變頻控制技術(shù)及應用

目 錄
第1章 交流電動機變頻調(diào)速原理及發(fā)展 1
1.1 交流電動機的調(diào)速方式 1
1.2 交流電動機變頻調(diào)速原理 2
1.3 變頻器的發(fā)展 6
1.3.1 變頻器的發(fā)展歷程 6
1.3.2 變頻器的主要發(fā)展方向 10
1.4 交流異步電動機變頻調(diào)速時的機械特性 11
1.4.1 基頻以下變頻調(diào)速時的機械特性 12
1.4.2 基頻以上變頻調(diào)速時的機械特性 14
1.5 變頻調(diào)速系統(tǒng)中生產(chǎn)機械的負載特性 15
1.5.1 恒轉(zhuǎn)矩負載特性 15
1.5.2 平方降轉(zhuǎn)矩負載 16
1.5.3 恒功率負載 18
1.6 我國變頻器應用范圍及市場分析 19
1.6.1 應用范圍 19
1.6.2 市場前景 20
小結(jié) 22
思考題 23
第2章 變頻器的電路結(jié)構(gòu) 24
2.1 變頻器的基本電路結(jié)構(gòu) 24
2.2 變頻器主電路結(jié)構(gòu) 26
2.2.1 交—交變頻器主電路結(jié)構(gòu)及工作原理 27
2.2.2 交—直—交變頻器主電路結(jié)構(gòu) 29
2.3 變頻器的分類 32
小結(jié) 33
思考題 33
第3章 變頻器中的PWM控制技術(shù) 34
3.1 正弦脈寬調(diào)制（SPWM）控制技術(shù) 34
3.1.1 SPWM調(diào)制原理 34
3.1.2 SPWM波的產(chǎn)生 36
3.1.3 SPWM調(diào)制方法 38
3.2 電流滯環(huán)跟蹤PWM（CHBPWM）控制技術(shù) 39
3.3 電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制技術(shù) 40
3.3.1 空間矢量的定義 41
3.3.2 電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系 43
3.3.3 電壓空間矢量線性組合法 45
小結(jié) 48
思考題 49
第4章 基于數(shù)學模型的變頻調(diào)速系統(tǒng) 50
4.1 轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的變頻調(diào)速系統(tǒng) 51
4.2 轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng) 53
4.2.1 轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念 53
4.2.2 轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律 55
4.2.3 轉(zhuǎn)差頻率控制的閉環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng) 56
4.3 三相異步電動機動態(tài)數(shù)學模型 57
4.3.1 三相異步電動機動態(tài)數(shù)學模型的性質(zhì) 58
4.3.2 三相異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型 58
4.3.3 矢量控制理論中的坐標變換和坐標變換陣 63
4.3.4 三相異步電動機在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的動態(tài)數(shù)學模型 71
4.3.5 三相異步電動機在兩相靜止坐標系下的動態(tài)數(shù)學模型 73
4.3.6 三相異步電動機按轉(zhuǎn)子磁鏈定向旋轉(zhuǎn)坐標系下的動態(tài)數(shù)學模型 73
4.4 按轉(zhuǎn)子磁場定向的異步電動機矢量控制系統(tǒng) 77
4.4.1 轉(zhuǎn)速和磁鏈閉環(huán)控制的直接矢量控制系統(tǒng) 77
4.4.2 轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器 79
4.4.3 磁鏈開環(huán)與轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差型間接矢量控制系統(tǒng) 81
4.5無速度傳感器矢量控制系統(tǒng) 83
4.6直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) 85
4.6.1 直接轉(zhuǎn)矩控制的基本思路 85
4.6.2 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的構(gòu)成 86
小結(jié) 88
思考題 88
第5章 通用變頻器的常用功能 90
5.1 頻率給定功能 90
5.1.1頻率給定方式 90
5.1.2 變頻器中常用的頻率術(shù)語 93
5.1.3 運行頻率的設(shè)置 95
5.2 啟動與加速功能 99
5.2.1變頻器的加速曲線 99
5.2.2變頻器的啟動方式 100
5.2.3加速時間及自處理功能 101
5.3 制動與減速功能 102
5.3.1變頻器制動方式 103
5.3.2制動時間及自處理功能 103
5.4 其它常用控制功能 105
小結(jié) 108
思考題 108
第6章 西門子MM4系列變頻器簡介 109
6.1 MM4系列變頻器類型 109
6.2 MM4系列變頻器的基本構(gòu)成 110
6.3 MM4系列變頻器的控制方法 112
6.4 MM4系列變頻器參數(shù)介紹 114
6.4.1 MM4系列變頻器的參數(shù)類型 114
6.4.2 MM4系列變頻器參數(shù)說明 117
6.4.3 MM4系列變頻器的參數(shù)組 119
6.4.4用BOP修改MM4系列變頻器參數(shù)的操作方法 120
6.5 MM4系列變頻器參數(shù)的調(diào)試方法 121
小結(jié) 124
思考題 124
第7章 MM4系列變頻器的功能調(diào)試 126
7.1 MM4系列變頻器的基本功能參數(shù) 126
7.2 MM4系列變頻器基本功能調(diào)試 133
小結(jié) 146
習題與思考題 146
第8章 設(shè)備的選擇與安裝及故障處理 149
8.1變頻器的選擇 149
8.1.1根據(jù)負載的特性選擇變頻器 149
8.1.2 變頻器容量的選擇 150
8.1.3 變頻器箱體結(jié)構(gòu)的選用 153
8.2電動機的選擇 155
8.2.1 異步電動機類型與容量的選擇 155
8.2.2 使用變頻器驅(qū)動時電動機出現(xiàn)的新問題 156
8.2.3 電動機容量的計算 156
8.3變頻器外圍設(shè)備及其選擇 159
8.4變頻器的安裝 166
8.4.1 變頻器的安裝環(huán)境要求 166
8.4.2 變頻器的安裝方式 168
8.5變頻器的接線 169
8.5.1 主回路端子的接線 169
8.5.2 控制回路端子的接線 171
8.6變頻器電氣柜的設(shè)計 174
8.6.1 變頻電氣柜設(shè)計前的要求 174
8.6.2 電氣柜的設(shè)計 175
8.6.3 柜體的布局設(shè)計 176
8.6.4 變頻器柜的配線 177
8.7變頻器故障及處理 178
8.7.1 變頻器的故障分類 178
8.7.2變頻器常見故障及原因 179
8.7.3 西門子變頻器的常見故障類型及排除方法 181
8.7.4 變頻器維修常用的檢測方法 182
小結(jié) 184
思考題 184
第9章 變頻拖動系統(tǒng)的設(shè)計 186
9.1生產(chǎn)機械對變頻拖動系統(tǒng)的基本要求 186
9.1.1 在機械特性方面的要求 186
9.1.2 在運行可靠性方面的要求 187
9.1.3 變頻供電對異步電動機的影響 188
9.2 變頻調(diào)速時異步電動機的有效轉(zhuǎn)矩線 190
9.3 恒轉(zhuǎn)矩負載的變頻拖動 192
9.3.1 控制方式的選擇 192
9.3.2 改變低頻性能與提高電動機輸出轉(zhuǎn)矩 192
9.3.3 提高恒轉(zhuǎn)矩負載的變頻調(diào)速范圍 193
9.3.4 恒轉(zhuǎn)矩負載的功能預置要點 195
9.4恒功率負載的變頻拖動 200
9.4.1 恒功率負載下的電動機容量選擇問題 200
9.4.2 降低電動機容量的方法 201
9.4.3 金屬切削機床的降容方法 204
9.5平方降轉(zhuǎn)矩負載的變頻拖動 208
9.5.1 V/f控制線的選擇與節(jié)能效果 209
9.5.2 風機的變頻控制 210
9.5.3 水泵的變頻調(diào)速系統(tǒng) 214
小結(jié) 216
習題與思考題 217
第10章 MM4系列變頻器的應用實例 218
10.1 MM440變頻器在電梯上的應用 218
10.1.1 系統(tǒng)概述 218
10.1.2 系統(tǒng)的組成和基本原理 219
10.1.3 變頻器參數(shù)的設(shè)定 221
10.2 MM440變頻器在恒壓供水中的應用 222
10.2.1恒壓供水變頻調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)能原理 223
10.2.2 恒壓供水變頻調(diào)速系統(tǒng) 225
10.3 MM440變頻器在離心機中的應用 231
10.3.1 常規(guī)電器實現(xiàn)的電桿變頻調(diào)速離心機控制系統(tǒng) 232
10.3.2 利用BICO功能實現(xiàn)的電桿變頻調(diào)速離心機控制系統(tǒng) 234
10.4 MM440變頻器在拉絲機中的應用 238
10.4.1 拉絲機設(shè)備的構(gòu)成 238
10.4.2 拉絲機控制功能要求 239
10.4.3 拉絲機變頻調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定 241
10.5 MM440變頻器在鋼包車運行中的應用 242
10.5.1 工藝簡述 242
10.5.2 電氣控制系統(tǒng)的組成 243
10.5.3 變頻器參數(shù)設(shè)定 244
小結(jié) 245
習題與思考題 246
參考文獻 247