變頻器從原理到完全應用

出版時間:2009-10  出版社:人民郵電出版社  作者:龔仲華  頁數:578  

前言

  變頻器是20世紀70年代初隨電力電子技術、PWM控制技術的發(fā)展而出現的一種交流感應電機調速裝置,隨著科學技術的進步,當代變頻器的功能已日臻完善。  在功率器件上,IGBT與IPM等第三代、第四代電力電子器件正在成為當代變頻器的主流器件;12脈沖整流、雙PWM變頻、三電平逆變等技術已經在變頻器上得到普及與應用;矩陣控制的變頻器已經被實用化。在控制理論上,變頻器已從最初的恒定電壓/頻率比控制(Uif控制)發(fā)展到了矢量控制與直接轉矩控制。在控制技術上,已經從模擬量控制發(fā)展到了全數字控制與網絡控制。  以上技術的進步,不僅大大提高了變頻器的速度控制性能,而且使得感應電機的轉矩控制與位置控制成為了可能與現實,以至于在某些場合已可替代使用專用電機的主軸驅動器與伺服驅動器。因此,如何充分利用當代變頻器的功能來解決工程實際中的各類問題,是變頻器應用技術人員所必須了解與掌握的知識。  本書是從工程技術人員的實際應用要求出發(fā),系統(tǒng)闡述交流調速原理與理論,全面介紹當代變頻器應用技術的綜合性書籍,內容包括交流調速的基本理論、調速原理與系統(tǒng)、調速系統(tǒng)的設計、典型變頻器的應用技術等方面?! ”緯诰帉憙热葸x擇上力求做到理論闡述簡潔明了,應用技術介紹全面系統(tǒng),功能說明深入細致,使讀者能夠通過本書的學習具備“完全應用”變頻器的能力。全書分“交流調速基礎”、“三菱變頻器應用”、“安川變頻器應用”3篇共15章?! 〉?~4章為交流調速基礎篇,本篇系統(tǒng)介紹變頻器的調速理論、調速原理與系統(tǒng)組成、交流調速系統(tǒng)的工程設計知識等,供讀者7解交流調速的理論知識,為工程選型與設計計算提供參考?! 〉?~9章為三菱變頻器應用篇,本篇對三菱FR-500系列以及最新的FR-700系列變頻器的電路設計、功能、參數、操作、維修等知識進行了全面、系統(tǒng)、深入、具體的介紹。  第10~15章為安川變頻器應用篇,本篇對安川的7系列與最新的1000系列變頻器的電路設計、功能、參數、操作、維修等知識進行了全面、系統(tǒng)、深入、具體的介紹?! ”緯酝悎D書市場中最為全面、系統(tǒng)、實用與先進的變頻器參考書籍作為編寫宗旨,力求為廣大工程技術人員與高等學校師生、研究生等提供一本真正有實用價值的技術參考資料與設計手冊。由于全書所涉及的參考資料與內容眾多,編寫工作量較大,書中的缺點錯誤在所難免,殷切期望得到廣大讀者與同行專家的幫助指正?! ”緯帉憛⒖剂巳釬R-500/700系列與安川CIMR-7/1000系列變頻器的技術資料;在編寫過程中得到了三菱、安川公司技術人員以及黃佩玲、王健、陸寒香、丁迪、經飛等同志的大力支持與幫助,在此一并表示感謝。

內容概要

  《變頻器從原理到完全應用》從變頻器設計、使用以及維修人員的實際需要出發(fā),在廣泛吸收國外先進設計思想、先進標準的基礎上,全面介紹了變頻調速理論、調速原理與系統(tǒng)組成及變頻調速系統(tǒng)的工程設計等方面的知識,并對當前市場常用的三菱FR-500/700系列與安川CIMR-7/1000系列變頻器的規(guī)格、控制系統(tǒng)設計、功能、參數、操作、維修等方面的內容進行了全面、系統(tǒng)、深入、具體的介紹。全書內容選擇先進實用,理論闡述簡潔明了,應用技術介紹全面系統(tǒng),功能說明深入細致,編寫深入淺出,理論聯系實際,面向工程應用?!蹲冾l器從原理到完全應用》是迄今變頻器應用類書籍中最為完整、系統(tǒng)的工程設計參考資料與應用技術手冊,也是高等學校師生、研究生教學培訓的優(yōu)秀參考書。

書籍目錄

第1篇 交流調速基礎第1章 交流電機控制系統(tǒng)概述1.1 發(fā)展概況與分類1.2 變頻器與伺服驅動器1.3 變頻調速系統(tǒng)的結構與產品1.3.1 變頻調速系統(tǒng)的結構1.3.2 典型變頻器產品簡介第2章 交流調速基礎2.1 電機控制的基本理論2.1.1 電磁感應定律與電磁力2.1.2 電機運行的力學基礎2.2 感應電機的運行原理2.3 交流電的逆變2.3.1 電力電子器件概述2.3.2 整流電路的工作原理2.3.3 逆變電路的基本形式與工作原理2.4 PWM逆變原理2.4.1 PWM逆變原理與特點2.4.2 SPWM波形的產生第3章 變頻調速原理與系統(tǒng)3.1 感應電機的U/f變頻控制3.1.1 感應電機的等效電路3.1.2 電磁轉矩與機械特性3.1.3 U/f變頻控制原理3.1.4 U/f控制的轉矩提升3.1.5 U/f控制輸出特性3.1.6 U/f控制變頻調速系統(tǒng)3.2 感應電機的轉矩控制3.2.1 轉差頻率控制原理3.2.2 轉矩控制的其他條件3.2.3 轉差頻率控制系統(tǒng)3.3 感應電機的矢量控制3.3.1 感應電機的矢量控制原理3.3.2 感應電機的矢量控制系統(tǒng)第4章 變頻調速系統(tǒng)設計基礎4.1 交流調速系統(tǒng)的主要技術指標與性能比較4.1.1 交流調速系統(tǒng)的主要技術指標4.1.2 交流調速系統(tǒng)的性能比較4.2 工作條件對性能的影響4.3 變頻調速系統(tǒng)的設計與計算4.3.1 變頻調速電機的選擇4.3.2 變頻器及其配套附件的選擇4.4 變頻調速系統(tǒng)的安裝與連接4.4.1 工作條件與安裝設計4.4.2 連接設計4.4.3 干擾及其預防4.4.4 接地系統(tǒng)設計4.4.5 安裝與連接圖設計4.5 電氣柜的散熱設計4.5.1 發(fā)熱量與散熱能力的計算4.5.2 熱交換器與空調的選擇第2篇 三菱變頻器應用篇第5章 技術性能與電路設計5.1 產品系列、規(guī)格與性能5.1.1 三菱FR-500系列變頻器5.1.2 三菱FR-700系列變頻器5.1.3 FR-500/700性能比較5.2 硬件組成與軟件功能5.2.1 外置選件及其選擇原則5.2.2 內置選件及其選擇原則5.2.3 變頻器軟件功能5.3 電氣連接總圖5.3.1 FR-500系列連接總圖5.3.2 FR-700系列連接總圖5.4 變頻器主回路設計5.4.1 輸入電源與要求5.4.2 電源通/斷與制動電路設計5.4.3 主回路其他選件電路設計5.5 開關量輸入回路設計5.5.1 開關量輸入信號的基本說明5.5.2 開關量輸入信號連接設計5.5.3 正/反轉與停止控制電路5.5.4 其他開關量輸入信號說明5.6 開關量輸出回路設計5.6.1 開關量輸出信號的基本說明5.6.2 常用輸出信號說明5.6.3 速度與轉矩檢測信號5.7 模擬量輸入/輸出與閉環(huán)控制回路設計5.7.1 模擬量輸入/輸出回路的設計5.7.2 閉環(huán)控制回路的設計第6章 變頻器的操作與控制第7章 變頻器的基本功能與參數第8章 變頻器的擴展功能與參數第9章 變頻器的監(jiān)控、保護功能與維修第3篇 安川變頻器應用篇第10章 技術性能與電路設計第11章 變頻器操作與快速調試第12章 變頻器參數與基本設定第13章 變頻器的基本功能與參數第14章 擴展功能與參數第15章 變頻器調試與維修附錄1 安川變頻器根據電機容量、電壓變化的默認參數附錄2 安川CIMR-V1000變頻器控制PM電機的默認參數

章節(jié)摘錄

  第1章 交流電機控制系統(tǒng)概述  1.1 發(fā)展概況與分類  1.交流電機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況  交流電機(本書中所述的電機均指電動機)控制系統(tǒng)是以交流電機為執(zhí)行元件的速度、轉矩或位置控制系統(tǒng)的總稱。與直流電機相比,交流電機具有轉速高、功率大、結構簡單、運行可靠、體積小、價格低等一系列優(yōu)點,但從控制系統(tǒng)的角度,由于交流電機是一個多變量、非線性對象,其控制遠比直流電機復雜,因此,在一個很長的時期內,直流電機控制系統(tǒng)始終在電氣傳動領域占據主導地位?! 〗涣麟姍C控制系統(tǒng)是隨晶體管脈寬調制(Pulse Width Modulated,簡稱PWM)技術與矢量控制理論發(fā)展起來的一種新型控制系統(tǒng)。  20世紀70年代末,隨著微電子技術的迅猛發(fā)展,MOSFET(半導體場效應晶體管)、IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、BJT(雙結型晶體管)等電力電子器件被實用化,晶體管PWM開始取代傳統(tǒng)的晶閘管控制,使得高頻、低損耗的變頻控制成為了可能。這一技術的進步使得基于傳統(tǒng)電機模型與經典控制理論的方波永磁同步電機(BLDCM,Brush Less DC Motor,也稱為無刷直流電機)交流伺服驅動系統(tǒng)與U/f控制的變頻調速系統(tǒng)被迅速實用化,并陸續(xù)出現了實用型的交流伺服與變頻器產品,如德國SIEMENS公司的6SC610系列交流伺服驅動器、日本FANUC公司的s系列交流伺服驅動器及日本YASKAWA(安川)、三菱等公司早期的交流伺服與變頻器產品等。  這些早期的交流伺服與變頻器產品是基于傳統(tǒng)的電機模型與控制理論,從交流電機的靜態(tài)特性出發(fā)對交流電機進行的控制,它們較好地解決了交流電機的平滑調速問題,為交流控制系統(tǒng)的快速發(fā)展與普及奠定了基礎。以上產品由于結構簡單、控制容易、生產制造成本低,至今仍然有所應用。

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