變頻器的應(yīng)用與維護(hù)

前言

　　本書分為變頻器的原理?運(yùn)行?維護(hù)和變頻器的應(yīng)用兩篇。第一篇共10章，在闡述變頻器原理的章節(jié)中，重點(diǎn)為新型全控器件和變頻器的控制。特別詳細(xì)地闡述近年來發(fā)展較快的矢量控制變頻器、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)用的伺服控制變頻器、家用變頻空調(diào)器和太陽能發(fā)電專用變頻器等。在變頻器運(yùn)行?維護(hù)章節(jié)中，以1999年富士電機(jī)最新FR-5000變頻器的說明書版本為例，詳細(xì)介紹了其運(yùn)行、保護(hù)、故障診斷等功能。第二篇共有4章，將變頻器的應(yīng)用分為節(jié)能、自動(dòng)化、省力化、提高產(chǎn)品質(zhì)量四大類，并以國內(nèi)廠家的18個(gè)應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行解剖。選用材料翔實(shí)，數(shù)據(jù)圖表完全、具體，對讀者來說具有很大的參考價(jià)值?！　”緯沁M(jìn)入新世紀(jì)后，國內(nèi)出版的第一本關(guān)于變頻器應(yīng)用的新書，為充分反映近年國內(nèi)外變頻技術(shù)動(dòng)態(tài)以饗讀者，本書在編寫時(shí)盡量引用1998—2000年的文獻(xiàn)資料，具體表現(xiàn)在：　　①介紹了最新出品的開關(guān)器件，如第四代IGBT模塊、能直接向電網(wǎng)反饋能量的可控整流一逆變模塊、超高壓GCT元件等。　?、诮榻B了變頻器的最新品種，如日本安川電機(jī)的節(jié)能型變頻器、太陽能發(fā)電用的功率型變頻器、變頻空調(diào)專用變頻器等?！　、劢榻B了日本富士電機(jī)1999年新產(chǎn)品矢量控制變頻器，具有在線自檢測、整定電機(jī)參數(shù)功能、變頻器和PLC及上位微機(jī)通信功能等。　?、芙榻B了有代表性并有影響的國內(nèi)變頻器制造廠“華為電氣”和“佳靈電氣”的新產(chǎn)品?！　”緯帉懙姆止と缦拢旱?章的4.3 節(jié)和第7章的7.4 、7.5 節(jié)由張淼副教授編寫；其余全部章節(jié)由馮垛生教授編寫，全書由馮垛生教授定稿?！　”緯糠挚蒲谐晒玫綇V東省自然科學(xué)基金資助。在本書編寫過程中參閱和利用了國內(nèi)外大量文獻(xiàn)資料，特別是第二篇的變頻器應(yīng)用項(xiàng)目充實(shí)和豐富了本書的內(nèi)容，在此謹(jǐn)向原作者致以誠摯的謝意。　　由于作者學(xué)識水平有限，書中難免有錯(cuò)漏之處，殷切期望讀者指正。

內(nèi)容概要

　　《變頻器的應(yīng)用與維護(hù)(第2版)》第一篇介紹變頻器的原理、運(yùn)行與維護(hù)。在變頻器原理的章節(jié)中重點(diǎn)介紹了近幾年發(fā)展比較快的矢量控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制、通信技術(shù)。闡述的重點(diǎn)為通用變頻器，介紹了PwM整流技術(shù)的工作原理及其實(shí)現(xiàn)方法，還特別介紹了20世紀(jì)90年代末興起的交流伺服控制變頻器、家用變頻空調(diào)器、高壓變頻器、太陽能發(fā)電變頻器等，以滿足不同層次讀者的需求。此外，還分析了變頻器在運(yùn)行中發(fā)生的特殊故障（如噪聲、浪涌電壓、漏電流）的消除方法和目前常見的國內(nèi)外變頻器產(chǎn)品的特點(diǎn)。　　《變頻器的應(yīng)用與維護(hù)(第2版)》第二篇闡述變頻器的應(yīng)用，用18個(gè)變頻器應(yīng)用項(xiàng)目的實(shí)例來說明應(yīng)用的效果。所提供的試驗(yàn)、運(yùn)行數(shù)據(jù)翔實(shí)具體，有很大的參考價(jià)值?！　　蹲冾l器的應(yīng)用與維護(hù)(第2版)》可作為從事電氣控制方面工作的工程技術(shù)人員的崗位培訓(xùn)教材和參考書；也可作為大專院校機(jī)械電子工程、電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)選修課教材。

書籍目錄

第一篇 變頻器的原理·運(yùn)行·維護(hù)1 概論1.1 什么是變頻器1.1.1 直流和交流1.1.2 整流和逆變1.1.3 變頻器的組成1.2 變頻器的技術(shù)發(fā)展簡史1.2.1 電力電子器件更新1.2.2 控制策略的發(fā)展1.2.3 功能綜合化1.3 變頻器的基本類型1.3.1 按變換頻率的方法分1.3.2 按主電路工作方式分1.3.3 按變頻器調(diào)壓方法的不同分1.3.4 按工作原理分類1.3.5 按照用途分類1.4 電力電子和微處理器的進(jìn)步是變頻器發(fā)展的動(dòng)力1.4.1 控制手段的發(fā)展1.4.2 微機(jī)控制面臨的問題和解決途徑1.4.3 微機(jī)控制的新進(jìn)展2 電動(dòng)機(jī)及其特性2.1 異步電動(dòng)機(jī)2.1.1 結(jié)構(gòu)和工作原理2.1.2 異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速2.1.3 異步電動(dòng)機(jī)的等效電路2.1.4 異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.2 同步電動(dòng)機(jī)2.2.1 結(jié)構(gòu)和工作原理2.2.2 同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速2.3 直流無刷電動(dòng)機(jī)2.3.1 結(jié)構(gòu)2.3.2 工作原理2.3.3 運(yùn)行特性和調(diào)速原理2.4 負(fù)載換相同步電動(dòng)機(jī)(可控硅電動(dòng)機(jī))2.4.1 結(jié)構(gòu)2.4.2 工作原理2.4.3 機(jī)械特性和調(diào)速3 電力電子器件3.1 概述3.2 晶閘管(SCR)3.3 門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)3.4 雙極晶體管(BJT)3.4.1 結(jié)構(gòu)3.4.2 BJT的主要參數(shù)3.4.3 BJT的驅(qū)動(dòng)電路3.5 功率場效應(yīng)晶體管(MOSFET)3.5.1 結(jié)構(gòu)和工作原理3.5.2 MOSFET的主要參數(shù)3.5.3 使用注意事項(xiàng)3.6 絕緣柵雙極晶體管(IGBT)3.6.1 結(jié)構(gòu)3.6.2 IGBT的主要參數(shù)3.6.3 IGI汀的驅(qū)動(dòng)電路3.6.4 IGBT的選用3.7 其他新型電力電子器件3.7.1 靜電感應(yīng)晶體管(SIT)3.7.2 MOS型晶閘管(MCT)3.7.3 逆阻斷型GCT晶閘管3.8 智能電力電子模塊(IPM)3.8.1 IPM的結(jié)構(gòu)3.8.2 IPM的特點(diǎn)3.8.3 IPM的選用3.8.4 帶PWM整流器的IPM模塊3.8.5 變頻式家電用超小型DIP—IPM3.9 全控型電力電子器件的比較3.9.1 電壓電流的比較3.9.2 性能的比較4 變頻器的整流器4.1 概述4.2 不可控整流器4.3 可控整流器4.3.1 晶閘管整流器4.3.2 帶斬波器的二極管整流器4.3.3 PWM整流器5 變頻器的中間電路5.1 濾波環(huán)節(jié)5.1.1 電壓型變頻器5.1.2 電流型變頻器5.1.3 電壓型變頻器和電流型變頻器-的比較5.2 動(dòng)力制動(dòng)環(huán)節(jié)5.2.1 動(dòng)力制動(dòng)單元5.2.2 DC制動(dòng)5.2.3 制動(dòng)電阻計(jì)算舉例6 逆變器6.1 六脈波方波逆變器6.1.1 180度導(dǎo)通型逆變器6.1.2 120度導(dǎo)通型逆變器6.2 SPWM逆變器6.2.1 PAM控制和PWM控制的比較6.2.2 SPWM原理6.3 SPWM波形成的方法6.3.1 自然采樣法6.3.2 SPWM專用集成芯片6.4 電流跟蹤控制的PWM逆變器6.5 采用電壓空間矢量控制的PwM逆變器6.5.1 電壓空間矢量6.5.2 PwM逆變器供電時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的電壓空間矢量6.5.3 PWM波形的產(chǎn)生7 變頻器的控制7.1 VVVF控制(恒控制)7.1.1 恒u／廠控制原理7.1.2 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速變頻器7.1.3 恒功率調(diào)速變頻器7.1.4 電壓型U／f控制變頻器的構(gòu)成7.1.5 利用磁通閉環(huán)控制，改善控制性能7.2 SF控制(轉(zhuǎn)差頻率控制)7.2.1 轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念7.2.2 SF控制規(guī)律7.2.3 SF控制變頻器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.3 VC控制(矢量控制)7.3.1 VC控制的原理和應(yīng)用范圍7.3.2 坐標(biāo)變換7.3.3 轉(zhuǎn)差型變頻器的結(jié)構(gòu)和工作原理7.3.4 無速度傳感器矢量控制變頻器簡介7.4 變頻器的單片機(jī)控制7.4.1 87C196MC微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)7.4.2 SP、VM波的形成7.4.3 87C196MC微機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)7.4.4 微機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)7.5 變頻器的DSP控制7.6 變頻器的通信控制7.6.1 PLC與變頻器相連7.6.2 PC機(jī)通過RS485與變頻器相連7.6.3 PC機(jī)通過現(xiàn)場總線與變頻器相連7.7 變頻器參數(shù)的自檢測和自校正7.7.1 參數(shù)自檢測概述7.7.2 電動(dòng)機(jī)參數(shù)離線自設(shè)定7.7.3 電動(dòng)機(jī)參數(shù)在線自校正7.8 自動(dòng)能耗最優(yōu)控制(AEO)7.8.1 變頻器的節(jié)能運(yùn)行7.8.2 AEO控制7.8.3 帶AEO變頻器節(jié)能效果分析7.9 PWM整流變頻調(diào)速器的實(shí)現(xiàn)8 變頻器的維護(hù)8.1 維修和檢測8.1.1 日常檢查8.1.2 定期檢查8.1.3 根據(jù)維護(hù)信息判斷元器件的壽命8.1.4 檢測8.2 故障診斷8.2.1 故障的顯示與復(fù)位8.2.2 故障診斷8.2.3 外界因素對變頻器的不利影響及其防止對策8.3 變頻器的電磁噪聲及其對策8.3.1 變頻器產(chǎn)生的電磁噪聲及其抑制方法8.3.2 變頻器抗噪聲選件的配置8.3.3 變頻器產(chǎn)生的高次諧波及其抑制技術(shù)8.3.4 變頻器運(yùn)行中漏電流和浪電電壓的抑制9 特殊用途的變頻器9.1 交流伺服系統(tǒng)用的變頻器第二篇　變頻器的應(yīng)用

章節(jié)摘錄

　　與矢量控制并行發(fā)展的還有直接轉(zhuǎn)矩控制方式，它以異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩作為被控量，強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)矩的直接控制效果，并不刻意追求輸出的電流為正弦波形。異步電動(dòng)機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制是直接在定子坐標(biāo)上計(jì)算磁鏈的幅值和轉(zhuǎn)矩的大小，對其進(jìn)行直接跟蹤調(diào)節(jié)，以獲得迅速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，其響應(yīng)速度可小到1～2ms。從轉(zhuǎn)矩調(diào)控要求看，磁鏈有點(diǎn)誤差，并不會對轉(zhuǎn)矩控制性能產(chǎn)生重大影響。這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是對電動(dòng)機(jī)參數(shù)變化不敏感?！　?.2.3 功能綜合化　　新一代的變頻器由于有功能很強(qiáng)的微處理器支持，除能完成電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的基本功能外，還具有內(nèi)置的可編程、參數(shù)辨識及通信等功能。例如：　?。?）自動(dòng)加減速　　變頻器可實(shí)現(xiàn)“模糊最優(yōu)加減速”，它根據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)而自動(dòng)設(shè)定加減速的最短時(shí)間?；蛘咴谠O(shè)定的最短加減速時(shí)間內(nèi)，將加速電流限制，將減速的直流過電壓控制在允許值以內(nèi)?！　。?）程序運(yùn)行　　變頻器可以根據(jù)預(yù)設(shè)的速度值和運(yùn)行時(shí)間執(zhí)行多段程序運(yùn)行。例如，各段運(yùn)行時(shí)間、加減時(shí)間以及正反向均可事先設(shè)定?！　。?）節(jié)電運(yùn)行　　變頻器能自動(dòng)選定輸出電壓使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于最小電流狀態(tài)，從而使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行損耗最低，其效率在原有節(jié)能基礎(chǔ)上再提高3％?！　。?）電動(dòng)機(jī)參數(shù)辨識　　無速度傳感器矢量控制變頻器需要根據(jù)電機(jī)參數(shù)推算轉(zhuǎn)速觀測值。一般制造廠可將變頻器供電的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)參數(shù)事先設(shè)定好，也可以由用戶將所用電機(jī)的參數(shù)進(jìn)行新的設(shè)定。新型變頻器也可以做到第一次試運(yùn)行時(shí)按規(guī)定程序自動(dòng)辨識電機(jī)參數(shù)并打印出來。這樣就拓寬了變頻器的應(yīng)用范圍，而且使用很方便?！　。?）通信和反饋功能　　新型變頻器一般都帶有RS232／422／485通信接口，可以實(shí)現(xiàn)上位工控機(jī)對變頻器的1對1或1對32的通信功能，可將上位機(jī)的運(yùn)行指令下達(dá)，或?qū)⒆冾l器的運(yùn)行狀態(tài)上傳。在需要高精度控制時(shí)，可選用編碼器脈沖接口板，將轉(zhuǎn)速反饋信號反饋到變頻器，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。變頻器的通信功能，對于不同廠家有不同形式。例如，變頻器與PLc的連接、變頻器在總線網(wǎng)絡(luò)中的工作等均在以后章節(jié)中闡述?！　?.3 變頻器的基本類型　　變頻器的種類很多，下面根據(jù)不同分類方法對變頻器進(jìn)行簡單介紹，以使對變頻器尚不熟悉的讀者能對變頻器有一個(gè)整體的了解。

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