變頻器技術

前言

　　為落實《國務院關于大力推進職業(yè)教育改革與發(fā)展的決定》，實施《2003-2007年教育振興行動計劃》中提出的“制造業(yè)和現(xiàn)代服務業(yè)技能型緊缺人才培養(yǎng)培訓計劃”，高等教育出版社聯(lián)合研發(fā)電氣智能教學系統(tǒng)的企業(yè)（濟南星科公司）組織教育專家、職業(yè)教育一線的骨干教師、企業(yè)的工程技術人員和培訓工程師，編寫了一套電氣智能技術應用教材。該套教材根據(jù)技能型人才培養(yǎng)模式的要求，結合電氣智能教學系統(tǒng)，在內(nèi)容上強調所學知識與生產(chǎn)實際相結合，著重培養(yǎng)培訓企業(yè)需求的技能型人才?！　∵M入2l世紀以來，智能技術發(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用領域，其一是消費類產(chǎn)品（如洗衣機單片機智能控制），其二是生產(chǎn)類產(chǎn)品（工業(yè)設備PLC控制）。在生產(chǎn)類產(chǎn)品中，：PLC技術和變頻調速技術已成為基本的通用技術。變頻調速技術以其精度高、性能好、內(nèi)部軟件齊全、價格低、應用方便等優(yōu)點替代了直流調速和電磁調速，占據(jù)了調速領域的主導地位。變頻器與PLC通過軟件來改變控制過程，具有編程簡單、靈敏度高、可靠性高、體積小等特點。因此，被廣泛應用于制造業(yè)、冶金、礦業(yè)、輕工等各個領域，有力地推進了生產(chǎn)力發(fā)展，現(xiàn)已成為工業(yè)控制的標準設備?！　”緯请姎庵悄芗夹g應用系列教材之一，該書結合電氣智能實驗教學系統(tǒng)，結合實際應用，從解決實際應用問題的角度出發(fā)，重點介紹變頻器的綜合應用知識，增強對變頻器技術的應用能力。該書主要內(nèi)容有變頻器的組成和基本工作原理、變頻器的運行、變頻器的分類與選型、變頻器的維護、通用變頻器的應用等。　　本書按40學時的授課內(nèi)容編寫，如果學時緊張，可以不講2.3節(jié)、2.4節(jié)。建議學時分配為：第1章2學時、第2章14學時（少學時8學時）、第3章4學時、第4章5學時、第6章5學時、第7章10學時（少學時6學時）?！　”緯溆卸嗝襟w助學、助教光盤，形象生動地展示了電氣智能實驗教學系統(tǒng)的模擬、仿真畫面，使讀者真實感受企業(yè)電氣操作的信號流程。使用本書有助于改變過去單純以傳授知識為主的教學觀念和教學方法，打破傳統(tǒng)的授課模式，充分利用現(xiàn)代化的教學手段，使教學內(nèi)容更加形象、直觀。同時，重視實踐環(huán)節(jié)，有利于提高讀者對知識的應用能力和創(chuàng)新能力?！　”緯蓪O傳森（山東大學）和錢平（上海應用技術學院）任主編，參加本書編寫的還有解永輝（濰坊職業(yè)學院）、潘效良（濰坊職業(yè)學院）、沈志梅（濰坊職業(yè)學院）、陶權（廣西工業(yè)職業(yè)技術學院）、黎煒（陜西工業(yè)職業(yè)技術學院）等，其中解永輝負責編寫了第4章和第6章，參編的有潘效良和沈志梅；陶權負責編寫了第3章；黎煒負責編寫了第5章。錢平負責全書的統(tǒng)稿和編寫組織工作并編寫了其余各章?！　∮捎谧髡咚接邢蓿又畷r間倉促，書中難免存在錯誤和不足之處，懇切希望使用本書的廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書是電氣智能技術應用系列用書，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電氣智能技術應用工程師”認證專用培訓教材。　　本書針對21世紀對電氣智能技術應用型人才的需要編寫，重點介紹變頻器的綜合應用知識，增強變頻器技術的應用能力。該書主要內(nèi)容包括引言、變頻器的組成和基本工作原理、變頻器的運行、變頻器的分類與選型、變頻器的維護以及通用變頻器的應用?！　”緯勺鳛殡娮有畔ⅰ㈦姎饪刂茟眉夹g培訓用書、“電氣智能技術應用”工程師認證培訓教材以及全國職業(yè)院校電類專業(yè)教學用書，也可供相關工程人員參考。

書籍目錄

第1章 引言　1.1 交流調速技術概況　1.2 電氣智能實驗教學平臺用變頻器的主要技術特點　練習題第2章 變頻器的組成和基本工作原理　2.1 交流電動機的變頻調速　　2.1.1 引言　　2.1.2 變頻調速基本原理　　2.1.3 逆變器　2.2 U／f變頻調速系統(tǒng)　　2.2.1 U／f控制方式及其機械特性　　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)律及其實現(xiàn)　　2.3.3 異步電動機模型　　2.3.4 矢量變換控制的變頻調速系統(tǒng)　2.4 直接轉矩控制(DTC)技術　　2.4.1 直接轉矩控制原理　　2.4.2 定子電壓矢量與定子磁鏈　　2.4.3 直接轉矩控制(DTC)系統(tǒng)　2.5 變壓控制在軟起動器和輕載降壓節(jié)能運行中的應用　　2.5.1 軟起動器　　2.5.2 輕載降壓節(jié)能運行　2.6 變頻調速拖動系統(tǒng)的設計　　2.6.1 設計變頻調速拖動系統(tǒng)的基本要求　　2.6.2 變頻調速時電動機的有效轉矩線　　2.6.3 恒轉矩負載變頻調速系統(tǒng)的設計　　2.6.4 恒功率負載變頻調速系統(tǒng)的設計　　2.6.5 平方律負載變頻調速系統(tǒng)的設計　練習題第3章 變頻器的運行　3.1 變頻器的顯示和操作　　3.1.1 理論基礎　　3.1.2 仿真教學思路　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　　3.2.2 仿真教學思路　3.3 變頻器主要參數(shù)的設定　　3.3.1 理論基礎　　3.3.2 仿真教學思路　3.4 變頻器常用控制方式　　3.4.1 理論基礎　　3.4.2 仿真教學思路第4章 變頻器的分類與選型　4.1 變頻器的分類　4.2 變頻器的選型　4.3 常用國產(chǎn)變頻器簡介　　4.3.1 佳靈變頻器簡介　　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　5.1 變頻器維護應具備的基礎知識　　5.1.1 通用變頻器的技術要求　　5.1.2 通用變頻器的技術規(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　　5.1.6 變頻器的安裝和拆卸常識　5.2 故障診斷　5.3 故障分析　　5.3.1 參數(shù)不能設定　　5.3.2 電動機旋轉異?！　?.3.3 電動機只能單方向旋轉　　5.3.4 電動機旋轉方向相反　　5.3.5 電動機加速時間太長　　5.3.6 電動機減速時間太長　　5.3.7 變頻器過熱　　5.3.8 變頻器環(huán)境溫度過高　　5.3.9 電磁干擾和射頻干擾　　5.3.10 漏電斷路器動作　　5.3.11 變頻器運行時的機械設備振動　　5.3.12 PID控制振蕩　5.4 保養(yǎng)和維護　　5.4.1 變頻器保養(yǎng)和維護的基本常識　　5.4.2 日常維護　　5.4.3 定期維護　　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 電源不符時的處理　　5.5.4 變頻器外圍設備選擇及其他　練習題第6章 通用變頻器的應用　6.1 變頻器在中央空調的應用　　6.1.1 中央空調的概述　　6.1.2 中央空調系統(tǒng)的系統(tǒng)構成及工作原理　　6.1.3 中央空調的節(jié)能運行　　6.1.4 中央空調變頻控制的模式　　6.1.5 綜合效益預測　6.2 變頻器在恒壓供水的應用　　6.2.1 恒壓供水的概述　　6.2.2 恒壓供水的變頻應用方式　　6.2.3 變頻恒壓供水特點　　6.2.4 變頻恒壓供水設備的系統(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)設置　　6.2.1 變頻調速恒壓供水主要應用的場合　6.3 變頻器在旋轉門上的應用　　6.3.1 概述　　6.3.2 旋轉門系統(tǒng)組成　　6.3.3 旋轉門系統(tǒng)的主要技術環(huán)節(jié)　　6.3.4 安裝調試的注意事項　6.4 變頻器在注塑機的應用　　6.4.1 概述　　6.4.2 注塑機采用變頻器的工作原理　　6.4.3 油泵變頻調速方案的探討　　6.4.4 ATV系列變頻器在注塑機現(xiàn)場的應用　　6.4.5 對注塑機的正常運行產(chǎn)生干擾　　6.4.6 經(jīng)注塑機變頻節(jié)能控制器改造后設備的優(yōu)點　6.5 變頻器在造紙設備中的應用　　6.5.1 概述　　6.5.2 造紙機傳動系統(tǒng)的構成　　6.5.3 造紙中的變頻控制　　6.5.4 運行維護　6.6 高壓變頻器在鍋爐風機上的應用　　6.6.1 問題的提出　　6.6.2 ACSl000的主要特點　　6.6.3 變頻調速系統(tǒng)的構成　　6.6.4 系統(tǒng)調試　　6.6.5 高壓變頻器對電動機的影響及改善措施　6.7 太陽能變頻器應用簡介　　6.7.1 變頻器在太陽能發(fā)電并網(wǎng)中的應用　　6.7.2 變頻器在太陽能空調中的應用　　6.7.3 變頻器在太陽能光伏水泵系統(tǒng)中的應用附錄參考文獻

章節(jié)摘錄

　　變頻調速是通過改變電動機定子供電頻率來改變同步轉速，從而實現(xiàn)交流電動機調速的一種方法，變頻調速調速范圍寬，平滑性好，具有優(yōu)良的動、靜態(tài)特性，是一種理想的高效率、高性能的調速手段?！　涣麟妱訖C進行變頻調速，需要一套變頻電源，過去大多采用旋轉變頻發(fā)電機組作為電源，但這些設備龐大、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、維護方便、慣性小和效率高等優(yōu)點，但由其組成的變頻電路較復雜，造價較高。而功率集成電路的出現(xiàn)，產(chǎn)品價格隨之降低，它集功率開關器件、驅動電路、保護電路、接口電路于一體，可靠性高，維護方便。因此，目前變頻調速已成為交流調速的主要發(fā)展方向?！　⌒滦推骷牟粩嘤楷F(xiàn)，使變頻技術獲得了迅速發(fā)展。以普通晶閘管構成的方波型逆變器被全控型高頻率開關組成的PWM逆變器取代后，SPWM逆變器及其專用芯片得到普遍應用。磁通跟蹤型PWM逆變器以其控制簡單、數(shù)字化方便，而呈現(xiàn)出取代傳統(tǒng)SPWM逆變器的趨勢。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器技術日新月異發(fā)展的同時，交流電動機控制技術取得了突破性的進展。由于交流電動機是多變量、強耦合的非線性系統(tǒng)，與直流電動機相比，轉矩控制要困難得多。20世紀70年代初提出的矢量控制理論，使交流調速獲得了與直流調速同樣優(yōu)良的靜、動態(tài)性能，開創(chuàng)了交流調速與直流調速相競爭的時代。在80年代中期又提出了直接轉矩控制理論，其控制結構簡單，便于實現(xiàn)數(shù)字化，所以變頻調速是最有前途的一種交流調速方式。

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