變頻器技術(shù)

前言

　　為落實(shí)《國(guó)務(wù)院關(guān)于大力推進(jìn)職業(yè)教育改革與發(fā)展的決定》，實(shí)施《2003-2007年教育振興行動(dòng)計(jì)劃》中提出的“制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)技能型緊缺人才培養(yǎng)培訓(xùn)計(jì)劃”，高等教育出版社聯(lián)合研發(fā)電氣智能教學(xué)系統(tǒng)的企業(yè)（濟(jì)南星科公司）組織教育專家、職業(yè)教育一線的骨干教師、企業(yè)的工程技術(shù)人員和培訓(xùn)工程師，編寫(xiě)了一套電氣智能技術(shù)應(yīng)用教材。該套教材根據(jù)技能型人才培養(yǎng)模式的要求，結(jié)合電氣智能教學(xué)系統(tǒng)，在內(nèi)容上強(qiáng)調(diào)所學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，著重培養(yǎng)培訓(xùn)企業(yè)需求的技能型人才。　　進(jìn)入2l世紀(jì)以來(lái)，智能技術(shù)發(fā)展迅速，它表現(xiàn)在以微處理器為核心的智能控制兩大重要應(yīng)用領(lǐng)域，其一是消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品（如洗衣機(jī)單片機(jī)智能控制），其二是生產(chǎn)類(lèi)產(chǎn)品（工業(yè)設(shè)備PLC控制）。在生產(chǎn)類(lèi)產(chǎn)品中，：PLC技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)已成為基本的通用技術(shù)。變頻調(diào)速技術(shù)以其精度高、性能好、內(nèi)部軟件齊全、價(jià)格低、應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)替代了直流調(diào)速和電磁調(diào)速，占據(jù)了調(diào)速領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。變頻器與PLC通過(guò)軟件來(lái)改變控制過(guò)程，具有編程簡(jiǎn)單、靈敏度高、可靠性高、體積小等特點(diǎn)。因此，被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、冶金、礦業(yè)、輕工等各個(gè)領(lǐng)域，有力地推進(jìn)了生產(chǎn)力發(fā)展，現(xiàn)已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備?！　”緯?shū)是電氣智能技術(shù)應(yīng)用系列教材之一，該書(shū)結(jié)合電氣智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，從解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的角度出發(fā)，重點(diǎn)介紹變頻器的綜合應(yīng)用知識(shí)，增強(qiáng)對(duì)變頻器技術(shù)的應(yīng)用能力。該書(shū)主要內(nèi)容有變頻器的組成和基本工作原理、變頻器的運(yùn)行、變頻器的分類(lèi)與選型、變頻器的維護(hù)、通用變頻器的應(yīng)用等?！　”緯?shū)按40學(xué)時(shí)的授課內(nèi)容編寫(xiě)，如果學(xué)時(shí)緊張，可以不講2.3節(jié)、2.4節(jié)。建議學(xué)時(shí)分配為：第1章2學(xué)時(shí)、第2章14學(xué)時(shí)（少學(xué)時(shí)8學(xué)時(shí)）、第3章4學(xué)時(shí)、第4章5學(xué)時(shí)、第6章5學(xué)時(shí)、第7章10學(xué)時(shí)（少學(xué)時(shí)6學(xué)時(shí)）?！　”緯?shū)配有多媒體助學(xué)、助教光盤(pán)，形象生動(dòng)地展示了電氣智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的模擬、仿真畫(huà)面，使讀者真實(shí)感受企業(yè)電氣操作的信號(hào)流程。使用本書(shū)有助于改變過(guò)去單純以傳授知識(shí)為主的教學(xué)觀念和教學(xué)方法，打破傳統(tǒng)的授課模式，充分利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，使教學(xué)內(nèi)容更加形象、直觀。同時(shí)，重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，有利于提高讀者對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。　　本書(shū)由孫傳森（山東大學(xué)）和錢(qián)平（上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院）任主編，參加本書(shū)編寫(xiě)的還有解永輝（濰坊職業(yè)學(xué)院）、潘效良（濰坊職業(yè)學(xué)院）、沈志梅（濰坊職業(yè)學(xué)院）、陶權(quán)（廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）、黎煒（陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）等，其中解永輝負(fù)責(zé)編寫(xiě)了第4章和第6章，參編的有潘效良和沈志梅；陶權(quán)負(fù)責(zé)編寫(xiě)了第3章；黎煒負(fù)責(zé)編寫(xiě)了第5章。錢(qián)平負(fù)責(zé)全書(shū)的統(tǒng)稿和編寫(xiě)組織工作并編寫(xiě)了其余各章?！　∮捎谧髡咚接邢?，加之時(shí)間倉(cāng)促，書(shū)中難免存在錯(cuò)誤和不足之處，懇切希望使用本書(shū)的廣大讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)是電氣智能技術(shù)應(yīng)用系列用書(shū)，是教育部職業(yè)教育與成人教育司推薦教材，并被信息產(chǎn)業(yè)部指定為“CEAC電氣智能技術(shù)應(yīng)用工程師”認(rèn)證專用培訓(xùn)教材?！　”緯?shū)針對(duì)21世紀(jì)對(duì)電氣智能技術(shù)應(yīng)用型人才的需要編寫(xiě)，重點(diǎn)介紹變頻器的綜合應(yīng)用知識(shí)，增強(qiáng)變頻器技術(shù)的應(yīng)用能力。該書(shū)主要內(nèi)容包括引言、變頻器的組成和基本工作原理、變頻器的運(yùn)行、變頻器的分類(lèi)與選型、變頻器的維護(hù)以及通用變頻器的應(yīng)用?！　”緯?shū)可作為電子信息、電氣控制應(yīng)用技術(shù)培訓(xùn)用書(shū)、“電氣智能技術(shù)應(yīng)用”工程師認(rèn)證培訓(xùn)教材以及全國(guó)職業(yè)院校電類(lèi)專業(yè)教學(xué)用書(shū)，也可供相關(guān)工程人員參考。

書(shū)籍目錄

第1章 引言　1.1 交流調(diào)速技術(shù)概況　1.2 電氣智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)用變頻器的主要技術(shù)特點(diǎn)　練習(xí)題第2章 變頻器的組成和基本工作原理　2.1 交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速　　2.1.1 引言　　2.1.2 變頻調(diào)速基本原理　　2.1.3 逆變器　2.2 U／f變頻調(diào)速系統(tǒng)　　2.2.1 U／f控制方式及其機(jī)械特性　　2.2.2 U/f控制系統(tǒng)組成及工作原理　2.3 矢量變換控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)　　2.3.1 矢量變換控制的基本概念　　2.3.2 矢量變換規(guī)律及其實(shí)現(xiàn)　　2.3.3 異步電動(dòng)機(jī)模型　　2.3.4 矢量變換控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)　2.4 直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)技術(shù)　　2.4.1 直接轉(zhuǎn)矩控制原理　　2.4.2 定子電壓矢量與定子磁鏈　　2.4.3 直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)系統(tǒng)　2.5 變壓控制在軟起動(dòng)器和輕載降壓節(jié)能運(yùn)行中的應(yīng)用　　2.5.1 軟起動(dòng)器　　2.5.2 輕載降壓節(jié)能運(yùn)行　2.6 變頻調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)　　2.6.1 設(shè)計(jì)變頻調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)的基本要求　　2.6.2 變頻調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線　　2.6.3 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)　　2.6.4 恒功率負(fù)載變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)　　2.6.5 平方律負(fù)載變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)　練習(xí)題第3章 變頻器的運(yùn)行　3.1 變頻器的顯示和操作　　3.1.1 理論基礎(chǔ)　　3.1.2 仿真教學(xué)思路　3.2 變頻器系統(tǒng)主回路和控制回路的連接　　3.2.1 理論基礎(chǔ)　　3.2.2 仿真教學(xué)思路　3.3 變頻器主要參數(shù)的設(shè)定　　3.3.1 理論基礎(chǔ)　　3.3.2 仿真教學(xué)思路　3.4 變頻器常用控制方式　　3.4.1 理論基礎(chǔ)　　3.4.2 仿真教學(xué)思路第4章 變頻器的分類(lèi)與選型　4.1 變頻器的分類(lèi)　4.2 變頻器的選型　4.3 常用國(guó)產(chǎn)變頻器簡(jiǎn)介　　4.3.1 佳靈變頻器簡(jiǎn)介　　4.3.2 AMB變頻器介紹　　4.3.3 科姆龍變頻器介紹第5章 變頻器的維護(hù)　5.1 變頻器維護(hù)應(yīng)具備的基礎(chǔ)知識(shí)　　5.1.1 通用變頻器的技術(shù)要求　　5.1.2 通用變頻器的技術(shù)規(guī)范　　5.1.3 變頻器的額定參數(shù)　　5.1.4 變頻器常用逆變模塊介紹　　5.1.5 變頻器的試驗(yàn)　　5.1.6 變頻器的安裝和拆卸常識(shí)　5.2 故障診斷　5.3 故障分析　　5.3.1 參數(shù)不能設(shè)定　　5.3.2 電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)異?！　?.3.3 電動(dòng)機(jī)只能單方向旋轉(zhuǎn)　　5.3.4 電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反　　5.3.5 電動(dòng)機(jī)加速時(shí)間太長(zhǎng)　　5.3.6 電動(dòng)機(jī)減速時(shí)間太長(zhǎng)　　5.3.7 變頻器過(guò)熱　　5.3.8 變頻器環(huán)境溫度過(guò)高　　5.3.9 電磁干擾和射頻干擾　　5.3.10 漏電斷路器動(dòng)作　　5.3.11 變頻器運(yùn)行時(shí)的機(jī)械設(shè)備振動(dòng)　　5.3.12 PID控制振蕩　5.4 保養(yǎng)和維護(hù)　　5.4.1 變頻器保養(yǎng)和維護(hù)的基本常識(shí)　　5.4.2 日常維護(hù)　　5.4.3 定期維護(hù)　　5.4.4 定期保養(yǎng)　　5.4.5 變頻器的保修　5.5 變頻器的特殊異常狀態(tài)及其對(duì)策　　5.5.1 變頻器的跳閘　　5.5.2 變頻器的干擾及其防止　　5.5.3 電源不符時(shí)的處理　　5.5.4 變頻器外圍設(shè)備選擇及其他　練習(xí)題第6章 通用變頻器的應(yīng)用　6.1 變頻器在中央空調(diào)的應(yīng)用　　6.1.1 中央空調(diào)的概述　　6.1.2 中央空調(diào)系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理　　6.1.3 中央空調(diào)的節(jié)能運(yùn)行　　6.1.4 中央空調(diào)變頻控制的模式　　6.1.5 綜合效益預(yù)測(cè)　6.2 變頻器在恒壓供水的應(yīng)用　　6.2.1 恒壓供水的概述　　6.2.2 恒壓供水的變頻應(yīng)用方式　　6.2.3 變頻恒壓供水特點(diǎn)　　6.2.4 變頻恒壓供水設(shè)備的系統(tǒng)組成　　6.2.5 變頻恒壓供水的控制原理　　6.2.6 Altivar31變頻供水的參數(shù)設(shè)置　　6.2.1 變頻調(diào)速恒壓供水主要應(yīng)用的場(chǎng)合　6.3 變頻器在旋轉(zhuǎn)門(mén)上的應(yīng)用　　6.3.1 概述　　6.3.2 旋轉(zhuǎn)門(mén)系統(tǒng)組成　　6.3.3 旋轉(zhuǎn)門(mén)系統(tǒng)的主要技術(shù)環(huán)節(jié)　　6.3.4 安裝調(diào)試的注意事項(xiàng)　6.4 變頻器在注塑機(jī)的應(yīng)用　　6.4.1 概述　　6.4.2 注塑機(jī)采用變頻器的工作原理　　6.4.3 油泵變頻調(diào)速方案的探討　　6.4.4 ATV系列變頻器在注塑機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用　　6.4.5 對(duì)注塑機(jī)的正常運(yùn)行產(chǎn)生干擾　　6.4.6 經(jīng)注塑機(jī)變頻節(jié)能控制器改造后設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)　6.5 變頻器在造紙?jiān)O(shè)備中的應(yīng)用　　6.5.1 概述　　6.5.2 造紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成　　6.5.3 造紙中的變頻控制　　6.5.4 運(yùn)行維護(hù)　6.6 高壓變頻器在鍋爐風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用　　6.6.1 問(wèn)題的提出　　6.6.2 ACSl000的主要特點(diǎn)　　6.6.3 變頻調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成　　6.6.4 系統(tǒng)調(diào)試　　6.6.5 高壓變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響及改善措施　6.7 太陽(yáng)能變頻器應(yīng)用簡(jiǎn)介　　6.7.1 變頻器在太陽(yáng)能發(fā)電并網(wǎng)中的應(yīng)用　　6.7.2 變頻器在太陽(yáng)能空調(diào)中的應(yīng)用　　6.7.3 變頻器在太陽(yáng)能光伏水泵系統(tǒng)中的應(yīng)用附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　變頻調(diào)速是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)定子供電頻率來(lái)改變同步轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的一種方法，變頻調(diào)速調(diào)速范圍寬，平滑性好，具有優(yōu)良的動(dòng)、靜態(tài)特性，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。　　對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速，需要一套變頻電源，過(guò)去大多采用旋轉(zhuǎn)變頻發(fā)電機(jī)組作為電源，但這些設(shè)備龐大、可靠性差。隨著晶閘管及各種大功率電力電子器件如GTR、GTO、MOSFET、IGBT等的問(wèn)世，各種靜止變頻電源獲得了迅速發(fā)展，它們具有重量輕、體積小、維護(hù)方便、慣性小和效率高等優(yōu)點(diǎn)，但由其組成的變頻電路較復(fù)雜，造價(jià)較高。而功率集成電路的出現(xiàn)，產(chǎn)品價(jià)格隨之降低，它集功率開(kāi)關(guān)器件、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路、接口電路于一體，可靠性高，維護(hù)方便。因此，目前變頻調(diào)速已成為交流調(diào)速的主要發(fā)展方向?！　⌒滦推骷牟粩嘤楷F(xiàn)，使變頻技術(shù)獲得了迅速發(fā)展。以普通晶閘管構(gòu)成的方波型逆變器被全控型高頻率開(kāi)關(guān)組成的PWM逆變器取代后，SPWM逆變器及其專用芯片得到普遍應(yīng)用。磁通跟蹤型PWM逆變器以其控制簡(jiǎn)單、數(shù)字化方便，而呈現(xiàn)出取代傳統(tǒng)SPWM逆變器的趨勢(shì)。另外，還有電流跟蹤型PWM逆變器及滯環(huán)電流跟蹤型PWM逆變器，均受到了重視?！　≡谧冾l器技術(shù)日新月異發(fā)展的同時(shí)，交流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展。由于交流電動(dòng)機(jī)是多變量、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng)，與直流電動(dòng)機(jī)相比，轉(zhuǎn)矩控制要困難得多。20世紀(jì)70年代初提出的矢量控制理論，使交流調(diào)速獲得了與直流調(diào)速同樣優(yōu)良的靜、動(dòng)態(tài)性能，開(kāi)創(chuàng)了交流調(diào)速與直流調(diào)速相競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)代。在80年代中期又提出了直接轉(zhuǎn)矩控制理論，其控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，所以變頻調(diào)速是最有前途的一種交流調(diào)速方式。

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