变频器与步进.伺服驱动技术完全精通教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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向晓汉 著

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• 步进电机
• 伺服电机
• 电机驱动
• 工业控制
• 自动化
• 电力电子
• 运动控制
• 嵌入式系统
• 控制工程

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出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122224804

商品编码：23261890252

包装：平装

开本：16

出版时间：2015-02-01

内容介绍
基本信息

书名：	变频器与步进.伺服驱动技术WQ精通教程
作者：	向晓汉//宋昕	开本：
YJ：	58	页数：
现价：	见1；CY=CY部	出版时间	2015-03-01
书号：	9787122224804	印刷时间：
出版社：	化学工业出版社	版次：
商品类型：	正版图书	印次：

内容提要 作者简介 精彩导读 目录 D1章 电气传动和变频器基础
　1.1 电气传动概述
　1.2 交流调速基础
　1.3 变频器概述
　小结
　习题
D2章 变频器的工作原理
　2.1 电力电子器件
　2.2 变频器的变频原理
　2.3 变频器的主电路
　2.4 变频器的控制电路
　小结
　习题
D3章 通用变频器的常用功能
　3.1 频率控制功能
　3.2 U/F控制功能
　3.3 矢量控制功能
　3.4 运行控制与保护功能
　3.5 变频器的PID闭环控制功能
　小结
　习题
D4章 西门子变频器的技术应用
　4.1 西门子变频器的接线与参数设置
　4.2 西门子变频器的速度给定
　4.3 西门子变频器的正反转和制动控制
　4.4 西门子变频器应用实例
　小结
　习题
D5章 三菱变频器的技术应用
　5.1 三菱变频器的接线与参数设置
　5.2 三菱变频器的速度给定
　5.3 三菱变频器的正反转和制动控制
　5.4 三菱变频器的其他应用
　小结
　习题
D6章 变频器的常用电路
　6.1 变频器启动与正反转控制
　6.2 变频器并联控制电路
　6.3 变频器制动及保护控制电路
　6.4 工频-变频切换控制电路
　小结
　习题
D7章 变频器外围器件与变频器的选型
D8章 变频器常见故障分析与维护
D9章 步进驱动系统原理及应用
D10章 伺服系统及原理
D11章 伺服系统工程应用
参考文献
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《变频器与步进、伺服驱动技术完全精通教程》内容简介 本书旨在为读者提供一个系统、全面且深入的变频器、步进电机驱动器以及伺服驱动器技术学习平台。全书以“精通”为目标，通过循序渐进的讲解、详实的技术阐述和贴合实际的应用案例，帮助读者掌握这些核心的运动控制技术，并能够灵活应用于各种工业自动化场景。 第一篇：变频器技术精要 本篇将从变频器的基本原理出发，层层深入，剖析其核心技术和应用实践。 第一章：变频器基础理论与发展历程 1.1 直流环节的奥秘： 详细介绍变频器中整流、滤波、直流环节的组成及其工作原理。我们会探讨不同类型的整流电路（如全波整流、桥式整流）的优缺点，以及电容滤波和电感滤波在平滑直流电压方面的作用。特别会强调直流环节的稳定性和对变频器性能的影响。 1.2 逆变环节的艺术： 深入讲解逆变电路的工作原理，重点阐述IGBT、MOSFET等功率器件在其中的角色。我们将详细分析PWM（脉冲宽度调制）技术的不同调制方式，如SPWM（正弦脉宽调制）、向量控制中的SVM（空间向量调制）等，并解释它们如何生成可调频率和幅度的交流输出。 1.3 控制策略的演变： 回顾变频器控制策略的发展历程，从早期的V/f（电压/频率）控制，到后来的向量控制（磁场定向控制），再到更高级的直接转矩控制（DTC）等。每种控制方法的原理、特点、适用范围以及优缺点都将一一进行详尽的分析。 1.4 发展趋势展望： 探讨当前变频器技术的发展趋势，如更高集成度、更强的功能性（如内置PLC、通信模块）、更智能化的控制算法、以及在新能源、智能制造等领域的应用拓展。 第二章：V/f 控制原理与参数设置 2.1 V/f 控制的物理基础： 阐述V/f 控制的基本思想，即通过保持电压与频率之比恒定来控制电机的转速。解释为什么这种方法能够相对平稳地驱动感应电机。 2.2 基本参数详解： 详细讲解变频器中最基础、最关键的V/f 控制参数，包括额定频率、额定电压、最低运行频率、最高运行频率、起动频率、升/降频时间等。对于每个参数，都会解释其含义、设置原则以及对电机运行的影响。 2.3 加减速特性调整： 深入探讨如何通过调整升/降频时间、S型曲线等参数来优化电机的加减速过程，以满足不同负载需求，避免机械冲击。 2.4 实例分析： 提供具体的V/f 控制应用实例，如风机、水泵等恒转矩或变转矩负载的参数设置与调试过程。 第三章：向量控制（FOC）深入解析 3.1 矢量控制的理论基石： 详细讲解向量控制的核心思想，即通过数学变换（如Clarke变换、Park变换）将三相交流量转化为两相或一相的直流量，从而独立地控制电机的磁场和转矩。 3.2 磁场定向控制（FOC）： 重点分析磁场定向控制的原理，包括电流反馈、速度反馈、转子位置/速度估计等。我们将深入探讨各种转子位置/速度估计方法（如编码器、霍尔元件、无传感器估计）。 3.3 空间向量调制（SVM）： 详细讲解SVM技术，包括其工作原理、不同载波信号的选择以及如何生成PWM信号以实现精确的电压和频率控制。 3.4 向量控制的优势与应用： 分析向量控制相比V/f 控制的显著优势，如高启动转矩、宽调速范围、高精度等，并列举其在伺服电机、精密机械等领域的典型应用。 3.5 参数整定与调试： 指导读者如何对向量控制参数进行整定，包括PI参数的整定、死区补偿、惯量补偿等，以及在实际应用中遇到的常见问题及其解决方法。 第四章：变频器的其他高级功能与保护 4.1 恒压恒流控制： 介绍变频器如何在特定应用场景下实现恒压恒流输出，例如起重、卷绕等。 4.2 制动单元与制动电阻： 详细讲解制动单元和制动电阻的工作原理、选型以及在电机减速时的能量消耗与释放。 4.3 各种保护功能： 系统介绍变频器内置的各种保护功能，如过载保护、过压/欠压保护、过温保护、短路保护、接地保护、堵转保护等，并说明其设置和作用。 4.4 通信接口与网络： 讲解变频器常用的通信接口（如RS485、CANopen、EtherNet/IP等）及其在工业自动化网络中的应用，包括Modbus通信协议等。 4.5 节能技术与应用： 探讨变频器在节能方面的应用，如如何通过优化控制参数和利用节能模式来实现能源效率的提升。 第二篇：步进电机驱动技术精通 本篇将聚焦步进电机驱动器的原理、选型、接线与控制，帮助读者掌握步进电机系统的构建与优化。 第五章：步进电机原理与分类 5.1 步进电机的基本工作原理： 详细解释步进电机如何通过通电脉冲序列实现精确的步进运动，包括定子磁极、转子磁极的相互作用。 5.2 步进电机的种类： 详细介绍不同类型的步进电机，如永磁式（PM）、反应式（VR）和混合式（Hybrid）。重点分析混合式步进电机的结构、优缺点及其在现代应用中的主导地位。 5.3 细分技术的奥秘： 深入讲解步进电机细分技术（如1/2细分、1/4细分、1/8细分，直至微细分）的原理，分析细分技术如何提高电机的分辨率、平稳性和降低共振。 5.4 步进电机参数解读： 讲解步进电机关键参数的含义，如步距角、相数、额定电流、额定电压、保持转矩、启动转矩等，并说明这些参数对系统选型和性能的影响。 第六章：步进电机驱动器详解 6.1 驱动器基本结构与工作流程： 介绍步进电机驱动器的基本组成部分，如电源输入、控制信号接口、电流驱动电路、保护电路等，并描述其接收脉冲信号到驱动电机旋转的工作流程。 6.2 全步、半步、细分驱动模式： 详细讲解不同驱动模式的特点，包括其工作原理、精度、平稳性及功耗，并给出相应的应用场景建议。 6.3 电流控制策略： 深入分析驱动器中的电流控制技术，如恒流斩波（Bipolar Chopper）控制，以及其如何实现对电机绕组电流的精确控制，以保证电机在不同转速下都能获得足够的转矩。 6.4 驱动器参数设置与配置： 详细讲解步进电机驱动器的关键参数设置，包括微步细分设置、静态/动态电流设置、衰减模式设置、使能/禁用设置等，并指导读者如何根据电机和负载进行优化配置。 6.5 驱动器选型原则： 提供步进电机驱动器的选型依据，包括电机电流、电压、相数、应用精度、运行环境等方面的考量。 第七章：步进电机系统的接线与调试 7.1 常见接线方式： 详细介绍步进电机与驱动器的各种接线方式，如两相四线、两相六线、两相八线等，并重点讲解混合式步进电机的标准接线方法。 7.2 控制信号接口： 讲解驱动器的脉冲（STEP）、方向（DIR）、使能（EN）等控制信号接口的定义和接线要求，以及与单片机、PLC等控制器的接口方式。 7.3 常见问题诊断与排除： 总结步进电机系统运行中可能出现的常见问题，如丢步、振动、噪音、过热等，并提供系统性的诊断方法和故障排除技巧。 7.4 实际应用案例分析： 结合具体的应用案例，如3D打印机、数控机床、自动化生产线等，展示步进电机系统的设计、接线、参数设置与调试过程。 第三篇：伺服驱动技术深度探索 本篇将全面深入地讲解伺服驱动器的原理、组成、控制方法、系统集成与维护，为读者构建一个完整的伺服系统认知体系。 第八章：伺服电机与驱动器原理 8.1 伺服电机分类与特性： 详细介绍交流伺服电机（AC Servo）、直流伺服电机（DC Servo）等不同类型的伺服电机。重点分析交流伺服电机的结构（如永磁同步电机PMSM），其高功率密度、高效率、宽调速范围等优势。 8.2 伺服驱动器核心功能： 讲解伺服驱动器（Servo Drive）的核心功能，包括接收上位控制器的指令（如位置、速度、力矩），对电机进行精确的电流、速度和位置控制，以及实现内部的保护与诊断。 8.3 伺服控制回路： 深入分析伺服控制系统中的三个闭环：电流环、速度环和位置环。详细阐述每个环路的控制原理、PI参数整定方法，以及它们协同工作如何实现高精度的运动控制。 8.4 伺服编码器与反馈： 详细介绍伺服系统中的反馈装置，如绝对值编码器、增量式编码器、旋转变压器（Resolver）等。分析它们的作用、类型、接口方式及其对伺服性能的影响。 第九章：伺服控制模式与通信 9.1 位置控制模式： 详细讲解伺服驱动器在位置控制模式下的工作原理，如何通过接收指令值，并与编码器反馈值进行比较，来精确控制电机的输出位置。 9.2 速度控制模式： 阐述伺服驱动器在速度控制模式下的实现方式，如何根据指令速度调整输出，并利用速度环实现精确的速度跟踪。 9.3 力矩控制模式： 介绍伺服驱动器如何实现力矩控制，即直接控制电机的输出转矩，这在某些需要恒定推力或拉力的应用中至关重要。 9.4 伺服通信协议： 详细讲解伺服驱动器常用的通信接口和协议，如脉冲+方向（Pulse/Dir）、模拟量（±10V）、以及各种工业以太网（如EtherCAT, Profinet, Sercos）和现场总线（如CANopen, Profibus）。深入分析这些协议的特点、优势及其在不同自动化系统中的应用。 第十章：伺服系统的选型、集成与调试 10.1 伺服系统选型关键要素： 指导读者如何根据负载特性（如惯量、转速、精度要求、加减速需求）来选择合适的伺服电机和驱动器。讲解如何进行转矩、功率和速度的计算与校核。 10.2 系统集成设计： 详细讲解伺服系统在机械、电气方面的集成设计要点，包括电机安装、线缆选择、滤波处理、接地规范等，以确保系统的稳定运行。 10.3 参数配置与调试流程： 提供伺服驱动器详细的参数配置步骤，包括基本参数设置、控制环路参数整定（增益调整）、限幅参数设置、以及各种高级功能的配置。重点讲解如何通过在线调试工具进行伺服系统的优化。 10.4 常见故障分析与排除： 总结伺服系统运行中可能遇到的典型故障，如电机抖动、编码器报警、通信中断、过载、过温等，并提供详细的诊断思路和排除方法。 10.5 伺服系统高级应用： 介绍伺服系统在复杂应用中的集成，如多轴联动控制、同步控制、安全功能（STO, SS1）等，并探讨伺服技术在机器人、自动化装备等前沿领域的应用。 附录： 常用单位换算表 常见电机选型计算公式 行业术语对照表 本书力求内容翔实、逻辑清晰，语言通俗易懂，旨在成为广大工程技术人员、学生以及爱好者进行变频器、步进电机和伺服驱动技术学习的必备参考书。通过对本书的学习，读者将能够深刻理解各类驱动技术的工作原理，掌握系统的选型、设计、调试和维护技能，从而在实际工作中游刃有余。

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我是一名刚刚踏入自动化行业的小白，面对变频器、步进电机、伺服驱动器这些陌生的名词，总有一种无从下手的感觉。幸运的是，我找到了《变频器与步进.伺服驱动技术完全精通教程》这本书。它真的是一个非常棒的学习伙伴。书中的内容由浅入深，循序渐进，完全不会让人感到难以理解。从最基本的概念，比如什么是交流电机，什么是直流电机，然后引出变频器是如何控制交流电机，步进电机又是如何通过脉冲实现精确步进，伺服电机又是如何通过反馈实现闭环控制，每一个概念都讲得非常清楚。书中还配有很多精美的插图和图表，帮助我更好地理解复杂的原理。更重要的是，这本书非常注重实践操作。它不仅讲解了原理，还给出了大量的实际操作指导，比如如何选择合适的驱动器，如何进行接线，如何设置参数，甚至还包含了常见的故障排除方法。这对我这样零基础的学习者来说，简直是太有帮助了。我感觉读完这本书，我不再只是一个旁观者，而是能够真正地理解和操作这些自动化设备了。它为我打开了通往自动化世界的大门，让我对未来的学习和工作充满了期待。

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我是一名自动化设备的设计工程师，手上经常会接触到各种运动控制的场合，从简单的输送带调速到复杂的机器人手臂联动，都离不开变频器、步进电机和伺服电机这些核心部件。之前也看过不少相关的书籍，但总觉得内容要么过于理论化，要么过于浅显，难以满足我深入研究和解决实际问题的需求。《变频器与步进.伺服驱动技术完全精通教程》这本书的出现，简直是雪中送炭。它在技术深度上做得非常到位，对于各种驱动技术的原理、数学模型、控制算法都做了深入的剖析，比如永磁同步电机和异步电机的控制策略差异，不同编码器类型（增量式、绝对式）对控制精度的影响，还有电流环、速度环、位置环的PID参数整定方法，这些都是决定系统性能的关键。最让我惊喜的是，书中还详细介绍了不同品牌、不同型号的变频器和伺服驱动器的选型指南，以及它们之间接口协议的兼容性问题。这对于我们在进行多供应商集成项目时非常有帮助。另外，书中关于网络通信的部分，比如EtherNet/IP, PROFINET, Modbus TCP/IP等，也进行了详细的介绍，这在现代工业自动化中是必不可少的。我个人尤其喜欢书中针对一些复杂工况下的应用案例分析，例如精密定位、伺服同步、负载补偿等，作者给出了非常系统性的解决方案。读完这本书，我感觉自己在运动控制领域的知识体系更加完善，解决问题的能力也得到了极大的提升，能够更自信地应对各种技术挑战。

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在我看来，《变频器与步进.伺服驱动技术完全精通教程》这本书最大的价值在于其“精通”二字所蕴含的深度和广度。它不仅仅是停留在理论的介绍，而是将理论与实际应用完美地结合起来。我特别欣赏书中对于不同控制模式的深入探讨，不仅仅是描述它们的功能，更是分析了每种模式背后的数学模型和控制逻辑，比如高精度同步控制中的电子齿轮比设置、运动控制器与驱动器之间的通信机制，以及如何利用总线进行分布式控制。对于伺服驱动器，书中对动态性能的优化，如快速响应、低速平稳性，以及如何处理负载变化和震动抑制，都进行了详细的阐述。我之前在调试一个高速往复运动的设备时，经常会遇到抖动和过冲的问题，读完这本书后，我才真正理解了其中的原因，并且学会了如何通过调整参数来改善性能。另外，书中还涉及到了安全方面的内容，比如安全扭矩关断（STO）等功能的应用，这在许多高要求的工业环境中是不可或缺的。这本书的结构清晰，逻辑严谨，每一个章节都像是在为理解下一章节打下坚实的基础，让我感觉学习过程非常顺畅，并且收获满满。

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说实话，我一直对工业自动化领域里的那些“大块头”——驱动器——感到有些畏惧，感觉它们是技术含量最高、最难啃的骨头。我一直想学习一下这方面的知识，但市面上很多资料都讲得过于晦涩，或者是一些零散的应用笔记，很难形成一个完整的知识体系。《变频器与步进.伺服驱动技术完全精通教程》这本书，简直是为我这样的初学者量身定做的。它并没有一开始就抛出复杂的公式和专业术语，而是从最基础的“是什么”和“为什么”入手，一步步引导读者去理解。比如，在讲到变频器时，作者会先从交流电机的基本原理讲起，然后解释变频器是如何通过改变电压和频率来控制电机的转速的，并配以清晰的原理图。对于步进电机和伺服电机，更是用生动形象的比喻来解释它们的差异，让我这个完全没有接触过这些设备的人，也能很快明白它们各自的特点和适用范围。书中对于参数设置的讲解也特别实在，不是简单罗列参数名称，而是会解释每个参数的作用，以及在不同情况下应该如何调整，并且提供了很多“陷阱”提示，让我知道哪些地方容易出错。我感觉这本书就像一个经验丰富的老工程师，手把手地教我如何操作和理解这些设备，让我不再感到迷茫，而是充满信心去尝试和学习。

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这本《变频器与步进.伺服驱动技术完全精通教程》真的是让我眼前一亮！一直以来，在实际工作接触到这些自动化驱动设备时，总感觉隔着一层迷雾，理论知识零散，实践经验更是靠摸索。这本书恰恰解决了我的痛点。它从最基础的概念讲起，比如变频器的基本原理，什么是PWM，它们是如何实现调速的。然后循序渐进，深入到各种控制模式，像V/f控制、矢量控制，甚至还提到了更高级的转矩控制。我印象特别深刻的是关于步进电机和伺服电机的部分，作者用通俗易懂的语言解释了它们各自的优缺点、工作方式，以及在不同应用场景下的选择依据。以往我总是混淆这两个概念，看了这本书才恍然大悟，原来它们在精度、动态响应和成本上有着本质的区别。书中对各种驱动器的接线、参数设置、故障诊断也进行了详尽的讲解，配以大量的图示和实际案例，让我觉得这些复杂的设备变得触手可及。尤其是一些参数的含义和调试技巧，很多书上都一带而过，但这本书却给出了非常具体的指导，帮助我避免了很多弯路。读完后，我感觉自己对这些核心驱动技术的理解提升了一个档次，不仅是理论上的，更重要的是在实际应用中有了更清晰的思路和更强的信心。