電氣傳動(dòng)與變頻技術(shù)

前言

　　電力電子與電力傳動(dòng)技術(shù)的突出特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效、節(jié)能、省材，已成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)技術(shù)，對(duì)現(xiàn)代科學(xué)、工業(yè)和國(guó)防都具有重要支撐作用。在諸多高技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，各種傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，乃至照明、家電等與人民日常生活密切相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域，電力電子產(chǎn)品已無(wú)所不在。這就決定了在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和巨大的用戶(hù)市場(chǎng)對(duì)電力電子與電力傳動(dòng)應(yīng)用技術(shù)具有巨大的、持久的需求。當(dāng)前，我國(guó)電力電子與電力傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)重要時(shí)期，我國(guó)電力電子和電力傳動(dòng)產(chǎn)業(yè)正面臨著良好的機(jī)遇和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。　　國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要提出我國(guó)全面建設(shè)小康社會(huì)，構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型和諧社會(huì)，其中明確了“自主創(chuàng)新，重點(diǎn)跨越，支撐發(fā)展，引領(lǐng)未來(lái)”的指導(dǎo)方針。我國(guó)與其他國(guó)家一樣，電力電子與電力傳動(dòng)技術(shù)已日益廣泛地滲透到能源、環(huán)境、航空航天、先進(jìn)制造業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、國(guó)防等許多重要領(lǐng)域。要達(dá)到我國(guó)政府提出的“十一·五”時(shí)期“單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗降低20%左右”的目標(biāo)，絕非易事。由于大型電機(jī)采用調(diào)速控制方式后的節(jié)能效果十分明顯并已經(jīng)得到大部分工礦企業(yè)的認(rèn)同，因此，電力電子與電力傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于節(jié)能和工藝改進(jìn)的市場(chǎng)前景十分廣闊?！　∽冾l調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)代控制理論在調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，變頻調(diào)速已逐漸取代過(guò)去的滑差調(diào)速、變極調(diào)速、定子調(diào)速、串級(jí)調(diào)速及直流電機(jī)調(diào)速等調(diào)速方式，在工業(yè)生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用，被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。隨著節(jié)能產(chǎn)品之一的變頻調(diào)速產(chǎn)品在電氣、機(jī)械、化工等各行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，變頻器產(chǎn)業(yè)被稱(chēng)為綠色朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，一經(jīng)問(wèn)世便引起了國(guó)內(nèi)外電氣傳動(dòng)界的普遍關(guān)注，顯現(xiàn)出廣闊的市場(chǎng)前景?！　?0世紀(jì)80年代變頻器引入中國(guó)，經(jīng)過(guò)不斷地推廣和使用，變頻器已經(jīng)得到廣大企業(yè)用戶(hù)的認(rèn)可，目前在市場(chǎng)上有近百個(gè)品牌，上千個(gè)系列。但是，由于大多變頻器采用的原理不同，可設(shè)置功能和參數(shù)眾多，不同公司的產(chǎn)品各有特點(diǎn)，且變頻器說(shuō)明書(shū)中對(duì)于產(chǎn)品各種功能的解釋過(guò)于簡(jiǎn)單、專(zhuān)業(yè)化，描述有時(shí)不夠準(zhǔn)確，加之一些進(jìn)口變頻器的說(shuō)明書(shū)在翻譯上存在諸如名詞術(shù)語(yǔ)不規(guī)范的問(wèn)題，常常給用戶(hù)們帶來(lái)許多不便，使變頻器在生產(chǎn)中并沒(méi)有更好地發(fā)揮作用。隨著變頻器的應(yīng)用日益廣泛，了解變頻器的基本原理，正確合理使用變頻器，使采用變頻器的傳動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到最佳的性能指標(biāo)，以及進(jìn)行正確的維護(hù)使變頻器安全穩(wěn)定地運(yùn)行，這些都對(duì)生產(chǎn)第一線(xiàn)的技術(shù)人員提出了更高的要求?！　≌窃谶@一背景下我們編寫(xiě)了《變頻器應(yīng)用技術(shù)叢書(shū)》，包括《電氣傳動(dòng)與變頻技術(shù)》、《變頻器的使用與維護(hù)》、《變頻器應(yīng)用實(shí)踐》三個(gè)分冊(cè)。這套叢書(shū)力求通俗易懂和結(jié)合實(shí)際，在介紹電氣傳動(dòng)與變頻技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，選擇了在國(guó)內(nèi)變頻器市場(chǎng)中所占份額較大的幾種具有代表性的品牌產(chǎn)品，介紹了變頻器的選型、安裝、功能設(shè)置、日常維護(hù)和電磁兼容性等方面的內(nèi)容，并介紹了變頻器在不同行業(yè)的應(yīng)用，目的是使工程技術(shù)人員更好地了解、使用和維護(hù)變頻器，使變頻器在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮出最優(yōu)的作用。

內(nèi)容概要

本書(shū)是《變頻器應(yīng)用技術(shù)叢書(shū)》中的一本，針對(duì)工程技術(shù)人員在變頻器應(yīng)用過(guò)程中涉及的理論和技術(shù)問(wèn)題，系統(tǒng)地論述了電機(jī)理論、電力電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)以及變頻器應(yīng)用的控制策略等方面的內(nèi)容，以加深技術(shù)人員對(duì)變頻器技術(shù)難點(diǎn)的理解和掌握，并在書(shū)中增加了交流步進(jìn)控制這一新的傳動(dòng)理論。本書(shū)主要內(nèi)容包括電氣傳動(dòng)有關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)、變頻器中的電力電子技術(shù)、電氣傳動(dòng)中的檢測(cè)技術(shù)、直流電機(jī)的調(diào)速控制技術(shù)、交流電機(jī)的U/f控制、交流電機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率控制、高動(dòng)態(tài)性能的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制、交流步進(jìn)傳動(dòng)控制。    本書(shū)內(nèi)容豐富，注重實(shí)用，可供工礦企業(yè)、科研院所等從事變頻器應(yīng)用的電氣人員閱讀及作為培訓(xùn)教材使用，也可作為相關(guān)職業(yè)技術(shù)院校的教材和參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章 電力傳動(dòng)的基礎(chǔ)  1.1 直流電機(jī)    1.1.1 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本運(yùn)行原理    1.1.2 直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)    1.1.3 直流電機(jī)的電樞繞組    1.1.4 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)    1.1.5 電樞電動(dòng)勢(shì)與電磁轉(zhuǎn)矩  1.2 交流電機(jī)    1.2.1 交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)    1.2.2 交流電機(jī)工作原理    1.2.3 三相異步電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)    1.2.4 交流電機(jī)繞組及旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的建立    1.2.5 交流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)    1.2.6 異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的電磁過(guò)程  1.3 電力傳動(dòng)系統(tǒng)    1.3.1 電力傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式    1.3.2 常見(jiàn)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性    1.3.3 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件    1.3.4 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)分析  1.4 電氣傳動(dòng)中的檢測(cè)技術(shù)    1.4.1 速度、位置檢測(cè)技術(shù)    1.4.2 電流檢測(cè)技術(shù)    1.4.3 電壓檢測(cè)技術(shù)第2章 變頻器中的電力電子技術(shù)  2.1 常用電力電子器件    2.1.1 電力二極管    2.1.2 晶閘管    2.1.3 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管    2.1.4 絕緣柵雙極型晶體管    2.1.5 智能功率模塊  2.2 直流斬波電路    2.2.1 直流降壓斬波    2.2.2 直流升壓斬波    2.2.3 可逆斬波電路  2.3 逆變電路    2.3.1 電壓型逆變電路    2.3.2 電流型逆變電路    2.3.3 電壓型逆變電路和電流型逆變電路的對(duì)比  2.4 變頻器的PWM控制技術(shù)    2.4.1 PWM控制的基本原理    2.4.2 三相變頻器的SPWM控制技術(shù)    2.4.3 三相變頻器電流跟蹤控制技術(shù)    2.4.4 三相變頻器磁鏈跟蹤控制技術(shù)第3章 直流電機(jī)的調(diào)速控制技術(shù)  3.1 調(diào)速原理及性能指標(biāo)    3.1.1 直流機(jī)調(diào)速的基本原理    3.1.2 調(diào)速性能指標(biāo)    3.1.3 開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的性能及存在問(wèn)題  3.2 調(diào)速系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型    3.2.1 可控直流電源的數(shù)學(xué)模型    3.2.2 直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型    3.2.3 調(diào)節(jié)器的數(shù)學(xué)模型  3.3 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)    3.3.1 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成    3.3.2 電流環(huán)的設(shè)計(jì)    3.3.3 轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)    3.3.4 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)分析    3.3.5 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能分析    3.3.6 弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)  3.4 直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)    3.4.1 直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)組成    3.4.2 H橋逆變電路工作原理    3.4.3 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性  3.5 全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)舉例說(shuō)明    3.5.1 無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)工作原理    3.5.2 西門(mén)子6RA70系統(tǒng)組成    3.5.3 系統(tǒng)運(yùn)行與優(yōu)化第4章 交流電機(jī)的開(kāi)環(huán)U/f控制和閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制  4.1 變壓變頻調(diào)速原理    4.1.1 變壓變頻的基本控制方式    4.1.2 恒壓頻比U1/f1控制方式    4.1.3 恒氣隙磁鏈E1/f1控制方式    4.1.4 恒Er/f1控制    4.1.5 恒功率控制方式  4.2 開(kāi)環(huán)U/f控制系統(tǒng)    4.2.1 U/f控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)    4.2.2 變壓變頻裝置    4.2.3 加減速過(guò)程    4.2.4 U1/f1曲線(xiàn)及電壓補(bǔ)償  4.3 閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制技術(shù)    4.3.1 轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念    4.3.2 轉(zhuǎn)差頻率控制的規(guī)律及其實(shí)現(xiàn)    4.3.3 轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)    4.3.4 轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)工況分析  4.4 開(kāi)環(huán)U/f控制和閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制性能分析    4.4.1 U/f控制技術(shù)性能分析    4.4.2 閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制性能分析第5章 高動(dòng)態(tài)性能的矢量控制  5.1 異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo)變換    5.1.1 動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型    5.1.2 坐標(biāo)變換    5.1.3 兩相坐標(biāo)系下的狀態(tài)方程  5.2 矢量控制技術(shù)    5.2.1 矢量控制技術(shù)的概念及發(fā)展    5.2.2 矢量控制的基本思想    5.2.3 按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制方程及其解耦作用  5.3 矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)    5.3.1 直接矢量控制系統(tǒng)    5.3.2 間接矢量控制系統(tǒng)  5.4 無(wú)速度傳感器矢量控制系統(tǒng)    5.4.1 有速度傳感器矢量控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題    5.4.2 無(wú)速度傳感器矢量控制的速度觀(guān)測(cè)    5.4.3 典型無(wú)速度傳感器矢量控制  5.5 矢量控制控制技術(shù)性能分析    5.5.1 技術(shù)優(yōu)勢(shì)    5.5.2 不足之處    5.5.3 改進(jìn)方案第6章 高動(dòng)態(tài)性能的直接轉(zhuǎn)矩控制  6.1 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)    6.1.1 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的誕生與發(fā)展概況    6.1.2 定子磁鏈定向時(shí)的異步電機(jī)模型  6.2 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理及結(jié)構(gòu)    6.2.1 直接轉(zhuǎn)矩控制原理分析    6.2.2 定子磁鏈定向時(shí)磁鏈、轉(zhuǎn)矩與離散電壓的矢量關(guān)系    6.2.3 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)    6.2.4 控制單元  6.3 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)性能分析    6.3.1 技術(shù)優(yōu)勢(shì)    6.3.2 不足之處    6.3.3 改進(jìn)方案    6.3.4 矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制特性的比較第7章 交流步進(jìn)傳動(dòng)控制系統(tǒng)  7.1 交流步進(jìn)傳動(dòng)技術(shù)    7.1.1 增量運(yùn)動(dòng)控制中的電動(dòng)機(jī)    7.1.2 增量運(yùn)動(dòng)的交流控制    7.1.3 直接轉(zhuǎn)矩控制到步進(jìn)傳動(dòng)的過(guò)渡  7.2 永磁同步電機(jī)定子電流定向的增量運(yùn)動(dòng)控制    7.2.1 定子電流定向控制的理論基礎(chǔ)    7.2.2 永磁同步電機(jī)的位置開(kāi)環(huán)控制    7.2.3 永磁同步電機(jī)的位置閉環(huán)控制    7.2.4 永磁同步電機(jī)增量運(yùn)動(dòng)控制的位置及速度響應(yīng)  7.3 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的步進(jìn)傳動(dòng)控制系統(tǒng)    7.3.1 SR電機(jī)步進(jìn)傳動(dòng)的磁勢(shì)離散化方法    7.3.2 SR電機(jī)步進(jìn)控制轉(zhuǎn)矩矢量分析    7.3.3 基于轉(zhuǎn)矩矢量控制理論的微步控制    7.3.4 SR電機(jī)步進(jìn)傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)分析參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　然而，由電力電子器件構(gòu)成的變頻器具有開(kāi)關(guān)特性，在交流電動(dòng)機(jī)的氣隙中只能產(chǎn)生步進(jìn)磁動(dòng)勢(shì)，具有增量運(yùn)動(dòng)控制的基本特征。如果放棄增量運(yùn)動(dòng)控制這一新興的控制方式，過(guò)于追求理想的正弦電動(dòng)勢(shì)和正弦電流，付出的代價(jià)過(guò)大而效益卻不高。　?。?）交流步進(jìn)同步電動(dòng)機(jī)　　微電子學(xué)、電力電子學(xué)和同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)合，可將交流電動(dòng)機(jī)的氣隙磁動(dòng)勢(shì)由連續(xù)的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為離散的步進(jìn)磁動(dòng)勢(shì)。定子磁動(dòng)勢(shì)作步進(jìn)運(yùn)動(dòng)的同步電動(dòng)機(jī)，稱(chēng)為交流步進(jìn)同步電動(dòng)機(jī)。小型反應(yīng)式同步電動(dòng)機(jī)、中小型永磁同步電動(dòng)機(jī)以及大型和特大型直流勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)都屬于這一類(lèi)?！　?duì)于同步電動(dòng)機(jī)，是把各相繞組之間的互感磁通選做電動(dòng)機(jī)的主磁通，希望在電動(dòng)機(jī)的氣隙中形成一種幅值不隨時(shí)間變化的交鏈所有繞組的氣隙主磁通。由于氣隙主磁通恒定不變，各相繞組閉合和斷開(kāi)時(shí)只需要改變和它交鏈的漏磁通，所以電磁時(shí)間常數(shù)較小?！　∮闷胀ㄍ诫妱?dòng)機(jī)代替廣為流行的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)思想從組合電磁鐵提高為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這就是交流步進(jìn)傳動(dòng)的研究目的。如果能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)，這就從工作原理上取得了突破。把步進(jìn)電動(dòng)機(jī)從組合電磁鐵的高度提高到了普通同步電動(dòng)機(jī)的高度，使步進(jìn)傳動(dòng)的容量和效率都向前發(fā)展了一大步?！　⌒⌒头磻?yīng)式同步電動(dòng)機(jī)定子和二相異步電動(dòng)機(jī)完全相同，定子中送入交流步進(jìn)磁場(chǎng)，定子和轉(zhuǎn)子極數(shù)相同，轉(zhuǎn)子的每轉(zhuǎn)步數(shù)和定子磁動(dòng)勢(shì)的每轉(zhuǎn)步數(shù)嚴(yán)格相等。由于采用三相通用變頻器供電，自控式控制，不同于傳統(tǒng)的三相反應(yīng)式同步電動(dòng)機(jī)，不需要起動(dòng)繞組，沒(méi)有失步問(wèn)題。反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子并不同步，屬于減速同步電動(dòng)機(jī)。 　　……

圖書(shū)封面

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    電氣傳動(dòng)與變頻技術(shù) PDF格式下載

---