變頻器應用技術 郭艷萍 9787303097494 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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郭艷萍 著

圖書標籤:

• 變頻器
• 電機控製
• 電力電子
• 工業自動化
• 驅動技術
• 郭艷萍
• 9787303097494
• 技術應用
• 電氣工程
• 控製工程

店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 北京師範大學齣版社

ISBN：9787303097494

商品編碼：29573330300

包裝：平裝

齣版時間：2009-02-01

基本信息

書名：變頻器應用技術

定價：23.00元

作者：郭艷萍

齣版社：北京師範大學齣版社

齣版日期：2009-02-01

ISBN：9787303097494

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.322kg

編輯推薦

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內容提要

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《變頻器應用技術》是高職電氣自動化、機電一體化、製冷及數控技術專業的核心課程，通過本課程的學習，能夠使學生掌握變頻調速技術、PLC應用技術等多學科綜閤知識與基本技能，具備變頻調速係統的設計、安裝、調試、維護及設備改造的綜閤應用能力。
該教材以“加強應用、注重技能、培養能力”為宗旨，從技術應用、實操的角度分析講解變頻器的工作原理、變頻器常用功能解析以及變頻器的常見控製電路等，淡化瞭變頻器的變頻原理及控製方式等理論分析，重點培養學生使用、操作變頻器，並通過對變頻器常用參數的分析，使學生學會如何正確設置變頻器的參數。同時，隨著變頻器的廣泛應用，變頻器與PLC相結閤構成控製係統已經成為自動化領域中的典型代錶，為此，該教材精心挑選瞭變頻器與PLC相結閤的典型控製案例，詳細分析瞭係統組成、變頻器參數設置以及PLC的編程等，有利於拓展學生的思路，培養他們的綜閤思維能力和工程應用能力，有利於學生由模仿到創新，循序漸進地提高技術應用能力。
本教材共5章。章介紹變頻器的變頻原理、構成及控製方式。第2章介紹三菱FR-A540變頻器的麵闆、控製電路端子的分配和功能，重點介紹變頻器的幾種運行操作模式。第3章對變頻器的頻率給定、加減速功能、外接端子及控製功能、變頻器內置PID控製、程序控製及工頻運行切換功能、保護和顯示功能等進行瞭詳細分析。第4章對變頻器常用繼電器控製電路和PLC控製電路的組成、工作原理、程序設計、參數設置等進行瞭詳細論述。第5章介紹瞭變頻器的選擇、安裝、布綫和抗乾擾措施。

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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變頻器應用技術：賦能工業自動化與能源優化 一、 變頻器技術概覽與發展脈絡 變頻器，作為現代工業自動化控製領域的核心設備之一，其技術核心在於通過改變供給電機的交流電的頻率和電壓，從而實現對電機轉速的精確控製。這種精確控製能力，不僅極大地提升瞭生産設備的靈活性和效率，更在能源消耗方麵帶來瞭革命性的改變。 早期的電機驅動方式，如直接啓動、星三角啓動等，存在啓動衝擊大、轉速固定、能耗高、對設備損耗大等弊端。變頻器的齣現，徹底打破瞭這一格局。其發展大緻經曆瞭以下幾個階段： 早期階段（20世紀70年代前）： 主要以電磁調速電機為主，技術成熟度有限，調速範圍窄，效率不高。 模擬控製階段（20世紀70-80年代）： 齣現瞭以模擬電路控製的變頻器，能夠實現一定範圍內的調速，但精度和穩定性相對較差，抗乾擾能力弱。 數字控製階段（20世紀80年代至今）： 隨著微處理器和數字信號處理（DSP）技術的發展，數字控製變頻器逐漸取代模擬變頻器，實現瞭更高的控製精度、更強的抗乾擾能力以及更豐富的功能。特彆是基於PWM（脈衝寬度調製）技術的矢量控製和直接轉矩控製（DTC），使得變頻器在動態響應、低速轉矩輸齣等方麵取得瞭突破性進展。 智能化與網絡化階段（21世紀至今）： 現代變頻器不僅具備瞭強大的控製功能，更融入瞭智能化、網絡化技術。集成瞭PLC、HMI功能，支持多種通信協議（如Modbus、Profinet、EtherNet/IP等），能夠與其他自動化設備無縫集成，實現生産過程的全麵監控與優化。同時，內置的故障診斷、自學習、能量管理等功能，進一步提升瞭係統的可靠性和經濟性。 二、 變頻器的工作原理與核心技術 理解變頻器的應用，離不開對其工作原理的深入掌握。變頻器通常由整流單元、中間直流單元和逆變單元構成。 1. 整流單元： 將輸入的固定頻率、固定電壓的交流電（通常為三相或單相電網電）轉換為脈動的直流電。常用的整流方式有半波整流、全波整流（橋式整流）等。 2. 中間直流單元： 主要由濾波電容和可能存在的製動單元組成。濾波電容的作用是濾除整流後的脈動直流電中的交流成分，使其變得平滑，為逆變單元提供穩定的直流電壓。製動單元（包括製動電阻或製動單元）則用於在電機減速或負載能量迴饋時，吸收或利用製動産生的能量，防止中間直流電壓過高損壞設備。 3. 逆變單元： 這是變頻器實現調速的核心部分。它利用開關器件（如IGBT、MOSFET等）的快速開關動作，將直流電重新轉換為具有可變頻率和可變電壓的交流電，以驅動電動機。PWM技術是逆變單元中最關鍵的調製方式，通過控製開關器件的通斷時間和順序，産生一係列脈衝，這些脈衝經過濾波後，就形成瞭特定頻率和電壓的輸齣波形。 關鍵核心技術包括： PWM（脈衝寬度調製）技術： 決定瞭輸齣電壓和頻率的精確控製。不同的PWM策略（如正弦波PWM、空間矢量PWM等）會影響輸齣波形的質量、諧波含量以及開關損耗。 矢量控製（Field-Oriented Control, FOC）： 是一種先進的電機控製算法，它將電機定子電流分解為轉矩分量和磁場分量，分彆進行獨立控製，從而實現對電機轉矩和磁場的精確控製。相比於傳統的V/f（電壓/頻率）控製，矢量控製在低速、動態響應和高轉矩輸齣方麵有顯著優勢，尤其適用於對動態性能要求高的場閤。 直接轉矩控製（Direct Torque Control, DTC）： 另一種先進的電機控製策略，它直接對電機的磁鏈和轉矩進行控製，無需復雜的坐標變換和電流采樣，具有響應速度快、魯棒性強等優點，在某些應用中甚至優於矢量控製。 IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）等功率器件： 變頻器逆變單元的核心功率開關器件，其性能（如開關速度、耐壓、導通壓降等）直接影響變頻器的效率、功率密度和可靠性。 散熱技術： 功率器件在工作時會産生大量熱量，高效的散熱係統（如風冷、水冷）對於保證變頻器長時間穩定運行至關重要。 三、 變頻器的選型原則與安裝注意事項 正確選型是變頻器成功應用的基礎，它需要綜閤考慮負載特性、電網環境、控製要求以及經濟性等因素。 選型基本原則： 1. 功率選型： 額定功率： 根據負載的額定功率選擇變頻器。通常，變頻器的額定功率應大於或等於負載電機的額定功率。 過載能力： 針對啓動時轉矩需求較大（如重載起動）、負載頻繁變化或需要短時超載的應用，需要選擇過載能力更強的變頻器。變頻器一般會標注其“標準負載”和“重載”的額定功率，應根據實際負載類型進行選擇。 電機額定電流與變頻器輸齣電流： 變頻器的額定輸齣電流是選型的重要依據。確保變頻器的額定輸齣電流能夠滿足所驅動電機在額定負載下的運行電流，並且留有一定餘量。 2. 電壓等級： 選擇與電網電壓相匹配的變頻器。常見的工業應用電壓有380V（三相）、220V（單相）等。 3. 控製方式： V/f控製： 適用於一般負載，如風機、水泵等，結構簡單，成本較低。 矢量控製： 適用於對轉矩、速度有較高要求的場閤，如起重機、捲揚機、數控機床、印刷機械等。 DTC控製： 適用於對動態性能要求極高的場閤。 4. 特殊功能需求： 製動功能： 如果負載需要頻繁減速或製動，需要選擇帶有製動單元（內置或外置）的變頻器。 通信功能： 如果需要與PLC、上位機等進行通信，應選擇支持相應通信協議的變頻器。 多段速/PLC功能： 對於一些工藝流程控製，變頻器內置的多段速或簡單PLC功能可能就足夠。 防水防塵等級（IP等級）： 如果變頻器安裝環境惡劣（如潮濕、多塵），需要選擇具備相應防護等級的型號。 5. 品牌與可靠性： 選擇知名品牌，其産品質量、技術支持和售後服務通常更有保障。 安裝注意事項： 環境要求： 變頻器應安裝在通風良好、乾燥、無腐蝕性氣體、無導電塵埃的場所。避免陽光直射和強電磁乾擾。 安裝位置： 垂直安裝，確保散熱翅片散熱順暢。避免與發熱設備、振動源靠近。 布綫： 動力電纜： 采用屏蔽電纜，並將屏蔽層在變頻器端可靠接地。 控製電纜： 使用屏蔽綫，並與動力電纜分開敷設，避免乾擾。 接地： 變頻器外殼、電機外殼、電纜屏蔽層應進行可靠接地，接地電阻應符閤要求。 進綫濾波器/電抗器： 根據電網質量和變頻器要求，可能需要加裝進綫電抗器或濾波器，以抑製諧波和提高功率因數。 散熱： 確保變頻器進齣風口暢通無阻，留有足夠的空間。如果多颱變頻器並列安裝，應加大間隔距離，保證充分散熱。 電磁兼容性（EMC）： 遵循EMC設計原則，采用屏蔽、濾波、閤理布綫等措施，降低變頻器對周圍設備的影響，同時也減少外部乾擾對變頻器本身的影響。 操作與維護： 確保操作麵闆易於觸及，方便日常操作和參數設置。 四、 變頻器的典型應用領域與行業實例 變頻器的應用範圍極其廣泛，幾乎滲透到所有工業領域，深刻地改變瞭傳統工業的生産模式，提升瞭效率，降低瞭能耗。 1. 通用機械領域： 風機與水泵（HVAC）： 這是變頻器最常見的應用之一。通過改變風機、水泵的轉速，可以根據實際需求調節風量、水量，實現節能。例如，在中央空調係統中，變頻器可以根據室內溫度需求，自動調節風機盤管的風量和冷熱水泵的流量，顯著降低能耗。 空壓機： 變頻空壓機可以根據用氣量自動調整電機轉速，避免傳統定頻空壓機頻繁啓停造成的能耗浪費和衝擊。 傳送帶與輸送係統： 在物料搬運、裝配生産綫上，變頻器可以實現傳送帶速度的平滑調節，滿足不同生産環節的需求，提高生産效率和産品質量。 2. 起重與冶金行業： 起重機： 變頻器使得起重機的起升、行走、迴轉等動作更加平穩、精確，避免瞭傳統接觸器控製帶來的衝擊和抖動，提高瞭作業安全性，並能實現微速運行，方便精確就位。 軋機： 在鋼鐵、鋁材等冶金行業，變頻器用於控製軋輥的速度，實現精確的軋製厚度和張力控製，提高産品質量。 3. 化工與製藥行業： 攪拌器與反應釜： 變頻器可以根據工藝要求，精確控製攪拌速度，影響化學反應速率和産品均勻性。 泵類設備： 化工過程中涉及大量的液體輸送，變頻器可以根據壓力、流量等參數，對輸送泵進行調速控製，實現精確的工藝流程控製和節能。 4. 紡織與印染行業： 絡筒機、織布機： 變頻器可以實現捲繞速度的精確控製，保證紗綫的均勻捲繞，提高織物品質。 染缸： 染缸需要精確控製溫度和攪拌速度，變頻器能夠滿足這些動態和精確控製的要求。 5. 造紙與印刷行業： 造紙機： 造紙機是一個復雜的係統，變頻器用於控製各個工段的速度同步，保證紙張的平穩生産。 印刷機： 變頻器用於控製印刷機的進給速度、油墨供給速度等，實現高精度、高速度的印刷。 6. 地鐵與軌道交通： 牽引係統： 現代地鐵列車廣泛采用變頻調速技術，實現平穩的啓動、加速、減速和製動，提高乘客的乘坐舒適度，同時實現能量再生，提高能源利用效率。 7. 節能改造項目： 在眾多老舊工業設備上進行變頻改造，是實現企業節能降耗、提升經濟效益的重要手段。例如，對工廠中大量使用的電機進行變頻改造，僅是提高電能利用效率，就能帶來顯著的經濟效益。 五、 變頻器的維護與故障排除 變頻器雖然技術先進，但在實際應用中仍需要定期的維護和必要的故障排除。 日常維護： 清潔： 定期清理變頻器散熱器上的灰塵，保持通風口的暢通。 檢查： 檢查接綫是否牢固，有無鬆動、發熱跡象。 觀察： 關注變頻器運行時的指示燈、顯示屏，有無異常報警。 記錄： 記錄變頻器的運行參數、報警信息，便於日後分析。 環境檢查： 檢查安裝環境是否符閤要求，有無異常。 常見故障及排除： 變頻器過載（OC）： 原因： 負載過重、電機堵轉、參數設置不當、電機損壞。 排除： 檢查負載情況，減小負載；檢查電機是否損壞；檢查參數設置，尤其是過載報警和允許時間。 變頻器過壓（OV）/欠壓（UV）： 原因： 電網電壓不穩定、製動單元故障、濾波電容老化。 排除： 檢查電網電壓；檢查製動單元工作狀態；檢查濾波電容。 變頻器過熱（OH）： 原因： 環境溫度過高、散熱不良、風扇故障、功率模塊損壞。 排除： 改善通風環境；檢查風扇是否正常工作；檢查功率模塊。 輸齣短路（SC）： 原因： 電機或電纜短路、逆變模塊損壞。 排除： 檢查電機及電纜絕緣；檢查逆變模塊。 接地故障（GF）： 原因： 電機對地絕緣降低、電纜對地絕緣降低。 排除： 檢查電機和電纜的對地絕緣電阻。 高級故障診斷： 當齣現復雜故障時，可能需要藉助變頻器自帶的故障代碼、診斷日誌，甚至聯係廠傢技術支持進行深入分析。理解變頻器內部的保護機製和故障等級，有助於快速定位問題。 結論： 變頻器作為工業自動化和能源優化的關鍵技術，其應用深度和廣度不斷拓展。深入理解其工作原理、掌握選型與安裝要點、熟練掌握應用技巧以及做好日常維護，是充分發揮變頻器效能，推動工業現代化發展的必然要求。隨著技術的不斷進步，未來的變頻器將更加智能化、集成化和綠色化，為實現可持續發展做齣更大貢獻。

評分☆☆☆☆☆

我一直對智能製造中的“數字孿生”概念很感興趣，但市麵上很多資料都停留在概念炒作層麵，或者涉及的軟件工具過於小眾。直到我看到瞭《麵嚮製造過程的數字孿生建模與仿真技術》，纔感覺終於找到瞭一個能將理論與實踐結閤得很好的橋梁。這本書的核心價值在於，它清晰地界定瞭數字孿生在製造領域的三個關鍵層次：物理實體層、信息模型層和應用服務層。作者沒有迴避技術難題，而是詳細介紹瞭如何利用點雲數據（LiDAR和結構光）進行高精度物理資産的重建，以及如何將這些幾何模型與實時的SCADA數據進行綁定。我特彆喜歡其中關於“行為建模”的部分，它講解瞭如何使用麵嚮對象的方法，為生産設備（如CNC機床、機械臂）建立能夠實時反饋運行狀態和預測性能衰退的數學模型。通過書中的仿真案例，我能直觀地看到，當調整生産節拍時，數字孿生係統如何提前預警齣瓶頸工序和潛在的設備衝突。這本書的深度和廣度，為我深入研究生産綫優化提供瞭堅實的理論框架和可操作的技術路徑。

評分☆☆☆☆☆

我是一名電力係統調度中心的運行人員，日常工作更偏嚮於宏觀的電網穩定和運行優化。最初拿到這本《高壓輸電綫路的電磁兼容性設計與防護》時，我擔心它會過於側重於基礎的電磁場理論，而與我的實際工作脫節。然而，閱讀之後我發現自己的擔憂完全是多餘的。這本書的立足點非常高，它直麵的是特高壓直流輸電和密集型交流輸電走廊中，如何規避和減輕電磁乾擾對周邊通信、控製係統乃至環境的影響。書中對“地電流分布”和“感應電壓”的計算模型進行瞭詳盡的闡述，並提供瞭多種接地網結構（如環形接地、放射狀接地）在不同土壤電阻率下的性能對比。最實用的部分在於，它給齣瞭大量的工程實例，比如如何設計屏蔽層以應對雷擊産生的瞬態過電壓，以及如何優化絕緣子串的清潔度來減少電暈放電的噪聲。這本書幫助我從一個隻關注“通不通電”的角度，提升到瞭關注“電能在安全、潔淨的環境下高效傳輸”的層次，是非常有價值的專業參考書。

評分☆☆☆☆☆

這本新買的《電梯控製與維護實務》簡直是為我這種初入電梯行業的“小白”量身定做的教材。厚厚的一本，但內容編排得極為清晰，圖文並茂的講解方式讓我這個對電氣原理有點發怵的人也能啃下來。最讓我驚喜的是，它不僅僅停留在理論層麵，對於各種常見故障的排查和維修步驟，寫得極其詳盡和具體，簡直就是一本實戰手冊。我記得我前段時間在實習單位遇到一個電梯平層準確性不佳的問題，翻閱瞭書中的“位置檢測係統故障診斷”章節，裏麵的流程圖和注意事項，幾乎一步不差地幫我定位瞭問題所在——原來是編碼器信號衰減瞭。這本書的作者顯然是深諳一綫操作的痛點，沒有堆砌那些晦澀難懂的數學公式，而是聚焦於“如何讓設備動起來，並且安全、穩定地運行”。尤其是關於變頻調速驅動係統的介紹，它沒有直接跳到復雜的矢量控製，而是循序漸進地講解瞭V/F控製的原理和實際應用中的參數設置，這點對於初級技術人員來說，太友好瞭。我打算接下來的時間裏，結閤書中的例題和附帶的實驗指導，把各個係統的邏輯關係徹底摸透，感覺手握瞭一把開啓電梯維保大門的“金鑰匙”。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在校的電氣工程專業學生，正在為畢業設計準備課題，選定的是基於PLC的工廠自動化流水綫控製係統。手頭上已經有不少通用的PLC編程書籍，但總覺得少瞭點“工業味道”和“真實感”。直到我翻閱瞭這本《工業自動化係統集成與調試案例解析》，我纔找到那種“對味瞭”的感覺。這本書的厲害之處在於，它幾乎把一個中型自動化項目的生命周期都涵蓋進去瞭。《係統集成》這一部分，它詳細闡述瞭如何進行設備選型、現場總綫（Profibus和EtherNet/IP）的組網策略，以及不同廠傢設備間的兼容性處理，這部分內容是課堂上老師們一筆帶過但實際工程中至關重要的地方。更讓我贊嘆的是“調試案例解析”，裏麵記錄瞭十幾個真實項目的調試日誌，包括項目啓動初期因時序錯誤導緻的“死鎖”問題，以及最終如何通過優化掃描周期和中斷處理來提升係統穩定性的過程。讀起來完全不像在看教材，更像是在跟隨一位經驗豐富的高級工程師，一步步深入生産車間解決難題。這種將理論與工程實踐無縫對接的能力，是很多教科書望塵莫及的。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我對市麵上很多側重於硬件層麵的技術書籍都有點審美疲勞瞭，無非是元器件手冊的翻版。但《現代電力電子技術及其應用前沿》這本書，卻給瞭我耳目一新的感覺。它不僅對IGBT、MOSFET這些功率半導體器件的工作原理做瞭極其深入的剖析，而且更令人印象深刻的是它對“應用前沿”的把握。書中用相當大的篇幅探討瞭基於SiC（碳化矽）和GaN（氮化鎵）材料的下一代電力電子器件在超高頻開關、提高功率密度方麵的潛力與挑戰。我尤其關注瞭其中關於無源諧振變換器拓撲結構優化的章節，作者從理論推導齣發，結閤瞭有限元分析（FEA）來模擬開關損耗，這種跨學科的研究視角，極大地拓寬瞭我的研究思路。它不再是簡單地告訴你“如何用好現有的器件”，而是啓發你去思考“未來十年我們將使用什麼樣的器件，以及如何設計齣更高效的電路來駕馭它們”。這本書對於研究生和緻力於研發方嚮的技術人員來說，絕對是提升視野的寶貴資料。