變頻調速技術及應用 王瑾,孫艷萍 9787122130853 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王瑾，孫艷萍 著

圖書標籤:

• 變頻調速
• 電機控製
• 電力電子
• 工業自動化
• 驅動技術
• 電能轉換
• 控製工程
• 王瑾
• 孫艷萍
• 9787122130853

店鋪： 書逸天下圖書專營店

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122130853

商品編碼：29380481013

包裝：平裝

齣版時間：2012-02-01

基本信息

書名：變頻調速技術及應用

定價：22.00元

作者：王瑾,孫艷萍

齣版社：化學工業齣版社

齣版日期：2012-02-01

ISBN：9787122130853

字數：254000

頁碼：158

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.259kg

編輯推薦

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內容提要

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　　本書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

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作者介紹

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文摘

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序言

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變頻調速技術的核心原理與關鍵應用領域深度解析 引言 變頻調速技術，作為現代電力電子與自動控製領域的一項重要創新，其核心在於通過改變交流電動機的供電頻率，從而實現電動機轉速的平穩、精確控製。這種技術的齣現，極大地突破瞭傳統固定頻率供電方式下的轉速限製，為工業生産、能源效率提升以及設備運行的柔性化提供瞭前所未有的可能性。它不僅僅是簡單的“變速”，更是一種對電機運行狀態進行優化管理的係統性解決方案。本篇內容旨在深入探討變頻調速技術的原理基礎，剖析其關鍵技術要素，並重點闡述其在眾多工業領域的廣泛而深入的應用，勾勒齣這項技術如何深刻地改變著現代工業的麵貌。 一、變頻調速技術的基本原理 變頻調速的核心在於對交流電動機的轉速進行有效控製。對於籠型感應電動機而言，其同步轉速（ns）與電源頻率（f）以及電機極對數（p）之間存在著一個基本的數學關係：ns = 60f / p（轉/分鍾）。在這個公式中，電源頻率（f）是直接影響電機轉速的最主要因素。變頻器正是通過改變供給電動機的電源頻率，來實現對電機轉速的調節。 從技術實現的角度來看，變頻調速器（VFD，Variable Frequency Drive），也稱為變頻器或變頻驅動器，是實現這一過程的關鍵設備。其基本工作原理可以分解為以下幾個核心環節： 1. 整流（Rectification）： 變頻器首先將輸入的交流電（通常為市電）轉換為直流電。這個過程通過整流橋完成，整流橋由多個二極管組成，將交流電的正負半周分彆轉換為脈動的直流電。 2. 濾波（Filtering）： 整流後的直流電是脈動的，為瞭獲得平滑的直流電壓，需要通過濾波電路進行處理。濾波電路通常由電容器和電感組成，其作用是濾除直流電中的紋波，使其趨於平滑。 3. 逆變（Inversion）： 這是變頻器最核心的部分，即將平滑的直流電重新轉換為頻率和電壓可變的交流電，供給電動機。逆變部分通常由大功率的半導體開關器件（如IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor）組成。通過精確控製這些開關器件的通斷時間，變頻器能夠生成不同頻率、不同幅值的脈衝寬度調製（PWM）信號，從而模擬齣所需的交流電波形。PWM技術是實現精確頻率和電壓控製的關鍵。 4. 控製係統（Control System）： 變頻器的“大腦”是其控製係統。它負責接收外部的控製信號（如速度指令、啓停信號等），並根據預設的算法，對逆變部分的開關器件進行調製，最終輸齣滿足要求的變頻電源。現代變頻器通常采用微處理器進行數字控製，具備強大的計算能力和靈活的控製策略。 二、變頻調速的主要控製方式 為瞭實現不同應用場景下的精確控製需求，變頻器發展齣瞭多種控製方式： 1. V/f（Voltage/Frequency）恒壓頻比控製： 這是最基礎、最簡單的變頻控製方式。其核心思想是在改變頻率的同時，也按比例地改變輸齣電壓，以保持恒定的V/f比值。這樣做是為瞭維持電動機的電磁轉矩基本不變。V/f控製結構簡單，成本較低，適用於對轉矩精度要求不高的場閤，如風機、水泵等。然而，在低頻運行時，由於磁通飽和效應，電機的轉矩會下降，同時高頻運行時，電壓可能會達到額定值，無法進一步提升速度。 2. 矢量控製（Vector Control）/轉子磁場定嚮控製（Field-Oriented Control, FOC）： 矢量控製是變頻調速技術的一項重大突破。它通過數學變換，將電動機的定子電流分解為與轉子磁場相關的勵磁分量（d軸分量）和與轉矩相關的轉矩分量（q軸分量）。通過獨立地控製這兩個分量，可以實現對電機轉矩的精確控製，就像直流電動機一樣。矢量控製分為有感矢量控製（需要安裝速度傳感器）和無感矢量控製（通過算法估算速度和轉子位置）。矢量控製的優點在於： 寬範圍的調速性能： 可以在更寬的頻率範圍內保持較高的轉矩輸齣。 動態響應速度快： 對速度和轉矩指令的變化反應迅速。 高精度控製： 能夠實現精確的速度和轉矩控製。 矢量控製廣泛應用於對轉速和轉矩精度要求極高的場閤，如捲繞機、拉絲機、電梯、數控機床等。 3. 直接轉矩控製（Direct Torque Control, DTC）： DTC是一種不依賴於速度傳感器，也不需要進行坐標變換的控製方法。它通過直接檢測電動機的磁鏈和轉矩，並根據預設的算法，選擇最優的電壓矢量來快速、直接地控製電機的轉矩和磁鏈。DTC的優點是具有極快的動態響應速度，尤其在低速大轉矩和零速運行狀態下錶現齣色。它通常用於對動態性能要求非常高的應用，如冶金設備、機器人等。 三、變頻調速技術的優勢與特點 變頻調速技術的應用帶來瞭諸多顯著的優勢： 1. 節能效果顯著： 對於風機、水泵等負載，其風量或流量與轉速近似呈綫性關係，而功率則與轉速的立方呈近似關係（P ∝ n³）。當負載需求降低時，通過降低轉速，可以實現巨大的節能。例如，將風機轉速降低20%，其功耗可降低近50%。這種節能效果是變頻調速技術最直接、最重要的經濟效益之一。 2. 提高生産效率與産品質量： 精確的速度控製使得生産過程更加穩定，可以根據工藝要求進行柔性調整，優化生産參數，從而提高産品閤格率，降低廢品率。例如，在紡織、造紙等行業，精確的速度控製是保證産品質量的關鍵。 3. 改善工藝過程： 變頻調速能夠實現平穩的加減速，避免瞭傳統的機械傳動方式可能造成的衝擊和振動，對設備壽命有益，同時也能改善産品的加工錶麵質量。 4. 降低機械損耗： 變頻調速取代瞭傳統的齒輪、皮帶等機械變速裝置，減少瞭機械傳動環節，從而降低瞭機械損耗，提高瞭整個係統的效率。 5. 實現柔性製造： 變頻調速與自動化控製係統的結閤，使得設備能夠快速響應生産指令的變化，適應多品種、小批量的生産模式，提高瞭生産綫的柔性化水平。 6. 減少噪音與汙染： 在某些應用中，降低電機轉速可以顯著降低設備運行産生的噪音。同時，減少能源消耗也間接減少瞭汙染物排放。 四、變頻調速技術的關鍵應用領域 變頻調速技術的應用範圍極其廣泛，幾乎覆蓋瞭所有需要電機驅動的工業領域： 1. 通用工業領域： 風機和水泵（HVAC）： 這是變頻器最廣泛的應用領域。在空調係統、供水係統、汙水處理係統等中，通過調節風機和水泵的轉速來匹配實際負載需求，實現節能。 傳送帶和輸送係統： 在倉儲、物流、食品加工等行業，用於精確控製物料的輸送速度，提高效率。 攪拌和混閤設備： 在化工、食品、製藥等行業，用於精確控製攪拌速度，保證物料的混閤效果。 2. 能源與電力行業： 發電廠： 用於調節鍋爐給水泵、送風機、引風機等的轉速，優化運行效率。 油田與天然氣： 用於驅動鑽井泵、抽油泵等，實現精確控製和節能。 電網： 用於電力設備的調速控製。 3. 冶金行業： 軋鋼機： 實現對軋輥轉速的精確控製，保證軋製精度和産品質量。 起重機和捲揚機： 用於實現重物的平穩起升和下降，提高操作安全性。 風機和泵： 應用於高爐風機、水循環泵等。 4. 造紙與紡織行業： 造紙機： 調節各輥筒的轉速，實現紙張生産過程的精確同步和質量控製。 紡織機械： 如絡筒機、織布機等，需要精確的速度控製來保證紗綫的均勻性和織物的質量。 5. 石油化工行業： 壓縮機： 用於驅動各種工藝壓縮機，根據生産負荷調節轉速，實現節能降耗。 泵類設備： 如輸送泵、循環泵等，實現精確流量控製。 6. 礦山與建材行業： 提升機： 用於礦井提升設備，保證安全高效的礦石和人員運輸。 破碎機和研磨機： 調節轉速以適應不同物料的加工需求。 水泥生産綫： 用於驅動各種泵、風機、輸送帶等。 7. 軌道交通： 電力機車和地鐵列車： 變頻牽引技術是現代電動列車的核心，能夠實現平穩的加速和製動，並實現能量迴饋。 8. 航空航天與國防工業： 在模擬試驗設備、精密機械驅動等方麵，對速度和轉矩的精度要求極高。 五、結論 變頻調速技術以其強大的功能和顯著的優勢，已經成為現代工業自動化和節能減排不可或缺的關鍵技術。從最初簡單的V/f控製到如今復雜的矢量控製和直接轉矩控製，技術的不斷進步推動著變頻器在性能、效率和智能化水平上不斷提升。它不僅優化瞭電機運行，更驅動著整個工業生産模式的革新，為實現更高效、更環保、更智能的工業未來奠定瞭堅實的基礎。隨著人工智能、物聯網等新技術的融閤，變頻調速技術必將在未來的工業應用中展現齣更廣闊的前景。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容廣度其實相當驚人，它不僅僅聚焦於電機驅動器本身，還穿插瞭大量關於電源輸入側的和諧波治理技術。有一章專門討論瞭如何設計前端PFC電路來滿足電網的諧波標準，這對於那些需要將設備齣口到對電能質量要求嚴格的國傢或地區的工程師來說，簡直是雪中送炭。作者對電磁兼容性（EMC）的章節也寫得非常到位，從PCB布局的布綫技巧到屏蔽層的選擇，都有詳細的規範和建議。我嘗試著根據書中的EMC章節指導我們實驗室的一個小型變頻器項目進行瞭改進，確實在抗乾擾測試中獲得瞭顯著提升。總的來說，這本書更像是一部詳盡的“工具大全”，涵蓋瞭從基礎理論到實際工程中可能遇到的各種技術挑戰的解決方案。它要求讀者投入大量的時間和精力進行係統學習，但一旦學完，你手中握著的將是一套非常全麵的、經得起考驗的專業知識體係，足以應對絕大多數中低壓變頻調速領域的實際問題。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的語言風格感到非常獨特，它保持瞭一種高度的客觀和中立，幾乎沒有使用任何帶有主觀色彩的形容詞來評價某項技術的優劣。所有的論述都基於性能指標和實驗數據。例如，在比較PWM調製策略時，書中沒有直接說A方法比B方法“好”，而是通過列舉載波比、諧波含量、開關損耗等多個維度的數據錶格，讓讀者自己去判斷在特定應用場景下哪種方法更具優勢。這種“讓數據說話”的處理方式，極大地增強瞭書中的說服力。不過，這種嚴謹性也帶來瞭一個小小的負麵效果：它使得全書讀起來有一種“冷硬感”。我希望能偶爾看到一些作者基於多年經驗的“過來人”的提醒，比如“在實際安裝時，要特彆注意散熱片與環境空氣流動的關係，否則理論計算的溫度會嚴重偏低”，這類帶有溫度的實踐經驗在書中相對稀缺，這使得本書在“從實驗室到工廠”的橋梁搭建上，稍顯單薄。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程，就像是跟一位經驗極其豐富但性格略顯嚴肅的老師在對話。老師知識淵博，但語速較快，不容許你有絲毫的走神。書中對各種保護電路和故障診斷機製的描述，可以說是極其詳盡。我尤其對其中關於過電流保護的響應速度和限流算法的對比分析印象深刻。作者不僅列齣瞭標準的保護閾值設定，還討論瞭在不同負載突變情況下，如何調整這些閾值的最優策略，這在實際生産綫上解決突發問題時，無疑是極為寶貴的經驗總結。然而，書中在圖錶的呈現上略顯不足，很多復雜的波形和拓撲結構，如果能配閤清晰的彩色圖示或者仿真截圖，理解起來會事半功倍。現在的很多插圖，雖然標注清晰，但由於是單色印刷，辨識度不高，我常常需要對照文字反復琢磨纔能確定哪個元器件連接到哪裏，這無疑拖慢瞭我的閱讀節奏。這讓人不禁感嘆，在如今這個視覺化時代，技術書籍在提升信息傳遞效率方麵，還有很大的優化空間。

評分☆☆☆☆☆

這本書的章節安排邏輯性很強，它沒有急於跳到最新的技術熱點，而是非常紮實地從基礎原理講起，這一點我非常欣賞。它花瞭大篇幅去迴顧瞭傳統電機控製的基本概念，這對於我這種跨界學習者來說，是至關重要的鋪墊。我記得有一章專門講解瞭采樣和量化對控製精度的影響，作者用瞭一個非常生動的例子，通過對比不同頻率的采樣率下輸齣波形的畸變程度，直觀地展示瞭數字控製中“時間”這個維度的重要性。書中對各種經典調速方法，比如V/f控製、轉差率控製，都進行瞭詳盡的剖析，而且不僅講瞭“怎麼做”，還深入探討瞭“為什麼這樣做效果最好”。這種宏觀到微觀的敘事結構，使得讀者在構建知識體係時，能夠有一個非常穩固的框架。遺憾的是，在談到當前工業界非常關注的磁場定嚮控製（FOC）時，內容略顯保守和理論化，缺乏足夠多的、貼近現代DSP或MCU平颱的具體實現代碼片段或硬件選型建議，讓我感覺這本書更像是一本高質量的“理論教材”，而非一本“工程實踐手冊”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計，說實話，有點讓人提不起精神。封麵那種老套的教科書風格，色彩搭配也比較沉悶，看起來就像是那種年代久遠的工程技術手冊。我本來是抱著學習新技術的期望打開它的，結果光是翻閱前幾頁，那種厚重的紙張質感和略顯模糊的印刷字體，就讓人感覺自己好像穿越迴瞭上個世紀末的圖書館。不過，拋開這些外在的不說，當我真正開始閱讀內容時，發現裏麵的理論推導部分確實是下足瞭功夫的。尤其是關於異步電機等效電路的分析那一塊，作者似乎非常堅持用最嚴謹的數學工具來闡述原理，大量的公式和推導過程，詳細到連一些看似微不足道的參數變化都給標注瞭齣來。對於那些追求底層原理、喜歡刨根問底的工程師來說，這可能是一個寶藏，因為你可以清晰地看到每一個結論是怎麼一步步得齣來的。但對於我這種更偏嚮應用、希望快速上手實踐的讀者來說，這種深度有時候反而成瞭一種負擔，讀起來需要極大的耐心和時間去消化那些復雜的數學符號，感覺像是做瞭一場艱苦的學術馬拉鬆，而不是一次愉快的知識汲取之旅。