系 43

3.3.3 電壓空間矢量線性組合法 45

小結(jié) 48

思考題 49

第4章 基于數(shù)學(xué)模型的變頻調(diào)速系統(tǒng) 50

4.1 轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的變頻調(diào)速系統(tǒng) 51

4.2 轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng) 53

4.2.1 轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念 53

4.2.2 轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律 55

4.2.3 轉(zhuǎn)差頻率控制的閉環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng) 56

4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 57

4.3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的性質(zhì) 58

4.3.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 58

4.3.3 矢量控制理論中的坐標(biāo)變換和坐標(biāo)變換陣 63

4.3.4 三相異步電動(dòng)機(jī)在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 71

4.3.5 三相異步電動(dòng)機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系下的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 73

4.3.6 三相異步電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子磁鏈定向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 73

4.4 按轉(zhuǎn)子磁場定向的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng) 77

4.4.1 轉(zhuǎn)速和磁鏈閉環(huán)控制的直接矢量控制系統(tǒng) 77

4.4.2 轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器 79

4.4.3 磁鏈開環(huán)與轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差型間接矢量控制系統(tǒng) 81

4.5無速度傳感器矢量控制系統(tǒng) 83

4.6直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) 85

4.6.1 直接轉(zhuǎn)矩控制的基本思路 85

4.6.2 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的構(gòu)成 86

小結(jié) 88

思考題 88

第5章 通用變頻器的常用功能 90

5.1 頻率給定功能 90

5.1.1頻率給定方式 90

5.1.2 變頻器中常用的頻率術(shù)語 93

5.1.3 運(yùn)行頻率的設(shè)置 95

5.2 啟動(dòng)與加速功能 99

5.2.1變頻器的加速曲線 99

5.2.2變頻器的啟動(dòng)方式 100

5.2.3加速時(shí)間及自處理功能 101

5.3 制動(dòng)與減速功能 102

5.3.1變頻器制動(dòng)方式 103

5.3.2制動(dòng)時(shí)間及自處理功能 103

5.4 其它常用控制功能 105

小結(jié) 108

思考題 108

第6章 西門子MM4系列變頻器簡介 109

6.1 MM4系列變頻器類型 109

6.2 MM4系列變頻器的基本構(gòu)成 110

6.3 MM4系列變頻器的控制方法 112

6.4 MM4系列變頻器參數(shù)介紹 114

6.4.1 MM4系列變頻器的參數(shù)類型 114

6.4.2 MM4系列變頻器參數(shù)說明 117

6.4.3 MM4系列變頻器的參數(shù)組 119

6.4.4用BOP修改MM4系列變頻器參數(shù)的操作方法 120

6.5 MM4系列變頻器參數(shù)的調(diào)試方法 121

小結(jié) 124

思考題 124

第7章 MM4系列變頻器的功能調(diào)試 126

7.1 MM4系列變頻器的基本功能參數(shù) 126

7.2 MM4系列變頻器基本功能調(diào)試 133

小結(jié) 146

習(xí)題與思考題 146

第8章 設(shè)備的選擇與安裝及故障處理 149

8.1變頻器的選擇 149

8.1.1根據(jù)負(fù)載的特性選擇變頻器 149

8.1.2 變頻器容量的選擇 150

8.1.3 變頻器箱體結(jié)構(gòu)的選用 153

8.2電動(dòng)機(jī)的選擇 155

8.2.1 異步電動(dòng)機(jī)類型與容量的選擇 155

8.2.2 使用變頻器驅(qū)動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)的新問題 156

8.2.3 電動(dòng)機(jī)容量的計(jì)算 156

8.3變頻器外圍設(shè)備及其選擇 159

8.4變頻器的安裝 166

8.4.1 變頻器的安裝環(huán)境要求 166

8.4.2 變頻器的安裝方式 168

8.5變頻器的接線 169

8.5.1 主回路端子的接線 169

8.5.2 控制回路端子的接線 171

8.6變頻器電氣柜的設(shè)計(jì) 174

8.6.1 變頻電氣柜設(shè)計(jì)前的要求 174

8.6.2 電氣柜的設(shè)計(jì) 175

8.6.3 柜體的布局設(shè)計(jì) 176

8.6.4 變頻器柜的配線 177

8.7變頻器故障及處理 178

8.7.1 變頻器的故障分類 178

8.7.2變頻器常見故障及原因 179

8.7.3 西門子變頻器的常見故障類型及排除方法 181

8.7.4 變頻器維修常用的檢測方法 182

小結(jié) 184

思考題 184

第9章 變頻拖動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 186

9.1生產(chǎn)機(jī)械對變頻拖動(dòng)系統(tǒng)的基本要求 186

9.1.1 在機(jī)械特性方面的要求 186

9.1.2 在運(yùn)行可靠性方面的要求 187

9.1.3 變頻供電對異步電動(dòng)機(jī)的影響 188

9.2 變頻調(diào)速時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線 190

9.3 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻拖動(dòng) 192

9.3.1 控制方式的選擇 192

9.3.2 改變低頻性能與提高電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 192

9.3.3 提高恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻調(diào)速范圍 193

9.3.4 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的功能預(yù)置要點(diǎn) 195

9.4恒功率負(fù)載的變頻拖動(dòng) 200

9.4.1 恒功率負(fù)載下的電動(dòng)機(jī)容量選擇問題 200

9.4.2 降低電動(dòng)機(jī)容量的方法 201

9.4.3 金屬切削機(jī)床的降容方法 204

9.5平方降轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻拖動(dòng) 208

9.5.1 V/f控制線的選擇與節(jié)能效果 209

9.5.2 風(fēng)機(jī)的變頻控制 210

9.5.3 水泵的變頻調(diào)速系統(tǒng) 214

小結(jié) 216

習(xí)題與思考題 217

第 10章 MM4系列變頻器的應(yīng)用實(shí)例 218

10.1 MM440變頻器在電梯上的應(yīng)用 218

10.1.1 系統(tǒng)概述 218

10.1.2 系統(tǒng)的組成和基本原理 219

10.1.3 變頻器參數(shù)的設(shè)定 221

10.2 MM440變頻器在恒壓供水中的應(yīng)用 222

10.2.1恒壓供水變頻調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)能原理 223

10.2.2 恒壓供水變頻調(diào)速系統(tǒng) 225

10.3 MM440變頻器在離心機(jī)中的應(yīng)用 231

10.3.1 常規(guī)電器實(shí)現(xiàn)的電桿變頻調(diào)速離心機(jī)控制系統(tǒng) 232

10.3.2 利用BICO功能實(shí)現(xiàn)的電桿變頻調(diào)速離心機(jī)控制系統(tǒng) 234

10.4 MM440變頻器在拉絲機(jī)中的應(yīng)用 238

10.4.1 拉絲機(jī)設(shè)備的構(gòu)成 238

10.4.2 拉絲機(jī)控制功能要求 239

10.4.3 拉絲機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定 241

10.5 MM440變頻器在鋼包車運(yùn)行中的應(yīng)用 242

10.5.1 工藝簡述 242

10.5.2 電氣控制系統(tǒng)的組成 243

10.5.3 變頻器參數(shù)設(shè)定 244

小結(jié) 245

習(xí)題與思考題 246

參考文獻(xiàn) 247 2100433B

本書深入淺出地講述了變頻控制講述的基礎(chǔ)理論，以西門子MM4系列變頻器為例講述了變頻器應(yīng)用。首先介紹了變頻器的發(fā)展過程，我國變頻器應(yīng)用的范圍與市場前景，然后講述了變頻控制的基本工作原理、變頻器的基本構(gòu)成、變頻器中逆變器所采用的典型PWM控制技術(shù)、良好性能的變頻拖動(dòng)系統(tǒng)和高動(dòng)態(tài)性能的變頻拖動(dòng)系統(tǒng)。

本書共8章 主要內(nèi)容包括：變頻器的主要特點(diǎn)和應(yīng)用范圍；與變頻器有關(guān)的各種基礎(chǔ)知識；變頻器的基本硬件結(jié)構(gòu)，各部分電路的基本功能和變頻器本身具有的各種功能；變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；變頻器的各種周邊設(shè)備以及在進(jìn)行變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)如何根據(jù)系統(tǒng)要求對這些外圍設(shè)備進(jìn)行選擇；進(jìn)行變頻器安裝調(diào)試和維修保養(yǎng)時(shí)的注意事項(xiàng)；使用變頻器時(shí)可能遇到的各種異常情況及相應(yīng)的對策；變頻器應(yīng)用系統(tǒng)舉例等。還在附錄中給出了幾種典型通用變頻器的技術(shù)數(shù)據(jù)和一種變頻器的幾種典型用途的接線圖。

本書可供從事交流調(diào)速工作的相關(guān)工程技術(shù)人員閱讀，也可供大專院校機(jī)電、自動(dòng)控制專業(yè)的師生參考。

《變頻技術(shù)及應(yīng)用》主要內(nèi)容包括：變頻器的基本組成原理，變頻器的控制方式，變頻器的基本操作，PLC與變頻器組成的調(diào)速系統(tǒng)，變頻器的選擇、安裝與維護(hù)，變頻器的工程應(yīng)用實(shí)例等。全書內(nèi)容、結(jié)構(gòu)合理，突出操作性和實(shí)用性?！蹲冾l技術(shù)及應(yīng)用》可以作為高等職業(yè)院校、高等?？茖W(xué)校、成人高校、民辦高校及本科院校舉辦的二級職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣自動(dòng)化、生產(chǎn)過程自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)控制、機(jī)電一體化等專業(yè)的教材，并可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考。

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