变频器的应用与维护PDF电子书下载

第一篇 变频器的原理·运行·维护 3

1概论 3

1.1什么是变频器 3

1.1.1直流和交流 3

1.1.2整流和逆变 3

1.1.3变频器的组成 5

1.2变频器的技术发展简史 6

1.2.1电力电子器件更新 7

1.2.2控制策略的发展 7

1.2.3功能综合化 8

1.3变频器的基本类型 8

1.3.1按变换频率的方法分 8

1.3.2按主电路工作方式分 9

1.3.3按变频器调压方法的不同分 10

1.3.4按工作原理分类 11

1.3.5按照用途分类 11

1.4电力电子和微处理器的进步是变频器发展的动力 13

1.4.1控制手段的发展 13

1.4.2微机控制面临的问题和解决途径 13

1.4.3微机控制的新进展 13

2电动机及其特性 15

2.1异步电动机 15

2.1.1结构和工作原理 15

2.1.2异步电动机变频调速 16

2.1.3异步电动机的等效电路 16

2.1.4异步电动机的机械特性 17

2.2同步电动机 18

2.2.1结构和工作原理 18

2.2.2同步电动机变频调速 18

2.3直流无刷电动机 19

2.3.1结构 19

2.3.2工作原理 20

2.3.3运行特性和调速原理 21

2.4负载换相同步电动机（可控硅电动机） 22

2.4.1结构 22

2.4.2工作原理 23

2.4.3机械特性和调速 24

3电力电子器件 27

3.1概述 27

3.2晶闸管（SCR） 28

3.3门极可关断晶闸管（GTO） 29

3.4双极晶体管（BJT） 30

3.4.1结构 30

3.4.2BJT的主要参数 31

3.4.3BJT的驱动电路 32

3.5功率场效应晶体管（MOSFET） 33

3.5.1结构和工作原理 33

3.5.2MOSFET的主要参数 34

3.5.3使用注意事项 34

3.6绝缘栅双极晶体管（IGBT） 34

3.6.1结构 34

3.6.2IGBT的主要参数 35

3.6.3IGBT的驱动电路 36

3.6.4IGBT的选用 37

3.7其他新型电力电子器件 38

3.7.1静电感应晶体管（SIT） 38

3.7.2MOS型晶闸管（MCT） 38

3.7.3逆阻断型GCT晶闸管 39

3.8智能电力电子模块（IPM） 41

3.8.1IPM的结构 41

3.8.2IPM的特点 42

3.8.3IPM的选用 42

3.8.4带PWM整流器的IPM模块 44

3.8.5变频式家电用超小型DIP-IPM 44

3.9全控型电力电子器件的比较 47

3.9.1电压电流的比较 47

3.9.2性能的比较 47

4变频器的整流器 48

4.1概述 48

4.2不可控整流器 49

4.3可控整流器 49

4.3.1晶闸管整流器 49

4.3.2带斩波器的二极管整流器 50

4.3.3PWM整流器 50

5变频器的中间电路 59

5.1滤波环节 59

5.1.1电压型变频器 59

5.1.2电流型变频器 60

5.1.3电压型变频器和电流型变频器的比较 61

5.2动力制动环节 62

5.2.1动力制动单元 62

5.2.2DC制动 63

5.2.3制动电阻计算举例 63

6逆变器 64

6.1六脉波方波逆变器 64

6.1.1180°导通型逆变器 64

6.1.2120°导通型逆变器 65

6.2SPWM逆变器 66

6.2.1PAM控制和PWM控制的比较 66

6.2.2SPWM原理 67

6.3SPWM波形成的方法 70

6.3.1自然采样法 70

6.3.2SPWM专用集成芯片 71

6.4电流跟踪控制的PWM逆变器 71

6.5采用电压空间矢量控制的PWM逆变器 72

6.5.1电压空间矢量 72

6.5.2PWM逆变器供电时异步电动机的电压空间矢量 73

6.5.3PWM波形的产生 74

7变频器的控制 76

7.1VVVF控制（恒U／f控制） 76

7.1.1恒U／f控制原理 76

7.1.2恒转矩调速变频器 77

7.1.3恒功率调速变频器 78

7.1.4电压型U／f控制变频器的构成 79

7.1.5利用磁通闭环控制，改善U／f控制性能 80

7.2SF控制（转差频率控制） 81

7.2.1转差频率控制的基本概念 81

7.2.2SF控制规律 82

7.2.3SF控制变频器的系统结构 82

7.3VC控制（矢量控制） 83

7.3.1VC控制的原理和应用范围 83

7.3.2坐标变换 88

7.3.3转差型变频器的结构和工作原理 91

7.3.4无速度传感器矢量控制变频器简介 93

7.4变频器的单片机控制 96

7.4.187C196MC微机控制系统设计 97

7.4.2SPWM波的形成 99

7.4.387C196MC微机控制系统硬件设计 100

7.4.4微机控制系统软件设计 101

7.5变频器的DSP控制 101

7.6变频器的通信控制 105

7.6.1PLC与变频器相连 105

7.6.2PC机通过RS 485与变频器相连 108

7.6.3PC机通过现场总线与变频器相连 119

7.7变频器参数的自检测和自校正 121

7.7.1参数自检测概述 121

7.7.2电动机参数离线自设定 122

7.7.3电动机参数在线自校正 126

7.8自动能耗最优控制（AEO） 127

7.8.1变频器的节能运行 127

7.8.2AEO控制 128

7.8.3带AEO变频器节能效果分析 129

7.9PWM整流变频调速器的实现 130

8变频器的维护 133

8.1维修和检测 133

8.1.1日常检查 133

8.1.2定期检查 133

8.1.3根据维护信息判断元器件的寿命 133

8.1.4检测 134

8.2故障诊断 136

8.2.1故障的显示与复位 136

8.2.2故障诊断 137

8.2.3外界因素对变频器的不利影响及其防止对策 138

8.3变频器的电磁噪声及其对策 139

8.3.1变频器产生的电磁噪声及其抑制方法 140

8.3.2变频器抗噪声选件的配置 146

8.3.3变频器产生的高次谐波及其抑制技术 146

8.3.4变频器运行中漏电流和浪湧电压的抑制 149

9特殊用途的变频器 155

9.1交流伺服系统用的变频器 155

9.1.1机电一体化产品的概念 155

9.1.2数控机床和伺服驱动技术 155

9.1.3交流伺服电动机与直流伺服电动机的比较 156

9.1.4交流伺服系统的构成及工作原理 158

9.1.5方波电流型BDCM（无刷直流电动机）交流伺服系统举例 159

9.1.6三相PMSM交流伺服系统 161

9.1.7AC伺服驱动系统的动态结构 166

9.2电梯专用变频器 167

9.2.1高速电梯用变频器 167

9.2.2中速电梯变频器 169

9.2.3超高速电梯变频器 170

9.2.4低速家用电梯变频器 171

9.3空调专用变频器 172

9.3.1变频空调器的结构和特点 172

9.3.2变频空调的实际效果 174

9.4高压变频器 175

9.4.1高压变频器的不同方案 175

9.4.2高压变频器产品介绍 179

9.5太阳能发电专用变频器 182

9.5.1太阳能电池与系统并联的电压型PWM逆变器 183

9.5.2采用升降压功率型PWM逆变器 191

第二篇 变频器的应用 197

10变频器在节能方面的应用 197

10.1节能原理 197

10.1.1挡板控制与转速控制 197

10.1.2阀门控制与转速控制 199

10.2风机泵类负荷对变频器提出的要求 200

10.2.1工频电源到变频器的切换控制 201

10.2.2变频器到工频电源的切换控制 201

10.2.3风机泵类负载用的U／f曲线模式 201

10.2.4瞬停再启动控制 202

10.3变频器在轧钢厂供水系统中的应用实例 203

10.3.1工艺对控制提出的要求 203

10.3.2变频器选型 204

10.3.3变频器的原理接线图 205

10.3.4运行与操作 206

10.3.5使用时应注意的事项 206

10.3.6水泵变频调速运行的经济分析 207

10.4高压变频器在火力发电厂灰浆泵系统中的应用实例 207

10.4.1灰浆泵改为变频调速前存在的问题 207

10.4.2变频器、电动机、灰浆泵的技术规格 208

10.4.3变频器简介 208

10.4.4变频调速的优点 210

10.4.5调试及运行 210

10.4.6变频调速应用前后的经济效益比较 210

10.5华为电气TD2100供水专用变频器 211

10.5.1用户密码设定 211

10.5.28种供水模式选择 211

10.5.36段定时压力给定设置 213

10.5.4休眠泵控制功能 213

10.5.5定时轮换控制 214

10.5.6排污泵控制功能 214

10.5.7进水池液位检测及控制 214

10.5.8故障自动电话拨号 215

11变频器在自动化系统中的应用 216

11.1永磁同步电动机变频调速在化纤、玻璃行业中的应用 216

11.1.1永磁同步电动机变频调速在化纤工业中的应用 216

11.1.2永磁同步电动机变频调速在玻璃工业中的应用 217

11.2SF控制变频恒压供水系统 218

11.2.1水泵电气传动调速方案的选择 218

11.2.2SF系统的构成及工作原理 218

11.2.3异步电动机SF控制的变频调速系统 219

11.2.4实测节电效果 220

11.3电弧炉变频调速自动加料系统 220

11.3.150吨大功率电弧炉加料工艺要求 220

11.3.2微机控制变频调速配料系统 221

11.3.3效果分析 222

11.4可编程控制器和变频器在电梯控制中的应用 222

11.4.1PLC用于电梯控制的特点 222

11.4.2PLC—VVVF变频电梯框图 223

11.4.3G7变频器在电梯拖动控制中所起的作用 223

11.4.4电梯的加／减速和制动控制 224

11.4.5节能效果分析 225

11.5变频器在卷取机上的应用 225

11.5.1卷取机在各种行业中的应用 225

11.5.2卷取机的张力控制方案 226

11.5.3卷取机的电气自动控制 228

12变频器在省力化方面的应用 230

12.1变频器在125t桥式起重机上的应用 230

12.1.1起重机对变频器控制提出的要求 230

12.1.2变频调速系统框图说明 230

12.1.3变频器制动单元选择 231

12.1.4变频器和PLC的配合 231

12.1.5试验结果 232

12.2变频器在港机设备中的应用 233

12.2.1港机设备的特点 234

12.2.2港机设备中变频器的选型 234

12.2.3变频器及其周边设备的容量设计 235

12.3变频器在自动仓库中的应用 237

12.3.1码垛机对调速系统提出的要求 237

12.3.2码垛机中变频器的选用 238

13变频器在提高产品质量方面的应用 242

13.1变频器在金属拉丝机上的应用 242

13.1.1活套式拉丝机对电力拖动提出的要求 242

13.1.2变频器用于拉丝机拖动 242

13.1.3同步设计 243

13.1.4运行效果 244

13.1.5经济效益分析 244

13.2变频器在磨床上的应用 245

13.2.1改造前的磨床主轴调速系统 245

13.2.2调速系统的改造 245

13.2.3改造效果 246

13.3变频器在高速电主轴上的应用 246

13.3.1高频变频器用于高速电主轴 246

13.3.2高频变频器的容量选择 247

13.3.3变频器在高速电主轴上应用的其他问题 248

13.3.4高频变频器在电主轴上的应用前景 248

13.4变频器在聚丙烯造粒机中的应用 248

13.4.1造粒机工艺流程 248

13.4.2控制系统的构成及控制原理 249

13.4.3变频器的应用介绍 250

13.4.4特性实测 251

13.5变频器在制药中的应用 251

13.5.1制药设备利用变频调速进行改造 251

13.5.2制药发酵过程分析 252

13.5.3制药厂其他设备应用变频器的前景 252

13.6变频器在食品机械上的应用 253

13.6.1混合搅拌机的变频调速 253

13.6.2奶油制作机的变频调速 255

13.6.3鱼片制作机的变频调速 256

13.7变频器在煮漂机上的应用 259

13.7.1煮漂机设备概况 259

13.7.2采用变频器改造旧系统 260

13.7.3应用变频器改造的效果 260

附录A新一代国内外部分变频器主要特点概述 261

A.1通用变频器的基本功能 261

A.2A-B系列变频器 262

A.3西门子变频器 270

A.4三菱通用变频器 273

A.5富士变频器 275

A.6日立变频器 277

A.7国产变频器概述 277

A.8佳灵变频器 279

A.9科姆龙变频器 280

参考文献 282