變頻調速技術及應用 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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王瑾，孫艷萍 編

圖書標籤:

• 變頻器
• 調速技術
• 電機控製
• 電力電子
• 工業自動化
• 驅動技術
• 節能技術
• 應用案例
• 控製係統
• 電氣工程

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122130853

版次：1

商品編碼：10923986

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2012-02-01

頁數：158

內容簡介

《變頻調速技術及應用》從變頻器的結構入手，首先介紹組成變頻器的電力電子器件的結構、工作原理以及各種應用。對沒有學過電知識的人，也能從元器件開始，深入淺齣學習變頻器的工作原理。在此基礎上，以電動機為被控對象，介紹變頻調速原理及變頻調速工作方式。以西門子MM430係列變頻器為例，介紹瞭變頻器的選擇、安裝、接綫、參數調整、抗乾擾措施和運行檢修。《變頻調速技術及應用》拓展介紹瞭多套工業設備或係統，使得變頻器的參數設置和調試更注重培養學生的工程應用能力和解決現場實際問題的能力。將變流技術與交流調速有機結閤起來。用較少的課時完成兩門課程的學習。同時，《變頻調速技術及應用》精選瞭四個實訓環節，力求在最簡單的實訓硬件配置情況下，完成實用性較強、較先進的變頻器應用，如PID控製、觸摸屏控製係統等。
《變頻調速技術及應用》適閤於高職學院電氣自動化專業和機電設備維修與管理專業的學生，也適用於生産過程自動化專業、機電一體化專業和自動控製技術專業的學生。也可作為企業相關技術人員的參考資料。

目錄

第1章 概述
1.1 變頻係統技術
1.2 變頻調速技術的發展過程
1.3 中國變頻調速技術的發展狀況
1.4 變頻技術的發展方嚮
1.5 高壓變頻調速技術應用現狀與發展趨勢
思考題與習題
第2章 電力電子器件
2.1 電力電子器件概述
2.2 不可控器件——二極管及其應用
2.3 半控型器件——晶閘管及其應用
2.4 全控型器件
2.5 新型電力電子器件
思考題與習題
第3章 電力電子器件的應用與開發
3.1 小功率電力電子器件的應用
3.2 電力電子器件的綜閤應用
3.3 新型電力電子器件的開發
思考題與習題
第4章 變頻調速原理
4.1 變頻調速的基本原理
4.2 變頻器的分類
4.3 交 直 交變頻器主電路及其變頻調速係統
4.4 正弦脈寬調製變頻器及其調速係統
4.5 西門子變頻器簡介
4.6 通用變頻器的控製電路原理
4.7 高壓變頻器主電路結構及其控製特點
思考題與習題
第5章 變頻器的選用
5.1 變頻器的選擇
5.2 變頻器的安裝
5.3 變頻器的接綫
5.4 變頻器的功能及參數
5.5 變頻器的抗乾擾技術
思考題與習題
第6章 變頻技術的綜閤應用
6.1 變頻技術在空調設備上的應用
6.2 變頻技術在機床設備上的應用
6.3 變頻技術在電梯設備上的應用
6.4 變頻技術在電綫生産綫上的應用
6.5 變頻技術在風機上的應用
6.6 變頻技術在起重機上的應用
6.7 變頻技術在恒壓供水上的應用
思考題與習題
第7章 變頻技術實訓
7.1 基礎實訓西門子MM440變頻器的參數設置及調試
7.2 基礎實訓西門子MM440變頻器的操作與控製
7.3 綜閤實訓變頻實現水箱水位控製的實訓
7.4 綜閤實訓PLC、變頻器和觸摸屏綜閤實訓
思考題與習題
參考文獻

前言/序言

高職高專教材建設是高職院校教學改革的重要組成部分，2009年全國化工高職儀電類專業委員會組織會員學校對近百傢自動化類企業進行瞭為期一年的廣泛調研。2010年5月在杭州召開瞭全國化工高職自動化類規劃教材研討會。參會的高職院校一綫教師和企業技術專傢緊密圍繞生産過程自動化技術、機電一體化技術、應用電子技術及電氣自動化技術等自動化類專業人纔培養方案展開研討，並計劃通過三年時間完成自動化類專業特色教材的編寫工作。主編采用競聘方式，由教育專傢和行業專傢組成的教材評審委員會於2011年1月在廣西南寜確定齣教材的主編及參編，眾多企業技術人員參加瞭教材的編審工作。
本套教材以《國傢中長期教育改革和發展規劃綱要》及2006年教育部《關於全麵提高高等職業教育教學質量的若乾意見》為編寫依據。確定以“培養技能，重在應用”的編寫原則，以實際項目為引領，突齣教材的應用性、針對性和專業性，力求內容新穎，緊跟國內外工業自動化技術的最新發展，緊密跟蹤國內外高職院校相關專業的教學改革。
本書以變頻調速技術及其應用為核心，首先安排瞭與變頻器相關的電力電子器件基礎知識的講授，以及一些電力電子器件的實際應用與開發，對於沒有學過電力電子技術課程的學生，也能較好理解和掌握變頻器的結構和工作原理。
本書以西門子MM430係列變頻器為例，深入淺齣地介紹瞭變頻器的選擇、安裝、接綫、參數調整、抗乾擾措施和運行檢修，使學生不但瞭解瞭變頻器的相關知識，同時加強瞭應用變頻技術的能力。由於變頻器的應用領域十分廣泛，它所帶的負荷特性韆差萬彆，其應用也必然涉及各種各樣現場設備。為此，本書拓展介紹瞭多套工業設備和係統，使得變頻器的參數設置和調試更注重培養學生的工程應用能力和解決現場實際問題的能力。同時，本書精選瞭四個實訓環節，力求在最簡單的實訓硬件配置情況下，完成實用性較強、較先進的變頻器應用，如PID控製、觸摸屏控製係統等。
本書由王瑾、孫艷萍任主編。全書由7章組成，第1章、第2章2��1~2��3節、第5章由王瑾編寫；第2章2��4節、2��5節由馬少麗編寫；第3章由孫艷萍編寫；第4章由呂誌香編寫；第6章、第7章由李長速編寫。全書由王瑾統稿。特彆感謝馬應魁教授和童剋波副教授在本書編寫過程中給予的幫助。本書在編寫過程中參閱瞭部分兄弟院校的教材及國內外文獻資料，在此對原作者錶示深深的敬意和衷心的感謝。
由於編者水平有限和編寫時間比較倉促，書中難免有疏漏和不妥之處，敬請讀者批評指正。
全國化工高職儀電專業委員會
2011年7月

《變頻調速技術及應用》—— 掌握現代工業核心驅動力的指南 在當今飛速發展的工業時代，效率、節能和精準控製已成為衡量企業競爭力的關鍵指標。電力驅動係統作為工業生産的“心髒”，其性能的提升直接關係到整體生産的智能化水平和經濟效益。《變頻調速技術及應用》一書，正是為瞭滿足這一時代需求而誕生的，它深入淺齣地剖析瞭變頻調速這一革命性技術的原理、發展脈絡、核心器件、控製策略以及在各行各業的廣泛應用，旨在為廣大工程師、技術人員、科研工作者及相關專業學生提供一本全麵、係統、實用的學習和參考資料。 本書內容之詳實，覆蓋麵之廣，力求為讀者構建一個完整的變頻調速技術知識體係。我們將從最基礎的電力電子器件入手，逐步深入到復雜的控製算法和係統集成。 第一篇：變頻調速技術基礎理論 本篇將為讀者打下堅實的理論基礎，理解變頻調速的“為什麼”和“怎麼樣”。 第一章 交流電動機基本原理迴顧： 在深入探討變頻調速之前，我們首先迴顧異步電動機和同步電動機的基本結構、工作原理、電磁特性以及恒轉矩、恒功率等運行特性。這部分內容旨在梳理讀者已有的知識，為後續章節的學習鋪平道路。我們將重點關注電磁感應、磁場分布、轉矩産生機製等核心概念，並簡要介紹不同類型交流電動機的優缺點。 第二章 變頻調速的必要性與優勢： 為什麼需要變頻調速？本章將詳細闡述傳統恒速驅動方式的局限性，例如能源的浪費、工藝控製的精度不足、機械磨損加劇等。在此基礎上，我們將深入分析變頻調速帶來的顯著優勢，包括： 節能降耗： 通過改變電動機轉速來匹配負載需求，避免“大馬拉小車”現象，從而實現可觀的能源節約。我們將通過算例分析，量化變頻調速在不同負載下的節能效果。 工藝精度提升： 精確控製電動機的轉速，使得生産過程更加穩定、可控，提高産品質量和閤格率。例如，在紡織、造紙等行業，精確的轉速控製是保證産品性能的關鍵。 平滑啓動與軟停止： 變頻器可以實現電動機的平滑啓動，避免對電網和機械傳動係統的衝擊，延長設備壽命；軟停止功能則能有效避免負載因慣性帶來的衝擊。 運行平穩，噪音降低： 變頻器通過改變輸齣頻率和電壓，使電動機運行更加平穩，有效降低噪音汙染，改善工作環境。 功能集成與智能化： 變頻器集成瞭多種保護功能，並可與上位控製係統（如PLC、DCS）進行通信，實現遠程監控和自動化控製。 第三章 變頻器的基本構成與工作原理： 本章是本書的核心，將詳細解析變頻器的內部結構和工作流程。我們將從最經典的電壓型脈寬調製（PWM）變頻器入手，剖析其“三相橋式整流—直流儲能—逆變”的基本結構。 整流單元： 介紹不可控整流（如二極管橋）和可控整流（如晶閘管整流）在變頻器中的應用，以及它們對輸入電流諧波的影響。 直流環節： 詳細講解濾波電容器的作用，其對直流電壓的平滑作用以及對動態響應的影響。同時，討論儲能電抗器的作用。 逆變單元： 這是實現頻率和電壓變換的關鍵。我們將重點介紹IGBT（絕緣柵雙極晶體管）、IGCT（集成門極換流晶閘管）等電力電子開關器件的特性及其在逆變電路中的應用。詳細講解PWM（脈寬調製）技術，包括SPWM（正弦脈寬調製）、parvecWM（三角載波脈寬調製）等，闡述如何通過控製開關器件的通斷來實現輸齣電壓和頻率的可變。 控製單元： 介紹變頻器的核心控製電路，包括微處理器、信號處理電路、驅動電路等，它們負責接收控製指令，生成PWM信號，並實現各種保護功能。 第四章 變頻器的主流拓撲與技術演進： 隨著技術的發展，變頻器的拓撲結構也在不斷演進。本章將介紹不同類型的變頻器拓撲： 電壓型變頻器（VSI）： 重點講解上述的經典結構。 電流型變頻器（CSI）： 介紹其工作原理，並與電壓型變頻器進行對比，分析各自的優缺點。 多電平變頻器： 針對高壓大功率應用，介紹NPC（三電平）、多電平PWM等拓撲，分析其在降低電壓應力、減少諧波方麵的優勢。 模塊化多電平變頻器（MMC）： 介紹其最新發展，在特高壓輸電、新能源接入等領域的巨大潛力。 其他新型拓撲： 簡要介紹如兩電平、三電平等變頻器在特定場景的應用。 技術演進趨勢： 展望變頻器在集成度、智能化、效率、功率密度等方麵的發展方嚮。 第二篇：變頻調速的核心控製策略 有瞭變頻器的基本原理，如何讓它精準地控製電動機，滿足各種復雜工況的需求，是本篇的核心內容。 第五章 電壓/頻率（V/f）恒定控製： 這是最基本、最常見的開環控製方式。本章將詳細闡述V/f比值恒定的原理，以及如何根據負載特性調整V/f麯綫。我們將分析其在簡單負載下的適用性，並指齣其在低速或重載工況下的不足。 第六章 矢量控製（Field-Oriented Control, FOC）： 矢量控製是變頻調速技術的一大飛躍，它將交流電動機的控製提升到瞭直流電動機的水平。本章將深入剖析矢量控製的理論基礎： 坐標變換： 詳細講解Clarke變換、Park變換，如何將三相時變定子電流分解為轉子磁鏈和電磁轉矩的兩個正交分量。 磁場定嚮： 解釋如何通過控製這兩個分量，獨立地控製電動機的磁場和轉矩，從而實現類似直流電動機的精確控製。 無速度傳感器矢量控製（SVC）與有速度傳感器矢量控製（FOC）： 介紹兩種實現方式的原理、優缺點及適用範圍。 矢量控製的實現： 詳細講解控製框圖，包括電流環、速度環的設計，以及如何生成PWM信號。 第七章 直接轉矩控製（Direct Torque Control, DTC）： DTC是另一種先進的控製策略，其特點是響應速度快、結構簡單。本章將詳細介紹： 基本原理： 講解如何利用定子磁鏈觀測器直接估計定子磁鏈和轉矩，並直接控製它們的變化。 查找錶控製： 介紹DTC控製中基於磁鏈誤差和轉矩誤差的查找錶，以及如何通過開關矢量快速改變磁鏈和轉矩。 DTC的優缺點： 對比矢量控製，分析DTC的優勢（響應快、無需編碼器）和劣勢（轉矩波動、諧波）。 第八章 其他先進控製策略： 除瞭V/f、矢量控製和DTC，本章還將介紹其他一些重要的控製策略： 模糊邏輯控製： 介紹模糊邏輯在變頻器控製中的應用，如何利用模糊規則進行自適應控製。 神經網絡控製： 探討如何利用神經網絡實現自學習和自適應控製，提高控製性能。 模型預測控製（MPC）： 介紹MPC的原理，如何在有限的預測時域內優化控製輸齣，以達到更好的性能。 伺服控製技術： 簡要介紹變頻器在伺服係統中的應用，以及與傳統伺服驅動的對比。 第三篇：變頻調速器的設計與選型 本篇將從工程實踐的角度齣發，指導讀者如何選擇和配置最適閤自身需求的變頻器。 第九章 變頻器的選型原則： 這是一個至關重要的環節，錯誤的選型將導緻設備無法正常運行甚至損壞。我們將從以下幾個方麵進行詳細闡述： 電源要求： 供電電壓、相數、頻率等。 電機參數： 電機功率、額定電壓、額定電流、額定轉速、功率因數、絕緣等級等。 負載特性： 恒轉矩、風機/水泵（平方轉矩）、恒功率等，以及負載的啓動轉矩、運行轉矩、慣量等。 運行環境： 溫度、濕度、海拔、防護等級（IP等級）、防爆要求等。 控製精度與動態響應要求： 需要多高的調速精度，響應速度要求如何。 經濟性考量： 初始投資、運行成本、能耗等。 特殊功能需求： 如製動、再生製動、多機聯動、同步運行、定位控製等。 第十章 變頻器的安裝與調試： 規範的安裝和調試是保證變頻器長期穩定運行的基礎。 安裝環境要求： 布綫規範、通風散熱、電磁兼容（EMC）等。 接綫注意事項： 電源綫、電機綫、控製信號綫、接地等。 基本參數設置： 電機參數辨識、頻率設置、加減速時間設置、保護參數設置等。 調試步驟與常見問題排除： 詳細介紹從空載到帶載的調試流程，以及可能遇到的問題及其解決方法，例如過載、過壓、欠壓、堵轉等。 第十一章 變頻器常見故障分析與維護： 即使是最高質量的設備，也可能齣現故障。本章將聚焦於變頻器的常見故障現象、原因分析和維修方法。 報警代碼解讀： 常見報警代碼的含義及對應的處理措施。 硬件故障： 如電源模塊、逆變模塊、控製闆等故障的判斷與更換。 軟件故障： 參數設置錯誤、程序衝突等。 日常維護與預防性保養： 清潔、檢查、緊固等，延長設備使用壽命。 第四篇：變頻調速技術的應用領域 變頻調速技術早已滲透到國民經濟的各個領域，本篇將通過大量實際案例，展現其強大的應用價值。 第十二章 工業製造領域： 冶金行業： 軋鋼機、捲揚機、風機、水泵的調速控製，提高生産效率和産品質量。 化工行業： 反應釜、計量泵、風機、壓縮機的精確控製，保障工藝流程的穩定性和安全性。 建材行業： 水泥生産綫中的破碎機、磨機、風機、皮帶輸送機的節能與提效。 電力行業： 火力發電廠的送風機、引風機、給水泵的節能改造，實現顯著的經濟效益。 橡塑行業： 擠齣機、注塑機、壓延機的精確速度控製，提升産品一緻性。 印刷包裝行業： 印刷機、包裝機的速度同步與精確定位。 第十三章 交通運輸領域： 軌道交通： 電動列車的牽引控製，地鐵、有軌電車的能量再生與製動。 汽車工業： 電動汽車的電機驅動與能量管理。 起重運輸： 港口碼頭、倉庫內的起重機、輸送帶的平穩高效運行。 第十四章 基礎設施與公共事業： 供水與排水： 水泵的恒壓供水，實現節能和管網壓力穩定。 中央空調係統： 風機盤管、水泵、冷卻塔的風機調速，實現舒適節能的室內環境。 電梯行業： 電梯的平穩運行、舒適的乘坐體驗以及能量再生。 水處理行業： 曝氣風機、汙泥泵的精確控製，提高處理效率。 第十五章 新能源與節能改造： 風力發電： 風力發電機組的變槳控製和偏航控製，最大化能量捕獲。 太陽能發電： 太陽能光伏逆變器的最大功率點跟蹤（MPPT）控製。 節能改造項目： 針對老舊設備進行變頻改造，實現顯著的節能降耗。 第十六章 綜閤應用與發展趨勢： 多機聯動與同步控製： 講解如何通過變頻器實現多颱電動機的協同工作，如造紙機、印染機等。 網絡化與智能化： 變頻器與工業以太網、現場總綫（如Profinet, EtherNet/IP, Modbus TCP/IP）的集成，實現更高級彆的自動化和信息化。 工業4.0背景下的變頻器： 探討變頻器在智能製造中的角色，如預測性維護、遠程診斷等。 電力電子技術的進步對變頻器未來發展的影響： 如寬禁帶半導體（SiC, GaN）的應用，將帶來更高效率、更小體積、更高耐壓的變頻器。 附錄 國內外知名變頻器品牌介紹 常用術語匯編 相關國傢標準與行業規範 《變頻調速技術及應用》一書，力求做到內容全麵、結構清晰、講解透徹、圖文並茂。書中不僅有理論的深度，更有實踐的廣度，通過大量圖錶、原理圖、電路圖、實際應用案例和操作指導，幫助讀者將所學知識轉化為實際能力。無論您是初學者，還是資深工程師，都能從中受益匪淺，深刻理解並熟練掌握變頻調速這一現代工業不可或缺的核心技術，為推動工業自動化和智能化進程貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

我是一名高校電氣工程專業的學生，在學習過程中，變頻調速技術是課程中的重要組成部分。我之前閱讀過一些變頻調速方麵的教材，但總覺得不夠深入，或者案例不夠豐富。這本書的齣現，恰好彌補瞭我的這一需求。它不僅對變頻調速的核心技術進行瞭深入的剖析，還提供瞭大量不同行業、不同場景下的應用實例，比如在化工、冶金、紡織、電力等領域。這些豐富的案例讓我能夠看到變頻調速技術是如何在實際生産中發揮巨大作用的，也為我將來從事相關領域的研發工作提供瞭重要的參考。此外，書中對最新變頻調速技術的發展趨勢和未來展望的介紹，也讓我對這個領域有瞭更宏觀的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常吸引人，采用瞭一種現代、簡潔的風格，搭配深邃的藍色背景，給人一種專業而又充滿科技感的感覺。封麵上“變頻調速技術及應用”幾個大字清晰醒目，字體選擇也比較大氣，配閤下方細小的副標題，整體視覺效果非常不錯，很容易在琳琅滿目的圖書中脫穎而齣。我是在一次技術書展上偶然注意到它的，當時就被這個封麵設計吸引瞭，忍不住拿起來翻閱瞭一下。封底的文字也很簡潔扼要，介紹瞭本書的主要內容和目標讀者，讓我對這本書的內容有瞭一個初步的瞭解，感覺很符閤我近期學習的需求。總的來說，這本書從外觀設計上就給我留下瞭深刻的良好印象，讓我對接下來的閱讀內容充滿瞭期待。

評分☆☆☆☆☆

我是一名剛入行不久的電氣工程師，在工作中經常接觸到各種電機和驅動設備，其中變頻器是必不可少的一部分。我一直在尋找一本能夠係統梳理變頻調速技術基礎理論，並結閤實際應用案例的書籍。在翻閱瞭這本書的目錄後，我發現它的章節安排非常閤理，從變頻調速的基本原理講起，逐步深入到各種變頻器的類型、控製方法、選型原則，以及在不同行業的具體應用。特彆是它對一些常見問題的分析和解決方法的介紹，讓我覺得非常實用。我尤其關注書中關於如何根據具體工況選擇閤適的變頻器，以及如何進行現場調試和故障診斷的部分，這些內容對於提升我的實際操作能力非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受就是它的實用性非常強。作者在書中花瞭大量篇幅介紹變頻器的選型、安裝、調試以及常見故障的處理方法。這些內容都是我們在實際工作中經常會遇到的問題。書中提供瞭一些實用的計算公式和經驗公式，以及一些 troubleshooting 的技巧，對於一綫工程師來說，非常有參考價值。我尤其喜歡書中對不同類型變頻器在性能、成本、維護等方麵的比較分析，這有助於我們做齣更明智的選擇。此外，書中還提到瞭與變頻器相關的其他技術，如PLC控製、上位機監控等，這些都能夠幫助我們構建完整的自動化係統。總而言之，這是一本集理論、實踐、應用為一體的優質技術書籍。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常嚴謹，但也足夠通俗易懂。作者在闡述復雜的變頻調速原理時，並沒有使用過於晦澀難懂的專業術語，而是通過清晰的邏輯和圖文並茂的方式進行講解。我特彆喜歡書中穿插的大量圖錶和示意圖，這些圖形化的信息能夠幫助我更直觀地理解抽象的技術概念。例如，在講解PWM控製原理時，書中給齣的波形圖就比純文字描述要清晰得多。而且，作者在講解過程中，還會適時地引用一些實際工程中的案例，讓我能夠將理論知識與實際應用聯係起來，更好地理解技術在實際生産中的價值。這種理論與實踐相結閤的講解方式，對於像我這樣希望將書本知識轉化為實際工作能力的讀者來說，非常有益。