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李利著 著

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出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512307933

商品编码：29656298248

包装：平装

出版时间：2011-06-01

基本信息

书名：变频器、软起动器电路设计宝典

定价：45.00元

作者：李利著

出版社：中国电力出版社

出版日期：2011-06-01

ISBN：9787512307933

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.381kg

编辑推荐

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内容提要

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本书共8章，主要内容包括变频器、软起动器的基本原理，变频器、软起动器各种选件的功能及选配方法，以施耐德电气公司的变频器ATV21、ATV61／ATV71和软起动器ATS48为例，详细分析了变频器和软起动器一次电路和二次电路设计中的各种常见错误，并给出了正确的设计。附录部分还提供了一些常见负载的分类方法和一些常见问题的解答。
本书以应用为目的，强调实用性，书里提供了大量的工程应用方案，并给出了应用图，方便读者学习参考。

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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变频器、软起动器电路设计宝典：工业自动化驱动控制的核心技术解析 在当今高度自动化的工业生产环境中，高效、可靠且节能的电机驱动控制技术是提升生产效率、降低运营成本的关键。变频器和软起动器作为两大核心的电机驱动控制设备，其设计原理、电路构成以及实际应用已成为衡量一个工程师技术水平的重要指标。本书——《变频器、软起动器电路设计宝典》，正是为了满足广大工程技术人员、爱好者以及相关专业学生对这一领域深入学习的需求而精心编写。 本书并非对市面上已有的具体产品进行参数的堆砌或功能的罗列，而是聚焦于变频器和软起动器背后深层的电路设计原理与实现方法。我们将带您从最基础的半导体器件的开关特性入手，逐步深入到复杂的功率变换拓扑、精密的控制算法以及完备的保护与通信机制。目标是让读者不仅知其然，更能知其所以然，从而具备独立分析、理解乃至创新设计变频器和软起动器电路的能力。 第一部分：变频器电路设计精要 变频器，顾名思义，是通过改变输出电源的频率来控制交流电动机转速的装置。其核心功能在于实现电能的“变频”和“变压”，进而精确调控电机的输出扭矩和转速。本书将从以下几个方面，系统性地剖析变频器电路设计的每一个关键环节： 1. 功率变换拓扑的演进与选择： 整流单元： 我们将详细探讨二极管整流桥、晶闸管（SCR）可控整流以及有源功率因数校正（APFC）电路的设计。重点分析它们的原理、优缺点、功率器件选型原则（如耐压、电流、散热需求）以及如何优化其滤波性能，降低谐波污染。 直流环节： 深入研究直流滤波电容的设计，包括电容的容量选择、ESR（等效串联电阻）的影响、纹波抑制策略以及电解电容的寿命影响因素。此外，还会讨论直流母线电抗器的作用与设计，以及如何通过电抗器改善电网侧的功率因数。 逆变单元： 这是变频器的心脏。我们将详尽介绍IGBT、MOSFET等功率开关器件在逆变电路中的应用。重点讲解SPWM（空间矢量脉宽调制）、SVPWM（空间矢量脉宽调制）等主流调制策略的原理、优劣势，以及如何通过精确的PWM波形生成来实现对输出电压和频率的平滑控制。不同拓扑结构如两电平、三电平逆变器的设计差异与应用场景也将一一阐述。 滤波器设计： 为了抑制逆变器输出的PWM谐波，输出滤波器至关重要。我们将介绍LC滤波器、正弦滤波器（Sinusoidal Filter）等不同类型滤波器的设计方法，包括参数计算、器件选型以及对电机绝缘和噪声的影响。 2. 控制策略与算法的实现： V/f（压频比）控制： 作为最基础的开环控制方式，我们将解析其原理、电路实现以及适用于哪些负载。 矢量控制（SVC/FOC）： 这是当前主流的高性能控制方法。我们将深入剖析磁场定向控制（FOC）的理论基础，包括坐标变换（Clark、Park变换）、转子磁场估计、转矩电流和励磁电流的解耦控制。从数学模型到实际的数字信号处理（DSP）实现，提供清晰的指导。 直接转矩控制（DTC）： 介绍DTC的原理，包括转矩和磁链的直接估计与控制，以及其快速动态响应的优势。 PID控制器的设计与整定： 无论哪种控制策略，PID控制器都是实现闭环反馈控制的核心。我们将详细讲解PID参数的计算方法、整定技巧，以及如何在变频器中有效地实现PID控制，以达到快速、稳定的速度和转矩响应。 3. 驱动与保护电路设计： 功率器件的驱动电路： IGBT、MOSFET等功率开关器件需要专门的驱动电路才能可靠地工作。我们将讲解隔离驱动、自举驱动等不同类型的驱动电路设计，包括驱动电压、电流的匹配，以及如何防止误导通（Shoot-through）和过零（Zero-crossing）问题。 过压、过流、过温保护： 详细阐述各种保护电路的设计。例如，如何通过采样电阻、电流互感器（CT）或霍尔传感器检测电流，如何利用ADC（模数转换器）采集电压和电流信号，以及如何通过温度传感器（如NTC、PT100）监测散热器温度。讲解保护动作的阈值设定、延时以及触发机制。 接地与隔离： 强调良好的接地设计对于抑制电磁干扰（EMI）、保证人身安全的重要性。介绍光耦、隔离变压器等隔离技术在驱动电路和信号采集中的应用。 4. 辅助功能与通信接口： 制动单元设计： 讲解能耗制动和再生制动的原理，以及制动电阻的选择和制动单元的电路设计。 通信接口： 介绍RS485、CAN总线、EtherNet/IP等工业通信接口在变频器中的应用，以及相应的通信协议设计要点，为实现远程监控和组网控制打下基础。 第二部分：软起动器电路设计解析 软起动器，相较于直接启动（DOL）和星三角启动，能够平滑地启动电机，有效降低启动电流和启动转矩对电网和机械设备的冲击，延长设备寿命。本书将重点剖析软起动器电路设计的核心要素： 1. 核心控制元件： 电力电子器件： 重点介绍晶闸管（SCR）作为软起动器最核心的功率开关器件。我们将详细讲解SCR的触发原理、门极驱动电路的设计，以及如何通过控制SCR的导通角来平滑地调节施加到电机上的电压。 反并联连接： 阐述SCR反并联连接在实现交流调压中的关键作用，以及如何通过控制两个反并联SCR的导通来控制电机的起動、运行和停止。 2. 软起动过程控制： 起动电压斜坡控制： 讲解如何设计控制电路，实现起动电压从零逐渐升高到额定电压的平滑过程。包括恒定斜率起动、固定时间起动、电流限制起动等不同模式的控制逻辑。 软停止功能： 介绍软停止的原理，即在停止过程中逐渐降低电压，以避免因惯性导致的机械冲击。 内部参数设定： 阐述起动时间、起动电压、停止时间、最大运行电流等关键参数的电路实现与用户接口设计。 3. 保护与监测功能： 过载保护： 讲解如何通过电流互感器（CT）检测电机电流，并设计过载保护电路，以防止电机过热。 缺相保护： 分析缺相对电机的影响，并介绍缺相保护电路的设计思路。 其他保护： 如过压、欠压、短路等保护功能的实现。 状态指示： 介绍LED指示灯、液晶显示屏等用于显示设备状态、故障信息和运行参数的设计。 4. 附加功能模块： 旁路接触器： 讲解旁路接触器在电机达到额定转速后，用于将软起动器旁路，减小损耗，延长软起动器寿命的设计。 通信接口： 介绍为方便远程监控和集成到上位控制系统而设计的通信接口。 本书的特色与价值： 深入的原理分析： 拒绝浅尝辄止，每一项电路设计都建立在扎实的理论基础之上，从器件特性到系统集成，层层剥离，深入本质。 贴近实际的应用： 结合实际工程需求，分析不同应用场景下的电路设计考量，提供可行的解决方案。 丰富的电路图例： 配备大量经典、实用的电路图，力求图文并茂，便于读者理解和参考。 严谨的逻辑结构： 内容组织合理，从基础到高级，循序渐进，形成完整的知识体系。 面向动手实践： 旨在培养读者的电路分析和设计能力，鼓励读者动手实践，将理论知识转化为实际技能。 无论您是正在从事工业自动化设备研发的工程师，还是致力于电机驱动控制领域的学习者，亦或是对电力电子技术充满好奇的技术爱好者，《变频器、软起动器电路设计宝典》都将是您不可或缺的参考资料。本书将助力您全面掌握变频器与软起动器电路设计的精髓，为您的职业生涯和技术进步提供强有力的支持。

评分☆☆☆☆☆

说实话，在深入阅读之前，我担心这本书会充斥着大量的过时信息，毕竟电力电子技术日新月异。然而，我惊喜地发现，作者在内容更新方面做得极其出色，它在阐述经典理论的同时，巧妙地穿插了最新的半导体器件（比如SiC MOSFETs的应用前景）和控制算法（如先进的无传感器控制方法）的探讨。它没有陷入对某一特定品牌或型号的局限性描述，而是聚焦于那些具有长期生命力的核心原理和设计思想。这意味着这本书的价值是具有延展性的，它教你的不是如何操作某款产品，而是如何掌握这个领域未来的发展方向和核心竞争力。对我这样一个需要不断更新知识库的研发人员来说，这本宝典无疑是投资回报率最高的一本专业书籍，它为我未来几年的技术路线规划提供了坚实的理论支撑和前瞻性的视角。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简直是工业美学的教科书！深邃的黑色背景上，一行行电路原理图的线条犹如闪烁的星辰，那种严谨而又充满力量感的美学，一下子就抓住了我这个常年在设备间里和电气打交道的技术人员的眼球。我拿到手的时候，首先被它沉甸甸的质感所吸引，不是那种轻飘飘的平装本能比拟的，翻开扉页，那种厚实的纸张和清晰的印刷质量，让我感觉这不是一本普通的参考书，而是一件值得珍藏的工具。特别是书脊上采用的烫金工艺，在灯光下反射出低调却又奢华的光泽，让人一看就知道里面蕴含的知识分量非同一般。我甚至舍不得把它放在布满灰尘的工作台上，而是把它恭敬地摆在了我的私人书架上，每次需要查阅资料时，那种仪式感油然而生。这种对书籍物理形态的极致追求，足以体现作者和出版社在内容之外，对读者体验的深度思考与尊重。光是这份对细节的把控，就让我对内部的专业内容充满了信心，仿佛这本书本身就是一件精密的仪器，散发着可靠和专业的信号。

评分☆☆☆☆☆

这本书在实操层面的价值，远远超出了我最初的预期。市面上很多书籍要么过于理论化，让人摸不着头脑；要么就是只提供应用实例，却缺乏背后的原理支撑，导致一旦遇到非标准故障就束手无策。然而，这部宝典找到了一个完美的平衡点。书中关于定制化控制算法的部分，简直是为那些需要深度嵌入式开发的工程师量身定做的“武功秘籍”。它不仅仅是教你如何使用现成的芯片，更是引导你理解如何根据负载特性去“设计”控制方案。我尝试用书中提到的某个关于磁链观测的改进算法，去优化我们生产线上一个老旧的电机驱动系统，结果能耗降低了将近百分之五，而且运行平稳性有了显著提升。这种可量化、可复现的成果，让我对这本书的信赖达到了一个新的高度。它不是纸上谈兵，而是能实实在在带来效率提升和成本节约的“硬通货”。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，简直就是一场结构严谨的思维漫游。它不像某些技术手册那样，只是简单罗列公式和参数，而是将复杂的变频器和软起动器内部的工作逻辑，通过一种近乎叙事的方式娓娓道来。作者似乎深谙如何将深奥的电力电子学知识，转化为工程师们日常可以理解和操作的语言。我尤其欣赏它对不同拓扑结构的详细剖析，那种从最基础的IGBT开关特性到整套PWM控制策略的递进，逻辑链条清晰到令人拍案叫绝。书中对故障诊断和EMC兼容性设计的章节处理得尤为到位，不是空泛地提一句“要注意干扰”，而是深入到具体的布局走线和滤波元件的选择，给出了实战中真刀真枪的建议。读完之后，我感觉自己对过去那些凭经验修修补补的“小聪明”有了更系统、更本质的认识，仿佛推开了一扇通往底层原理的大门，视野豁然开朗。这种由表及里、层层剥笋的讲解方式，极大地提升了我解决实际问题的能力和底气。

评分☆☆☆☆☆

从装帧和排版来看，这本书的设计者显然是站在一个非常高的学术和工程交叉点上进行考量的。它的图表绘制质量高得惊人，那些时域波形图、相量图以及PCB布局的示意图，线条锐利，标注清晰，即便是放大很多倍查看，核心信息点也不会丢失或模糊。更值得称赞的是，它在引入新的概念时，总能配上一段非常精炼的背景介绍，解释清楚这个技术点在整个行业发展历程中的地位和优势，避免了读者在阅读过程中产生“这个东西为什么重要”的疑惑。此外，书中大量的参考文献和注释系统做得非常严谨，如果你对某个特定章节的理论根源感到好奇，总能顺藤摸瓜找到更深层次的学术论文或标准文件。这体现了一种严谨的治学态度，让这本书不仅是一个学习工具，更像是一个可以长期依赖的专业知识索引库。