交流变频调速技术 何超 9787810778732 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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何超 著

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出版社： 北京航天航空大学出版社

ISBN：9787810778732

商品编码：29577354844

包装：平装

出版时间：2006-08-01

基本信息

书名：交流变频调速技术

定价：28.00元

作者：何超

出版社：北京航天航空大学出版社

出版日期：2006-08-01

ISBN：9787810778732

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.359kg

编辑推荐

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内容提要

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交流电动机变频调速技术是在近几十年来迅猛发展起来的电力拖动先进技术，其应用领域十分广泛。为了适应科技的发展，将先进技术推广到生产实践中去，交流变频调速技术已成为应用型本科、高职高专电类专业的必修或选修课程。
全书分八章，依次是：变频调速技术概述，常用电力电子器件原理及选择，变频调速原理，变频器的选择，变频调速拖动系统的构建，变频技术应用概述，变频器的安装、维护与调试和变频器的操作实验。
本书在理论上以必需、够用为原则；精心选材，努力贯彻少而精、启发式的教学思想；根据应用型本科和高职高专的教学要求，在降低理论学习难度、增强实践性方面，花费了较大的精力，努力做到理论联系实际，使教材的适用性、实用性更强。全书结构合理、简明扼要，重点突出；文笔通俗流畅，图文并茂。书中还精选了思考题和习题。
本书适用于应用型本科和高职高专电类、自动化类、机电类专业选用，也可供对变频技术感兴趣的工程技术人员参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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变频调速技术：现代工业动力之源 在飞速发展的现代工业领域，对生产过程的精确控制和能源效率的提升始终是核心追求。其中，电动机作为最普遍的动力设备，其运行效率和可控性直接影响着整个工业系统的效能。传统的定速运行方式，虽然简单易行，但在许多需要变速或负载变化的应用场景下，却显得效率低下且浪费能源。为了克服这些局限，变频调速技术应运而生，并逐渐成为现代工业不可或缺的关键技术之一。 变频调速技术，顾名思义，是通过改变供给电动机的交流电频率，从而控制电动机转速的一种技术。它实现了对电动机在宽广范围内平滑、高效的速度调节，突破了传统定速运行的瓶颈，为工业生产带来了前所未有的灵活性和经济效益。这项技术的核心在于对电力电子器件的精妙运用，以及对电机控制理论的深刻理解。 变频调速技术的基石：电力电子器件的飞跃 变频调速的核心在于如何生成可变频率和可变电压的交流电源。这离不开电力电子器件的革命性发展。从早期的晶闸管（SCR）到现在的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）等，电力电子器件的开关速度、耐压能力、导通损耗以及成本都在不断优化，使得功率变换器的设计和性能得到了极大的提升。 一个典型的交流变频器（Variable Frequency Drive, VFD）通常包含几个关键模块： 整流单元（Rectifier）： 将输入的固定频率、固定电压的交流电（如市电）转换为直流电。常见的有二极管整流和晶闸管整流。二极管整流简单可靠，但输出的直流电压幅值固定；晶闸管整流则可以调节直流输出电压，为后续的变频控制提供更大的灵活性。 直流环节（DC Link）： 这是一个储能环节，通常由电容器（有时也加入电感）组成，用于平滑整流后的脉动直流电，并为逆变器提供一个稳定的直流电压源。这个环节的稳定性和储能能力对于保证变频器的输出质量至关重要。 逆变单元（Inverter）： 这是变频器的核心部分，负责将直流电转换为具有可变频率和可变幅值（或通过PWM技术实现等效的幅值控制）的交流电，供给电动机。IGBT是目前最主流的逆变器功率器件，其优异的性能使得高频开关成为可能，从而能够生成高质量的交流电波形。 控制单元（Control Unit）： 这是变频器的“大脑”，通常由微处理器或数字信号处理器（DSP）构成。它负责接收来自外部的控制指令（如频率设定、启动/停止、方向控制等），根据预设的控制算法，生成PWM（脉冲宽度调制）信号，精确控制逆变器中功率器件的开关动作，从而实现对输出电压和频率的精确调节。 控制策略的演进：从V/f到矢量控制 随着电力电子技术和微电子技术的发展，变频器的控制策略也在不断演进，以期获得更优的性能。 恒压频比（V/f）控制： 这是最简单也是最早应用的控制方法。其基本原理是保持输出电压与输出频率的比值恒定（V/f = 常数）。这样做是为了在改变频率的同时，维持电动机的电磁转矩基本不变，避免电动机在低速时出现转矩不足或高速时出现磁饱和。V/f控制易于实现，成本较低，适用于对动态性能要求不高的场合，例如风机、水泵等。然而，其缺点是无法精确控制电动机的转矩，动态响应较慢，精度也相对较低。 矢量控制（Vector Control）/磁场定向控制（Field-Oriented Control, FOC）： 为了克服V/f控制的不足，矢量控制应运而生。该控制方法将电动机的定子电流矢量分解为励磁分量和转矩分量，分别进行独立控制，就像直流电机那样，从而实现了对电动机转矩的精确控制。矢量控制能够提供优异的动态响应、精确的转矩控制以及良好的低速性能，大大提升了电动机的运行效率和可控性。根据是否需要检测电动机的转速，矢量控制又可分为有感矢量控制（需要编码器等速度传感器）和无感矢量控制（通过观测电流和电压信号估算转速和转子位置）。无感矢量控制的出现，进一步简化了系统配置，降低了成本，并拓展了变频器在复杂环境下的应用。 变频调速技术的广泛应用与深远影响 变频调速技术的出现，极大地推动了工业自动化和节能减排的进程。其应用范围几乎涵盖了所有需要电机驱动的工业领域： 工业生产设备： 在冶金、化工、造纸、纺织、塑料加工等行业，变频器被广泛应用于各种生产机械，如轧机、泵、风机、输送带、挤出机、卷绕机等。通过精确的速度控制，可以优化生产工艺，提高产品质量，降低能耗。例如，在泵和风机应用中，通过调节流量或风量，变频器可以根据实际需求精确输出功率，避免“大马拉小车”的现象，实现显著的节能效果。 交通运输： 电力机车、地铁、有轨电车等轨道交通工具的牵引系统普遍采用变频调速技术，实现平稳的起动、加速和制动，提高运行舒适性，并能在制动时进行能量回收，提高能源利用率。 楼宇自动化： 在大型建筑物的暖通空调系统（HVAC）中，变频器被用于控制风机和水泵的转速，根据室内外环境变化和人员需求，自动调节送风量和循环水量，保证舒适的室内环境，同时大大降低能源消耗。电梯系统的控制也离不开变频技术，它能实现平稳的升降，减少冲击，并提升运行效率。 新能源领域： 在风力发电和太阳能发电系统中，变频器（也称为风机变流器或光伏逆变器）是将风力或光能转化为电能的关键设备。它们负责将发电机产生的变频变压的交流电转换为符合电网要求的稳定频率和电压的交流电。 其他领域： 此外，变频调速技术还广泛应用于船舶推进系统、石油钻井平台、港口机械、起重设备、包装机械、食品加工机械等各种工业及民用领域。 变频调速技术的未来展望 随着科技的不断进步，变频调速技术仍在持续发展和创新。 智能化与集成化： 未来的变频器将更加智能化，集成了更先进的故障诊断、自适应控制、网络通信和远程监控功能，能够与上位控制系统（如PLC、DCS）进行更紧密的集成，实现更高级别的自动化和智能化生产。 高频开关与低损耗： 新型电力电子器件的出现，将使得变频器能够以更高的开关频率运行，从而生成更接近正弦波的输出波形，进一步减小谐波污染和电机损耗，提高效率。同时，器件本身的损耗也在不断降低，使得变频器自身效率更高。 永磁同步电机（PMSM）与变频器的结合： 永磁同步电机凭借其高效率、高功率密度和高功率因数等优点，在许多应用中逐渐取代传统的感应电机。变频器与PMSM的完美结合，将进一步提升整体系统的性能和能效。 再生制动与能量回馈： 随着对能源效率和环保要求的不断提高，变频器的再生制动功能将得到更广泛的应用。能够将制动过程中产生的能量回馈到电网，实现能源的二次利用，进一步提高整体系统的能源效率。 功率密度提升与小型化： 通过优化设计和采用更高性能的功率器件，变频器的功率密度将不断提升，实现设备的小型化，方便安装和维护。 总而言之，变频调速技术作为现代工业的核心动力控制技术，其重要性不言而喻。从最初的简单调速到如今的精密控制和智能化应用，变频技术的发展史就是一部工业自动化和节能减排的进步史。未来，随着技术的不断突破，变频调速将在更广阔的领域发挥关键作用，为构建绿色、高效、智能的现代工业体系提供强有力的支撑。

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评价三： “对于我这样一名资深的自动化设备维修工程师来说，面对琳琅满目的变频器产品，如何快速准确地诊断和排除故障，是一项至关重要的技能。我经常需要面对各种品牌、各种型号的变频器，它们的内部结构和控制逻辑可能千差万别，但归根结底，其核心原理都是围绕着交流变频调速技术展开的。这本书的出现，就像是为我提供了一本“武林秘籍”，能够让我从根本上理解变频器的运行机制。我尤其期待书中关于变频器故障分析和诊断的内容。比如，当变频器出现过压、欠压、过流、过载等报警时，我希望能够通过学习，更深入地理解这些报警背后的根本原因，而不是仅仅停留在“更换模块”这样的表面处理。书中是否会提供一些系统的故障排查流程，或者一些经典的故障案例分析，这将极大地提高我工作效率。另外，我还希望书中能够介绍一些变频器的日常维护和保养的知识，以及一些延长变频器使用寿命的技巧。毕竟，在实际工作中，预防比维修更重要。这本书的出版信息看起来比较有历史，这正是我所需要的，经典的技术书籍往往能提供最扎实的基础，让我能够应对各种复杂的现场情况。”

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评价四： “我是一名在校的电气工程专业的学生，即将面临毕业设计的挑战。我的毕业设计题目正好涉及到交流电机变频调速系统设计。在寻找相关资料的过程中，我了解到《交流变频调速技术》这本书是该领域非常经典的一本著作。虽然我还没有来得及仔细阅读，但从目录和简介中，我已经被书中内容的系统性和全面性所吸引。我希望能从这本书中获得关于变频器设计的基本理论知识，包括功率器件的选择、驱动电路的设计、控制算法的实现等等。我特别希望能看到书中关于不同类型变频器拓扑的详细比较和分析，以便我能够为我的毕业设计选择最合适的方案。此外，对于变频器的软件设计，例如如何编写控制程序，如何实现速度、转矩等闭环控制，书中是否有相关的指导和示例。我一直觉得，理论知识的学习固然重要，但如何将这些理论付诸实践，才是真正的难点。这本书的作者何超，作为一个名字，我希望他能够像他的名字一样，在技术上“超群”。我非常期待这本书能为我的毕业设计提供坚实的理论基础和宝贵的实践指导。”

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评价二： “拿到这本《交流变频调速技术》，我最直观的感受就是它的厚重感，仿佛蕴含着作者数十年积累的智慧和经验。我是一名电力电子专业的在读研究生，目前的研究方向就与电机控制密切相关。在我的学术生涯中，阅读大量的技术文献和经典教材是必不可少的环节。我一直认为，要真正理解一项技术，就必须深入到其最核心的原理层面，而不是仅仅停留在应用层面。这本书的作者何超，名字给我一种严谨、扎实的感觉，让人不由自主地对书中内容的深度和广度产生了极大的信任。我特别关注书中对于电力电子器件在变频器中的应用，以及不同拓扑结构的分析。我希望能够通过这本书，深入理解IGBT、MOSFET等关键器件的工作原理，以及它们在实际电路中的作用。同时，对于各种变频器拓扑，如两电平、三电平，以及它们的优缺点，书中应该会有详尽的论述。此外，作为一名即将毕业的学生，我对于如何将理论知识转化为实际应用也非常感兴趣。书中是否会介绍一些具体的工程实践案例，或者提供一些设计参考，这将对我未来的研究和工作具有极大的指导意义。总之，我满怀期待地希望这本书能成为我学术道路上的重要引路者。”

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评价一： “这本书的封面设计朴实无华，一看就充满了技术硬核的味道。我是一名刚入行不久的电气工程师，在工作中经常会遇到各种各样的电机调速问题，尤其是对于一些老旧的设备，如何高效、节能地进行变频调速，一直是我比较头疼的难题。偶然间听同事提到了这本书，说是业内比较经典的教材，讲解非常系统和深入。我迫不及待地入手了一本，翻开目录，看到那些章节的标题，比如“交-直-交变频器原理”、“电压矢量控制”、“空间矢量脉宽调制”等等，顿时感觉知识的海洋就在眼前。虽然有些概念我之前有所接触，但总感觉碎片化，不够系统。这本书的出现，恰恰弥补了我的这一块知识短板。我特别期待的是它对于各种控制策略的详细解析，比如V/f控制、转矩控制、速度闭环控制等等，希望能够通过学习，掌握如何根据不同的应用场景选择最合适的控制方法，从而提升设备的运行效率，降低能耗。这本书的出版年代也比较早，这反而让我觉得它更具价值，因为很多基础的理论和原理是经久不衰的，那些被时间检验过的经典知识，往往是最可靠的。我准备近期把手头的工作告一段落，全身心地投入到这本书的学习中，相信它一定会为我的职业生涯带来质的飞跃。”

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评价五： “作为一名在新能源领域深耕多年的工程师，我深知变频调速技术在提高能源利用效率方面所扮演的关键角色。无论是风力发电、太阳能光伏发电，还是电动汽车驱动系统，都离不开高效的变频控制。这本书的出现，让我看到了一个深入理解交流变频调速技术的绝佳机会。我尤其关注书中关于高级控制策略的论述，比如针对不同工况下的最优控制方法，以及如何通过控制来提升系统的动态响应速度和稳定性。我希望能够从书中学习到一些前沿的变频控制技术，例如模型预测控制、自适应控制等，了解它们在实际应用中的优势和局限性。同时，我也对书中关于变频器在电力系统中的应用，以及如何与电网进行交互的内容非常感兴趣。随着新能源发电的占比越来越高，如何实现变频器与电网的平滑接入、以及如何参与电网的稳定运行，都成为了亟待解决的问题。这本书的出版信息显示其具有一定的年头，这反而说明了其内容的经典和基础性，我非常相信经典的理论知识能够帮助我更好地理解和解决当下遇到的技术挑战。我期待这本书能够成为我掌握更先进变频调速技术的有力助手。”