變頻技術 9787122116000 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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付蘭芳，張憲 著

圖書標籤:

• 變頻技術
• 電力電子
• 電機控製
• 工業自動化
• 電力拖動
• 開關電源
• PWM
• 調速
• 節能
• 電子技術

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122116000

商品編碼：29691059935

包裝：平裝

齣版時間：2011-10-01

基本信息

書名:變頻技術

：29.00元

售價：19.7元,便宜9.3元,摺扣67

作者:付蘭芳,張憲

齣版社：化學工業齣版社

齣版日期：2011-10-01

ISBN：9787122116000

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

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編輯推薦

內容提要

　　《變頻技術》內容包括變頻調速技術基礎、變頻技術基礎電路、脈寬調製（PnH）技術、變頻器的構成與選定、變頻器的控製方式、通用變頻器、專用變頻器、變頻器的應用、變頻器與電磁乾擾等。通過《變頻技術》的學習，讀者可較全麵地掌握變頻技術的基本理論和基本分析方法，並瞭解變頻器的特性和應用。

　　《變頻技術》可供廣大工程技術人員、電氣技師和維修電工使用，也可作為大、院校相關專業的教材使用。

目錄

第1章 變頻調速技術基礎
　1.1 電動機的調速
　　1.1.1 三相異步電動機
　　1.1.2 異步電動機的調速
　1.2 常用電力電子器件
　　1.2.1 晶閘管
　　1.2.2 門極可關斷晶閘管
　　1.2.3 雙極型功率晶體管（GTR）
　　1.2.4 電力場效應晶體管
　　1.2.5 絕緣門極雙極型晶體管
　　1.2.6 新型電力電子器件
第2章 變頻技術基礎電路
　2.1 整流電路
　　2.1.1 單相整流電路
　　2.1.2 單相橋式整流電路
　　2.1.3 三相整流電路
　2.2 斬波電路
　　2.2.1 基本斬波電路
　　2.2.2 復閤斬波電路和多相多重斬波電路
　2.3 逆變電路
　　2.3.1 逆變電路的工作原理和分類
　　2.3.2 電壓型逆變電路
　　2.3.3 電流型逆變電路
　　2.3.4 復閤型逆變電路
第3章 脈寬調製（PWM）技術
　3.1 PWM技術的基本原理
　　3.1.1 PWM技術的基本原理
　　3.1.2 正弦波脈寬調製（SPWM）
　3.2 SPWM的實現
　　3.2.1 調製法
　　3.2.2 規則采樣法
　3.3 SPWM逆變器及其控製
　　3.3.1 SPWM逆變器及其控製模式
　　3.3.2 PWM跟蹤控製法
　　3.3.3 PWM專用芯片與微處理器
　3.4 空間電壓矢量SVPWM
第4章 變頻器的構成與選定
　4.1 變頻器的分類
　4.2 變頻器的主電路
　　4.2.1 交-直-交變頻器
　　4.2.2 交-交變頻器
　4.3 變頻器控製電路
　　4.3.1 變頻器的主控電路
　　4.3.2 變頻器的驅動、檢測和保護電路
　　4.3.3 操作麵闆、電源及外部端子
　4.4 變頻器的選定
　　4.4.1 變頻器型號的選擇
　　4.4.2 變頻器容量的選擇
　4.5 變頻器的外圍設備的選用
第5章 變頻器的控製方式
　5.1 壓頻V/F控製
　　5.1.1 V/F控製的基本原理
　　5.1.2 恒轉矩調速和恒功率調速
　　5.1.3 變壓變頻實現方式
　　5.1.4 數字控製V/F變壓變頻調速係統
　5.2 轉差頻率SF控製
　　5.2.1 轉差頻率控製的基本原理
　　5.2.2 轉差頻率控製的變壓變頻調速係統
　5.3 矢量（VC）控製
　　5.3.1 矢量控製的原理和應用範圍
　　5.3.2 基於轉差頻率控製的矢量控製方式
　　5.3.3 無速度傳感器的矢量控製方式
　　5.3.4 矢量控製的特點
　5.4 直接轉矩控製
　　5.4.1 直接轉矩控製係統的原理和特點
　　5.4.2 直接轉矩控製變頻調速係統
　　5.4.3 控製方式的比較
第6章 通用變頻器
　6.1 通用變頻器的標準規格指標
　　6.1.1 通用變頻器的型號及公共技術規範
　　6.1.2 額定輸入、輸齣參數
　　6.1.3 通用變頻器控製特性
　　6.1.4 通用變頻器轉矩控製參數
　　6.1.5 運行參數
　　6.1.6 顯示功能參數
　　6.1.7 通用變頻器的製動轉矩、防護及保護
　6.2 通用變頻器端子功能及接綫
　　6.2.1 總接綫圖
　　6.2.2 變頻器主電路端子
　　6.2.3 變頻器控製電路的端子
　6.3 常見通用變頻器簡介
　　6.3.1 西門子通用變頻器
　　6.3.2 ABB通用變頻器
　　6.3.3 颱安通用變頻器
　　6.3.4 富士通用變頻器
第7章 專用變頻器
　7.1 電梯專用變頻器
　　7.1.1 電梯拖動係統的基本構成和工作過程
　　7.1.2 電梯變頻調速電路
　　7.1.3 富士FRENICLIFT電梯專用變頻器
　7.2 變頻空調專用變頻器
　　7.2.1 變頻空調的特點
　　7.2.2 傢用變頻空調結構與控製原理
　　7.2.3 變頻空調專用功率模塊
　7.3 水泵專用變頻器
　　7.3.1 泵類負載的特性
　　7.3.2 泵類專用變頻器選擇要點
　　7.3.3 泵專用（二次方遞減轉矩負載用）變頻器富士FRENICVP係列
　　7.3.4 變頻恒壓供水
　7.4 注塑機專用變頻器
　　7.4.1 注塑機工作原理
　　7.4.2 注塑機變頻器控製應用特點及效果
　　7.4.3 注塑機專用變頻器SB61Z
第8章 變頻器的應用
　8.1 變頻器在起重機械中的應用
　　8.1.1 橋式起重機械
　　8.1.2 變頻器在起重設備中的應用
　　8.1.3 變頻器在起重機中的應用實例分析
　8.2 變頻器在風機控製中的應用
　　8.2.1 風機負載的機械特性
　　8.2.2 變頻器的設置
　　8.2.3 風機變頻調速係統電路組成
第9章 變頻器與電磁乾擾
　9.1 電磁乾擾源
　　9.1.1 變頻器主要電磁乾擾的類型
　　9.1.2 諧波和電磁輻射的主要危害
　9.2 電磁乾擾的途徑與傳導乾擾的機理
　　9.2.1 電磁乾擾的途徑
　　9.2.2 PWM變頻器的傳導乾擾機理
　9.3 變頻器的抗乾擾措施
　　9.3.1 抑製乾擾源
　　9.3.2 切斷乾擾途徑
　　9.3.3 保護敏感電路
主要參考文獻

作者介紹

文摘

序言

變頻技術 概述 《變頻技術》一書深入探討瞭電力電子技術領域的核心內容——變頻技術。本書旨在為讀者提供一個全麵、係統且深入的理論基礎和實踐指導，涵蓋瞭變頻器的工作原理、分類、控製策略、典型應用以及最新的發展趨勢。從基礎的電力電子器件到復雜的控製算法，再到實際工程中的疑難雜癥，本書都進行瞭細緻的講解，力求讓讀者能夠透徹理解變頻技術的精髓，並將其應用於實際工作中。 第一部分：變頻技術基礎 本部分將從最基礎的概念齣發，為讀者建立起對變頻技術的宏觀認識。 電力電子器件基礎 二極管與晶閘管：詳細介紹二極管和晶閘管的基本工作原理、特性參數、觸發方式以及在電力電子電路中的基本應用。重點講解不同類型二極管（如整流二極管、快恢復二極管、肖特基二極管）和晶閘管（如普通晶閘管、雙嚮晶閘管、門極可關斷晶閘管 GTO）的結構、導通和關斷條件、損耗特性等。 功率晶體管：深入剖析功率MOSFET、IGBT、BJT等功率晶體管的結構、工作原理、驅動電路設計、開關特性、損耗分析以及選擇要點。特彆強調IGBT在現代變頻器中的重要地位，並對比其與MOSFET和BJT的優劣。 電力電子器件的保護：講解如何對電力電子器件進行過電壓、過電流、過熱等保護，包括緩衝電路、續流二極管、過流保護電路、散熱設計等。 整流與濾波電路 不可控整流：介紹單相和三相不可控整流電路的工作原理、輸齣電壓電流波形、紋波係數以及適用範圍。 可控整流：詳細講解可控整流電路（如單相和三相全控橋）的工作原理、觸發控製、輸齣電壓電流特性、功率因數以及在變頻器中的作用。 濾波電路：闡述濾波電路（如電感濾波、電容濾波、LC濾波、有源濾波）的設計原則、參數選擇以及對輸齣波形的影響。重點分析不同濾波器對降低紋波、提高輸齣電壓質量的作用。 逆變電路基礎 SPWM（空間矢量脈寬調製）：詳細介紹SPWM的原理，包括載波信號、三角波、空間矢量概念、扇區劃分、矢量閤成以及如何生成PWM信號。重點分析不同SPWM策略（如標準SPWM、改進SPWM）的優缺點。 SVM（空間矢量調製）：深入講解SVM的原理，包括電壓空間矢量、基本矢量、零矢量、閤成矢量以及如何通過矢量組閤實現任意輸齣電壓。對比SVM與SPWM的差異，強調SVM在三相逆變器中的優勢。 逆變電路的拓撲結構：介紹常見的逆變電路拓撲，如單相橋式逆變器、三相橋式逆變器、多電平逆變器（如NPC、MMC）等，分析其工作原理、優缺點及應用場景。 第二部分：變頻器核心技術 本部分將聚焦變頻器的核心技術，深入剖析其實現原理和控製策略。 變頻器的基本結構與工作原理 主電路：詳細解析變頻器的主電路組成，包括整流單元、直流中間環節（儲能電容/電感）、逆變單元。分析各單元的功能和相互配閤。 控製電路：介紹控製電路的功能，包括微處理器、信號處理單元、驅動單元、保護單元等。闡述控製電路如何接收指令、處理信號、生成PWM波並驅動功率器件。 變頻器的分類：根據不同的分類標準，如電源類型（電壓源型 VSI、電流源型 CSI）、控製方式（V/f控製、矢量控製、直接轉矩控製 DTC）、應用領域等，對變頻器進行詳細分類和介紹。 控製策略詳解 V/f（壓頻）控製：闡述V/f控製的基本原理，即通過保持電壓與頻率的比例恒定來控製電機的輸齣轉矩。分析其適用範圍、優缺點以及在簡單應用中的有效性。 矢量控製（Field-Oriented Control, FOC）： 基本原理：深入講解矢量控製的核心思想，即將三相交流電機的定子電流矢量解耦，轉化為直流分量的磁場電流和轉矩電流，從而實現對電機磁場和轉矩的獨立控製。 坐標變換：詳細介紹Clarke變換、Park變換等坐標變換的數學原理，以及如何從三相靜止坐標係（abc）變換到兩相靜止坐標係（αβ）再到兩相同步鏇轉坐標係（dq）。 控製結構：解析矢量控製的閉環控製結構，包括速度環、電流環，以及PI調節器的設計與整定。 滑模控製：介紹滑模控製在矢量控製中的應用，以及其提高係統動態響應和魯棒性的優勢。 傳感器反饋：討論無速度傳感器的矢量控製（Sensorless Vector Control）技術，以及其通過模型反推或觀測器估計轉速的方法。 直接轉矩控製（Direct Torque Control, DTC）： 原理：闡述DTC的直接控製思想，即直接根據電機的磁鏈和轉矩誤差，選擇閤適的逆變器開關模式，從而直接控製電機的磁鏈幅值和轉矩。 轉矩和磁鏈估計：講解如何從電機電壓和電流估算電機的磁鏈和轉矩。 滯環比較器：分析滯環比較器在DTC中的作用，以及如何通過調整滯環帶寬來平衡動態性能和開關損耗。 開關模式選擇：介紹DTC的開關模式錶，以及不同模式下逆變器輸齣電壓矢量對電機轉矩和磁鏈的影響。 優勢與劣勢：對比DTC與矢量控製的優缺點，強調DTC的快速動態響應和結構簡單的特點。 變頻器的保護與可靠性 過電壓、欠電壓保護：分析變頻器直流母綫過壓和欠壓的原因及保護措施。 過電流保護：講解變頻器內部過電流、電機過載、短路等電流保護機製。 過熱保護：闡述變頻器內部各部件（如IGBT、散熱器）的溫度監測與過熱保護。 接地保護：分析變頻器的接地要求以及接地故障的檢測與保護。 其他保護功能：如堵轉保護、失速保護、外部故障輸入等。 可靠性設計：討論變頻器在元器件選擇、散熱設計、電磁兼容（EMC）等方麵的可靠性設計考慮。 第三部分：變頻器的應用與發展 本部分將從實際應用場景齣發，探討變頻器的廣泛應用以及未來的發展方嚮。 變頻器在各行業的典型應用 工業自動化： 電機調速：詳細介紹變頻器在風機、水泵、空壓機、輸送帶、起重機等設備上的調速應用，分析其節能效果和性能提升。 位置控製與精密運動：講解變頻器在伺服係統、數控機床、自動化生産綫中的應用，以及如何通過閉環控製實現高精度定位和運動控製。 交通運輸： 電動汽車與混閤動力汽車：介紹變頻器在電動車驅動係統中的關鍵作用，包括電機控製、能量迴收等。 軌道交通：分析變頻器在地鐵、高鐵等軌道交通車輛上的牽引與製動應用。 新能源領域： 風力發電：講解變頻器在風力發電機組中的應用，如何將風能轉化為電能並網。 太陽能發電：介紹光伏逆變器的工作原理，以及如何將太陽能電池闆産生的直流電轉換為交流電。 樓宇自動化： 電梯控製：分析變頻器在電梯曳引機控製中的應用，如何實現平穩起停、節能運行。 HVAC係統：講解變頻器在中央空調、新風係統等中的應用，如何根據負荷變化進行精確控製。 變頻器的先進技術與發展趨勢 新型電力電子器件：介紹SiC（碳化矽）、GaN（氮化鎵）等寬禁帶半導體器件在變頻器中的應用前景，以及其高耐壓、高頻率、低損耗的優勢。 多電平技術：深入探討多電平逆變器（如NPC、MMC）在提高電壓等級、降低諧波、提高輸齣波形質量方麵的優勢，以及其在高壓大功率變頻器中的應用。 智能化與網絡化： 故障診斷與預測性維護：介紹利用大數據、人工智能等技術對變頻器進行智能故障診斷和預測性維護。 通信接口與遠程監控：闡述變頻器通信接口（如Modbus、Profinet）的應用，以及如何實現遠程監控和參數設置。 集成化與模塊化設計：分析變頻器集成化、模塊化設計的趨勢，如何提高産品性能、降低成本和方便維護。 能量迴饋與能量管理：介紹變頻器的能量迴饋功能，如何將電機負載側産生的能量迴饋給電網，實現節能。並探討變頻器在整體能源管理係統中的作用。 高頻化與小型化：分析變頻器嚮高頻化、小型化發展的趨勢，以及如何通過優化設計和新材料實現這一目標。 結論 《變頻技術》一書通過係統而深入的講解，為讀者提供瞭理解和掌握變頻技術的完整知識體係。從基礎的電力電子器件到復雜的控製算法，再到前沿的應用技術和發展趨勢，本書都進行瞭詳盡的闡述。本書適閤於電氣工程、自動化、電力電子等相關專業的學生、研究人員，以及從事變頻器設計、應用、維護的工程師，是他們瞭解和掌握變頻技術不可多得的參考資料。通過閱讀本書，讀者將能夠深刻理解變頻器的工作原理，掌握各種控製策略的精髓，並能夠將其有效應用於實際工程中，為工業自動化、能源效率提升以及可持續發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

我是一個習慣從“故障排除”的角度來學習新技術的工程師，所以對於任何技術書籍中“異常處理”和“魯棒性設計”的討論都抱有極大的期待。這本書在介紹完理想狀態下的變頻器控製後，緊接著就進入瞭一個非常實用的篇章，詳細剖析瞭過壓、欠壓、電流限製失效以及如何應對電網諧波乾擾等實際工況下的對策。作者在這裏展現齣的不僅僅是理論傢的嚴謹，更是現場工程師的智慧。他用非常口語化但又不失專業性的語言描述瞭如何通過軟件算法來抑製開關器件的dv/dt應力，以及如何設計更穩健的死區時間補償策略以減少低速運行時輸齣波形的畸變。其中關於IGBT驅動電路的保護機製那一節，提供瞭幾個不同廠商的實際應用案例的電路截圖和參數設置建議，這比任何純理論的講解都要來得實在有效。坦白地說，很多其他教材在講完“如何做”之後就戛然而止瞭，但這本書卻深入探討瞭“為什麼會失敗”以及“如何讓它更不容易失敗”，這種對可靠性的執著追求，使得這本書的價值倍增，已經超越瞭單純的技術參考書的範疇，更像是一本厚重的工程實踐手冊。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計初見便抓住瞭我的眼球，那是一種沉穩而又不失現代感的藍灰色調，配上清晰有力的字體，讓人立刻聯想到精密和專業。我是在一個技術論壇上偶然看到有人推薦這本書的，當時我正在為我手頭的一個老舊電機控製項目尋找更優化的解決方案，對傳統工頻驅動的效率瓶頸感到十分睏擾。翻開第一頁，作者的序言就如同老友般的坦誠，沒有故作高深的術語堆砌，而是直指當前工業界在能耗和控製精度上麵臨的痛點，讓人瞬間産生強烈的閱讀欲望。這本書的結構安排得極為巧妙，它沒有急於拋齣復雜的數學模型，而是先從電機的工作原理和能源效率的基礎概念入手，仿佛在為讀者鋪設一條堅實的知識地基。我特彆欣賞作者在介紹基本概念時所用的那些形象的比喻，比如將變頻器的脈衝寬度調製（PWM）類比成精確控製水流大小的水龍頭，一下子就將原本抽象的電子工程概念具象化瞭。我花瞭一個下午的時間研讀瞭前三章，已經對異步電機驅動的基本拓撲結構有瞭比以往更清晰的認識，這本書的講解深度和廣度都拿捏得恰到好處，絕非那種浮於錶麵的科普讀物，但又避免瞭純理論教材的枯燥。

評分☆☆☆☆☆

這本書的配套資源和作者的匠心獨運，讓我的學習體驗達到瞭一個全新的高度。我本來以為這隻是一本紙質書籍，但在書的扉頁和後記中，我驚喜地發現作者提供瞭一個在綫的代碼庫鏈接，裏麵包含瞭書中涉及到的部分關鍵算法（如SVPWM的查找錶和FOC的PI控製器參數整定實例）的MATLAB/Simulink模型和C語言僞代碼。這種“知行閤一”的教學方式，對於我們這些需要快速將理論轉化為可運行代碼的專業人士來說，簡直是雪中送炭。我下載瞭其中的一個基於STM32平颱的簡單方波驅動示例，雖然我還沒有時間完全移植到我的目標硬件上，但僅僅是瀏覽那些結構清晰的函數模塊和注釋，我就已經能感受到作者在構建這個教學體係時所付齣的巨大心力。更令人稱道的是，書中幾乎沒有齣現任何排印上的錯誤，頁邊距的留白恰到好處，使得閱讀時眼睛非常舒適，長時間閱讀也不會感到疲勞，這從側麵反映齣齣版社對這本專業書籍質量控製的嚴格標準。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容密度高得驚人，我通常閱讀技術書籍時習慣在關鍵概念旁做大量的批注，但這本書幾乎每一頁都有值得標記的重點。特彆是在深入到矢量控製（Field-Oriented Control, FOC）的部分時，我感受到瞭作者深厚的理論功底和豐富的工程實踐經驗。他沒有僅僅停留在經典的D-Q坐標變換的數學推導上，而是花瞭很大篇幅去討論實際應用中如何處理磁鏈觀測器的非綫性和參數辨識的難題。我記得其中有一章節專門詳細對比瞭基於滑模觀測器和基於卡爾曼濾波器的磁鏈估計方法的優劣，並給齣瞭具體的仿真結果作為佐證，這對於我這種偏嚮於嵌入式係統實現的人來說，簡直是如獲至寶。讀到這部分時，我不得不放慢速度，反復咀嚼每一個公式和推導步驟，甚至不得不翻齣我大學時的控製理論教材來復習一些基礎知識點，這說明這本書的起點是相當高的，它要求讀者有一定的預備知識，但迴報也是巨大的——它能幫你真正跨越理論與實踐之間的那道鴻溝。這本書的排版清晰，圖錶製作精良，尤其是那些復雜的電路拓撲圖和控製框圖，綫條流暢，邏輯一目瞭然，極大地減輕瞭閱讀的認知負荷。

評分☆☆☆☆☆

我是在一個準備升級現有生産綫控製係統的背景下開始閱讀這本《變頻技術》的。之前我們使用的是基於傳統V/f控製的舊式變頻器，性能平平，噪音大，控製響應慢。我的目標是引入先進的閉環控製來提高生産綫的柔性和産品一緻性。這本書在闡述瞭PID控製在速度環和電流環中的應用時，特彆強調瞭針對電機慣量變化的自適應整定方法，這正是我目前最頭疼的問題之一。作者沒有簡單地推薦某個固定的整定公式，而是提供瞭一個基於辨識齣電機參數後，通過查錶法和經驗公式相結閤的方式來初步確定PI參數，隨後再輔以在綫微調的實用流程。這種“先搭框架，後精細打磨”的思路，非常符閤復雜工程項目的迭代開發過程。閱讀過程中，我發現作者在引用前人研究成果時，標注得非常規範和詳盡，這使得我可以很容易地追溯到特定理論的原始齣處，體現瞭學術上的嚴謹性。這本書的價值不在於提供瞭一套一成不變的答案，而在於它教會瞭我如何係統性地、工程化地去解決變頻驅動領域內遇到的各種疑難雜癥，它更像是一本高級學徒的成長指南，而非一本簡單的教科書。