本書以介紹現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)為宗旨,著眼于實際應(yīng)用技術(shù)并兼顧到今后的發(fā)展趨勢。
全書共9章,第1章介紹了國內(nèi)外交流調(diào)速技術(shù)的概況與發(fā)展趨勢、交流調(diào)速方法及主要應(yīng)用領(lǐng)域。第2章介紹各種電力電子器件的工作原理、主要參數(shù)、驅(qū)動電路與保護技術(shù)。第3~5章分別
介紹了各種交-直-交變頻器、交-交變頻器及其組成的變頻調(diào)速系統(tǒng)。第6章介紹了矢量控制基本原理和異步電動機、同步電動機的矢量控制技術(shù)。第7~9章分別介紹了各種電動機的不同類型調(diào)速系統(tǒng)的基本原理、特性、控制方法及設(shè)計計算實例。
本書可供從事電氣傳動、電氣自動化、機電一體化的研究開發(fā)、生產(chǎn)、運行和維護的科技人員參考,也可供大專院校相關(guān)專業(yè)的教師、研究生及高年級的學(xué)生閱讀。
前言
第1章概論
1.1交流調(diào)速技術(shù)發(fā)展的概況與趨勢
1.2交流調(diào)速方法
1.2.1異步電動機
1.2.2同步電動機
1.3交流調(diào)速的主要應(yīng)用領(lǐng)域
第2章電力電子器件
2.1半控型電力電子器件--晶閘管
2.1.1晶閘管的工作原理特性與參數(shù)
2.1.2晶閘管的觸發(fā)電路并聯(lián)與保護技術(shù)
2.2門極關(guān)斷晶閘管(GTO晶閘管)
2.2.1GTO的結(jié)構(gòu)與工作原理
2.2.2GTO的主要參數(shù)特性
2.2.3GTO的門極驅(qū)動電路
2.3功率晶體管(GTR)
2.3.1功率晶體管的開關(guān)特性
2.3.2GTR.的驅(qū)動電路
2.3.3GTR的保護電路
2.4功率MOS場效應(yīng)晶體管(功率MOSFET)
2.4.1功率MOSFET的主要參數(shù)特性
2.4.2功率MOSFET的驅(qū)動電路
2.4.3功率MOSFET的保護技術(shù)
2.5絕緣柵雙極晶體管(IGBT)
2.5.1IGBT的基本結(jié)構(gòu)
2.5.2IGBT的工作原理和工作特性
2.5.3IGBT的擎住效應(yīng)與安全工作區(qū)
2.5.41GBT的驅(qū)動與保護技術(shù)
2.6MOS控制晶閘管(MCT)
2.6.1MCT的結(jié)構(gòu)原理及工作特性
2.6.2MCT與其他器件的比較
2.7功率集成電路(PIC)
2.7.1PIC技術(shù)
2.7.2智能功率模塊(IPM)
第3章交-直-交變頻調(diào)速系統(tǒng)
3.1交-直-交變頻器的基本電路
3.1.1交直-交電壓型變頻器
3.1.2交-直-交電流型變頻器
3.2基本變頻電路的多重化技術(shù)
3.3脈寬調(diào)制型變頻器
3.4諧振型變頻器
3.4.1諧振直流環(huán)節(jié)逆變器的基本原理
3.4.2諧振直流環(huán)節(jié)逆變電路舉例
3.5電壓頻率協(xié)調(diào)控制的交-直-交變頻調(diào)速系統(tǒng)
3.6轉(zhuǎn)差頻率控制的交-直-交變頻調(diào)速系統(tǒng)
3.6.1轉(zhuǎn)差頻率控制原理
3.6.2轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)及其近似動態(tài)結(jié)構(gòu)圖
3.7諧振型變頻調(diào)速系統(tǒng)
第4章脈寬調(diào)制控制技術(shù)
4.1PWM調(diào)制方法與控制技術(shù)
4.1.1三角波調(diào)制法及其控制模式
4.1.2單極性與雙極性PWM模式
4.2SPWM逆變器的控制技術(shù)
4.2.1SPWM逆變器及其控制模式
4.2.2具有消除諧波功能的SPWM控制模式的優(yōu)化
4.2.3用于SPWM控制的專用芯片與微處理器
4.3電流跟蹤型PWM逆變器的控制技術(shù)
4.3.1電流跟蹤型PWM逆變器運行原理
4.3.2開關(guān)頻率恒定的電流跟蹤型PWM控制技術(shù)
4.4自控式(磁通跟蹤式)PWM逆變器的控制技術(shù)
4.4.1自控式(磁通跟蹤式)PWM逆變器運行原理
4.4.2開關(guān)模式選擇與控制方式
4.4.3減小諧波影響的PWM波形優(yōu)化控制
4.5PWM變頻調(diào)速控制系統(tǒng)
4.5.1PWM逆變器的主電路與驅(qū)動電路
4.5.2反饋信號的測取
4.5.3PWM控制信號的產(chǎn)生
4.5.4IGBT-SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)
第5章交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)
5.1交-交變頻器的基本原理
5.1.1工作原理
5.1.2運行方式
5.1.3主電路型式
5.1.4觸發(fā)控制方法
5.1.5最高輸出頻率
5.1.6晶閘管的電壓電流容量
5.2交-交變頻器的若干類型
5.2.1矩形電壓波交-交變頻器
5.2.2正弦電壓波交-交變頻器
5.2.3正弦電流波交-交變頻器
5.3交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用實例
5.3.1無速度傳感器的異步電機交-交變頻矢量控制系統(tǒng)
5.3.2交-交變頻同步電機磁場定向控制系統(tǒng)
5.3.3三相數(shù)控型交-交變頻控制方案分析
第6章矢量控制技術(shù)
6.1旋轉(zhuǎn)矢量控制的概念與原理
6.2矢量變換規(guī)律
6.3異步電動機的數(shù)學(xué)模型
6.4間接法矢量控制
6.4.1電流模型法
6.4.2電壓模型法
6.5異步電動機矢量控制框圖
6.6異步電動機矢量控制中兩個關(guān)鍵問題
6.6.1異步電動機5種等效電路
6.6.2用T-I型瞬態(tài)等效電路分析瞬態(tài)電磁轉(zhuǎn)矩
6.6.3T-I型等效電路法在線實時檢測異步電機轉(zhuǎn)子時間常數(shù)
6.7同步電動機矢量控制
6.7.1永磁同步電動機矢量控制
6.7.2直流勵磁凸極同步電動機矢量控制
第7章繞線轉(zhuǎn)子異步電動機雙饋調(diào)速及串級調(diào)速系統(tǒng)
7.1繞線轉(zhuǎn)子異步電動機雙饋調(diào)速及串級調(diào)速的基本原理
7.1.1雙饋調(diào)速及串級調(diào)速的基本概念
7.1.2雙饋調(diào)速電動機的特點
7.1.3雙饋調(diào)速電動機在各種工作狀況下的能量關(guān)系
7.2繞線轉(zhuǎn)子異步電動機串級調(diào)速系統(tǒng)
7.2.1串級調(diào)速系統(tǒng)的分類
7.2.2異步電動機在串級調(diào)速時的機械特性
7.2.3串級調(diào)速系統(tǒng)的能量指標(biāo)
7.2.4串級調(diào)速系統(tǒng)的主電路設(shè)計
7.2.5串級調(diào)速時異步電動機的起動
7.3繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的雙饋調(diào)速系統(tǒng)
7.3.1雙饋調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成
7.3.2異步電動機在雙饋調(diào)速時的機械特性
7.3.3雙饋調(diào)速系統(tǒng)的效率和功率因數(shù)
7.3.4雙饋調(diào)速異步電動機的矢量控制
7.3.5雙饋調(diào)速系統(tǒng)的主電路設(shè)計
7.3.6雙饋調(diào)速異步電動機的起動
第8章無換向器電動機調(diào)速系統(tǒng)
8.1概述
8.2無換向器電動機的基本原理
8.2.1工作原理
8.2.2電磁轉(zhuǎn)矩
8.2.3無換向器電動機的換相
8.3無換向器電動機調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
8.4無換向器電動機的運行性能
8.4.1無換向器電動機的運行特性
8.4.2無換向器電動機的四象限運行
8.5交-直-交電流型無換向器電動機調(diào)速系統(tǒng)
8.5.1控制系統(tǒng)
8.5.2變頻器主電路參數(shù)的選擇與計算
8.6交-交電流型無換向器電動機調(diào)速系統(tǒng)
8.6.1控制系統(tǒng)
8.6.2變頻器主電路參數(shù)的選擇與計算
8.7交-交電壓型無換向器電動機調(diào)速系統(tǒng)
8.7.1控制系統(tǒng)
8.7.2變頻器主電路參數(shù)的選擇與計算
8.8提高過載能力及抑制轉(zhuǎn)矩脈動的措施
第9章開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)
9.1概述
9.1.1開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)在變速傳動系統(tǒng)中的地位
9.1.2系統(tǒng)的組成和工作原理
9.1.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與性能特點
9.1.4典型系統(tǒng)簡介
9.2開關(guān)磁阻電動機
9.2.1開關(guān)磁阻電動機的結(jié)構(gòu)與分類
9.2.2開關(guān)磁阻電動機的轉(zhuǎn)矩分析
9.2.3開關(guān)磁阻電動機的電流分析
9.3控制方式
9.3.1控制參數(shù)與電機性能
9.3.2起動與制動控制
9.3.3閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成
9.4控制器
9.4.1功率電路
9.4.2控制電路
9.4.3主要參數(shù)檢測
9.5設(shè)計舉例
9.5.1小功率簡易調(diào)速系統(tǒng)
9.5.2中功率通用調(diào)速系統(tǒng)
附錄電氣傳動系統(tǒng)仿真軟件(Saber)
參考文獻(xiàn)
該書共分11章,主要描述了光電檢測技術(shù)的基本概念,基礎(chǔ)知識,各種檢測器件的結(jié)構(gòu)、原理、特性參數(shù)、應(yīng)用,光電檢測電路的設(shè)計,光電信號的數(shù)據(jù)與計算機接口,光電信號的變換和檢測技術(shù),光電信號變換形式和檢測方...
作者以圖文結(jié)合、注重圖解的方式,系統(tǒng)地介紹了果樹24種嫁接方法和25種應(yīng)用技術(shù)。內(nèi)容包括:什么叫果樹嫁接,果樹為什么要嫁接,果樹嫁接成活的原理,接穗的選擇、貯藏與蠟封,嫁接時期及嫁接工具和用品,嫁接方...
建筑地基處理技術(shù)規(guī)范的內(nèi)容簡介
《中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):建筑地基處理技術(shù)規(guī)范 (JGJ 79-2012)》的主要技術(shù)內(nèi)容是:1.增加處理后的地基應(yīng)滿足建筑物承載力、變形和穩(wěn)定性要求的規(guī)定;2.增加采用多種地基處理方法綜合使用的地基...
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評分: 4.7
. .. 現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用 摘 要 :隨著電力電子器件的發(fā)展,以及對效率的追求,交流 調(diào)速得到快速發(fā)展,加上新技術(shù)、新理論不斷滲透到交流調(diào)速之中, 使其不斷呈現(xiàn)新的面貌。 十九世紀(jì)交流調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn), 與直流調(diào)速 技術(shù)相媲美,但由于直流調(diào)速技術(shù)的性能要比交流調(diào)速技術(shù)的性能要 好得多,所以交流調(diào)速技術(shù)無法取代傳統(tǒng)的直流調(diào)速技術(shù)在電氣傳動 領(lǐng)域中的地位。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展, 促進(jìn)了交流調(diào)速技術(shù)的發(fā) 展,推動了現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展,目前,現(xiàn)代交流調(diào)速技 術(shù)已有超越直流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展趨勢。 關(guān)鍵詞 交流調(diào)速技術(shù) 直流調(diào)速技術(shù) 應(yīng)用和發(fā)展 交流調(diào)速 脈 寬調(diào)制 Application and Development of Modern AC Variable Speed Technology DENG Xiaoxiang, LIU Yuanyi , MENG Jia
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評分: 4.4
綠色施工技術(shù)內(nèi)容簡介 --------------建筑 業(yè) 10 項新技術(shù)之一 綠色施工技術(shù)是指在工程建設(shè)中,在保證質(zhì)量和安全 等基本要求的前提下,通過科學(xué)管理和技術(shù)進(jìn)步,最大限度地節(jié)約資源, 減少對環(huán)境負(fù)面影響的施工活動,綠色施工是可持續(xù)發(fā)展思想在工程施 工中的具體應(yīng)用和體現(xiàn)。 首先綠色施工技術(shù)并不是獨立于傳統(tǒng)施工技術(shù) 的全新技術(shù),而是對傳統(tǒng)施工技術(shù)的改進(jìn),是符合可持續(xù)發(fā)展的施工技 術(shù),其最大限度地節(jié)約資源并減少對環(huán)境負(fù)面影響的施工活動,使施工 過程真正做到 “四節(jié)一環(huán)保 ”,對于促使環(huán)境友好、提升建筑業(yè)整體水平具 有重要意義。 一、綠色施工技術(shù)的編寫基礎(chǔ)和新增內(nèi)容 綠色施工技術(shù)是 以建筑業(yè) 10 項新技術(shù)( 2005) 中第七章建筑節(jié)能技術(shù)為基礎(chǔ)編寫的,因 此保留了節(jié)能型圍護結(jié)構(gòu)應(yīng)用技術(shù)、新型墻體材料應(yīng)用技術(shù)及施工
交流電力拖動調(diào)速技術(shù)分類
根據(jù)交流異步電動機的轉(zhuǎn)速表達(dá)式
交流電力拖動調(diào)速技術(shù)有交流調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、交流串級調(diào)速、變級調(diào)速和變頻調(diào)速5種。
改變定子電源電壓的調(diào)速方法。交流異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩M與定子電壓U1成平方正比關(guān)系。調(diào)節(jié)定子電壓使電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生變化,在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下可使電動機轉(zhuǎn)速改變。根據(jù)電機設(shè)計,一般都采用低于銘牌規(guī)定的定子額定電壓進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速。交流調(diào)壓一般采用定子繞組串接可調(diào)阻抗、串接自耦變壓器和串接晶閘管調(diào)壓器的方法。交流調(diào)壓調(diào)速方法調(diào)速范圍不大,調(diào)速引起的損耗隨轉(zhuǎn)速的降低而增大。適用于調(diào)速要求不高、不經(jīng)常在低速下運行的負(fù)載。
改變轉(zhuǎn)子繞組電路外串電阻的調(diào)速方法。這種調(diào)速方法只適用于繞線式交流異步電動機。電動機同步轉(zhuǎn)速n1和臨界轉(zhuǎn)矩Mm都與轉(zhuǎn)子回路電阻無關(guān),而電動機轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子回路電阻成正比關(guān)系。所以,改變轉(zhuǎn)子回路電阻即改變了電動機機械特性的斜率。在一定的負(fù)載下,采用不同的轉(zhuǎn)子回路電阻值就得到不同的電動機轉(zhuǎn)速。如圖1中的n1、n2、n3……。這種方法的缺點是轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法在低速時,由于電動機轉(zhuǎn)差率高而使電動機損耗嚴(yán)重;且在低速時由于調(diào)速特性軟,而工作轉(zhuǎn)速不易穩(wěn)定,同時在輕載時調(diào)速范圍很小。
交流繞組式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組中,外加附加電動勢,通過調(diào)節(jié)附加電動勢值進(jìn)行電動機調(diào)速的方法。 按附加電動勢的獲得方式不同,串級調(diào)速有晶閘管串級調(diào)速和電機串級調(diào)速。目前,晶閘管串級調(diào)速已取代了電機串級調(diào)速,圖2為其電氣原理圖。圖2中AM為交流繞線式異步電動機,電動機轉(zhuǎn)子繞組中感生的電動勢經(jīng)三相不可控整流橋DR整流成直流電壓Ud。TR是由晶閘管組成的三相可控整流器,它工作在逆變狀態(tài),其輸出的逆變電壓Uβ作為串級調(diào)速的附加電動勢,Ud>Uβ。Uβ和Ud比較后產(chǎn)生的電流Id與電動機電磁轉(zhuǎn)矩有關(guān)的轉(zhuǎn)子電流I2成正比。在同一負(fù)載下,改變電動機轉(zhuǎn)矩就可調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速,所以改變Uβ就可進(jìn)行電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。
串級調(diào)速具有良好的力能指標(biāo)。電動機轉(zhuǎn)子整流電路把電機轉(zhuǎn)子交流轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)換成直流功率,再通過工作在逆變狀態(tài)的晶閘管整流器轉(zhuǎn)換為交流功率返回電網(wǎng)。故串級調(diào)速系統(tǒng)的效率高,在高速時可達(dá)90%以上,是一般交流調(diào)速方法所不及的。由于回路中的晶閘管整流器工作在逆變狀態(tài),它除了向電網(wǎng)返送有功功率外,還要向電網(wǎng)吸取無功功率,從而使串級調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)較低,在電機高速運行時僅為0.5左右。
改變電動機磁極對數(shù)的調(diào)速方法。改變異步電動機定子繞組的接線方式,使電動機磁極對數(shù)p變化,即可改變電動機的同步轉(zhuǎn)速n1(=60f1/P)。
變極調(diào)速要求拖動電動機必須是專門的變極電動機。電動機的極對數(shù)可成倍比地改變(如2/4極,4/8極);也有非倍比的雙速電動機(如4/6極,6/8極)或三速電動機(如4/6/8),這時電動機裝有兩套定子繞組。因此,變速變極電動機體積大,利用率比較低,成本高。它的調(diào)速級數(shù)少(2~3級),僅適用于不要求平滑調(diào)速,與齒輪機械調(diào)速配合用的各種機床等生產(chǎn)機械。
改變交流電動機定子供電電源頻率的調(diào)速方法。交流異步電動機的同步轉(zhuǎn)速n1與電源頻率f1成正比,改變f1就能進(jìn)行電動機調(diào)速。但是由于電動機氣隙磁通和電源頻率f1的乘積是與電源電壓U1成正比的,如果調(diào)節(jié)f1時不改變電源電壓U1,將引起電機氣隙磁通變化,從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩下降或勵磁電流上升。為了使電機磁通保持不變,在調(diào)頻時必須同時進(jìn)行調(diào)壓,保持U1/f1不變。在這種條件下進(jìn)行調(diào)速,能保證電動機的過載能力不變,得到近似直流調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速特性(圖3)。 要實現(xiàn)調(diào)頻調(diào)速,必須具有頻率和電壓可調(diào)節(jié)的交流電源。過去曾用一套旋轉(zhuǎn)的變頻機組來實現(xiàn),但其體積龐大,噪聲大,效率很低,所以曾影響了交流變頻調(diào)速的應(yīng)用和發(fā)展。20世紀(jì)60年代,隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了靜止式電力電子變頻電源,它具有靜止、重量輕和效率高等優(yōu)點,從而使交流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用產(chǎn)生了一個飛躍。
電力電子變頻器一般分兩類。 一類是交流-交流變頻器(又稱直接變頻器、循環(huán)變頻器),它是把電壓和頻率固定的交流電源直接轉(zhuǎn)換成頻率和電壓可調(diào)的交流電源。由于它的輸出波形不夠理想,所獲得的電源頻率大大低于原來電源的頻率,并且所用的電力電子器件數(shù)量較多,利用率不高,故應(yīng)用受到限制。另一類變頻器是交流-直流-交流變頻器(又稱間接變頻器),它是先把恒定電壓、恒定頻率的交流電源整流為可調(diào)壓的直流電源,然后再將直流電源逆變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電源。其整流器和逆變器均由電力電子器件構(gòu)成。
現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的交流-直流-交流變頻器是脈寬調(diào)制型變頻器,又稱PWM變頻器。它采用不可控整流器,輸出電源頻率和電壓的調(diào)節(jié)均由 PWM逆變器來完成。這種變頻器不但提高了電網(wǎng)的功率因數(shù),而且加快了變頻調(diào)速的動態(tài)過程。如采用正弦波脈寬調(diào)制變頻器(稱SPWM),其輸出的電壓可接近正弦波,諧波分量很少,提高了變頻調(diào)速的效率。脈寬調(diào)制型變頻器功率元件采用有自關(guān)斷能力的電力電子器件,如可關(guān)斷晶閘管(GTO)和大功率晶體管(GTR)等,簡化了變頻電路的結(jié)構(gòu),提高了開關(guān)頻率,并改善了輸出波形。
HW-A-1040交流調(diào)速器是一種控制交流馬達(dá)速度和力矩的器件,目前主要為調(diào)壓和調(diào)頻兩種類型,前者一般指軟啟動控制器,后者一般指常見的變頻調(diào)速器。早期的交流調(diào)速器一般采用可控硅,GTR等功率器件,采用8位的單片機來實現(xiàn),后來由于IGBT和IPM等功率模塊的出現(xiàn),響應(yīng)速度就更快了,目前一般采用DSP這類高速芯片來控制和實現(xiàn),交流調(diào)速器已經(jīng)慢慢取代直流調(diào)速器在傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用,目前是一種主流的傳動系統(tǒng)調(diào)速器件,其技術(shù)也在不斷發(fā)展中。
脈寬調(diào)制的全稱為:Pulse WidthModulator、簡稱PWM、由于它的特殊性能、常被用于直流負(fù)載回路中、燈具調(diào)光或直流電動機調(diào)速、HW-1040型調(diào)速器、就是利用脈寬調(diào)制(PWM)原理制作的馬達(dá)調(diào)速器、PWM調(diào)速器已經(jīng)在:工業(yè)直流電機調(diào)速、工業(yè)傳送帶調(diào)速、燈光照明調(diào)解、計算機電源散熱、直流電扇等、得到廣泛應(yīng)用。
交流一交流直接變頻調(diào)速是指采用交流-交流直接變頻器實現(xiàn)交流電動機調(diào)速的技術(shù)。