變頻控制技術及應用

目 錄
第1章 交流電動機變頻調速原理及發(fā)展 1
1.1 交流電動機的調速方式 1
1.2 交流電動機變頻調速原理 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速時的機械特性 11
1.4.1 基頻以下變頻調速時的機械特性 12
1.4.2 基頻以上變頻調速時的機械特性 14
1.5 變頻調速系統(tǒng)中生產機械的負載特性 15
1.5.1 恒轉矩負載特性 15
1.5.2 平方降轉矩負載 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 22
思考題 23
第2章 變頻器的電路結構 24
2.1 變頻器的基本電路結構 24
2.2 變頻器主電路結構 26
2.2.1 交—交變頻器主電路結構及工作原理 27
2.2.2 交—直—交變頻器主電路結構 29
2.3 變頻器的分類 32
小結 33
思考題 33
第3章 變頻器中的PWM控制技術 34
3.1 正弦脈寬調制（SPWM）控制技術 34
3.1.1 SPWM調制原理 34
3.1.2 SPWM波的產生 36
3.1.3 SPWM調制方法 38
3.2 電流滯環(huán)跟蹤PWM（CHBPWM）控制技術 39
3.3 電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制技術 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系 43
3.3.3 電壓空間矢量線性組合法 45
小結 48
思考題 49
第4章 基于數(shù)學模型的變頻調速系統(tǒng) 50
4.1 轉速開環(huán)恒壓頻比控制的變頻調速系統(tǒng) 51
4.2 轉速閉環(huán)轉差頻率控制的變頻調速系統(tǒng) 53
4.2.1 轉差頻率控制的基本概念 53
4.2.2 轉差頻率控制規(guī)律 55
4.2.3 轉差頻率控制的閉環(huán)變頻調速系統(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 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子磁鏈定向旋轉坐標系下的動態(tài)數(shù)學模型 73
4.4 按轉子磁場定向的異步電動機矢量控制系統(tǒng) 77
4.4.1 轉速和磁鏈閉環(huán)控制的直接矢量控制系統(tǒng) 77
4.4.2 轉子磁鏈觀測器 79
4.4.3 磁鏈開環(huán)與轉速閉環(huán)轉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直接轉矩控制系統(tǒng) 85
4.6.1 直接轉矩控制的基本思路 85
4.6.2 直接轉矩控制系統(tǒng)的構成 86
小結 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語 93
5.1.3 運行頻率的設置 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 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)的調試方法 121
小結 124
思考題 124
第7章 MM4系列變頻器的功能調試 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試 133
小結 146
習題與思考題 146
第8章 設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 變頻器箱體結構的選用 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變頻器電氣柜的設計 174
8.6.1 變頻電氣柜設計前的要求 174
8.6.2 電氣柜的設計 175
8.6.3 柜體的布局設計 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 184
思考題 184
第9章 變頻拖動系統(tǒng)的設計 186
9.1生產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 變頻調速時異步電動機的有效轉矩線 190
9.3 恒轉矩負載的變頻拖動 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矩 192
9.3.3 提高恒轉矩負載的變頻調速范圍 193
9.3.4 恒轉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 水泵的變頻調速系統(tǒng) 214
小結 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恒壓供水變頻調速系統(tǒng)的節(jié)能原理 223
10.2.2 恒壓供水變頻調速系統(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 拉絲機設備的構成 238
10.4.2 拉絲機控制功能要求 239
10.4.3 拉絲機變頻調速系統(tǒng)的參數(shù)設定 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)設定 244
小結 245
習題與思考題 246
參考文獻 247