变频调速系统设计与应用PDF电子书下载

目录 1

前言 1

第1篇 基础 1

第1章 电力拖动系统与调速 2

1.1　运动模型与基本运动方程 2

1.2　系统合转矩 4

1.2.1　负载特性 4

1.2.2　电动机机械特性 5

1.2.3　系统稳定运行条件 7

1.3　调速的基本手段 8

1.3.1　人为机械特性 9

1.3.2　纵向平移型人为机械特性 10

本章小结 12

第2章 交流异步电动机 13

2.1 从直流电动机到交流异步电动机 13

2.2　交流异步电动机工作原理 14

2.2.1　旋转磁场 15

2.2.2　电磁感应 17

2.2.3　第一象限固有机械特性 19

2.2.4　其他象限固有机械特性 20

2.3　构建纵向平移型人为机械特性 21

2.3.1　绝对转速差的影响 21

2.3.2　主磁通不变时的电压—频率关系 23

2.3.3　弱磁与过励磁 24

2.4　有效转矩线及扩展概念 26

本章小结 27

第3章 改变频率和电压的方法 28

3.1 交—交变频—调压调出交流波形 28

3.2　交—直—交变频——电子换向器逆变 30

3.3　脉宽调制逆变原理 31

3.3.1　脉宽调制基本原理 31

3.3.2　三角载波脉宽调制 32

3.3.3　电流跟踪脉宽调制 35

3.3.4　电压空间矢量与磁通轨迹 36

3.3.5　磁通跟踪脉宽调制 38

本章小结 39

4.1.1　开关频率问题 41

第4章　构成通用变频器 41

4.1　构造SPWM逆变器 41

4.1.2　电力半导体器件简介 42

4.1.3　三相SPWM逆变器结构 44

4.2　取得稳定的直流电 45

4.3　解决逆功率流的去向 46

4.4　变频器的控制电路 47

4.5　通用变频器结构 49

4.6　成组驱动变频调速系统 50

4.7　变频器分类 52

本章小结 53

第2篇　原理 54

5.1　系统的内在联系 55

第5章 电力拖动运行分析基础 55

5.2　电力拖动系统分析方法 56

5.2.1　稳态分析法 56

5.2.2　基于自动控制理论的动态分析 58

5.3　电力拖动调速指标 60

5.3.1　稳态指标 60

5.3.2　动态指标 62

5.3.3　理想速度曲线 64

本章小结 65

第6章 U/f控制模式 67

6.1　反抗性恒转矩负载的U/f控制 67

6.1.1　基本U/f控制模式及运行情况 67

6.1.2　电压补偿原理及效果分析 70

6.1.3　转矩补偿原理及效果分析 72

6.1.4　转差补偿原理及效果分析 73

6.2　位能性恒转矩负载的U/f控制 75

6.3　二次方转矩负载的U/f控制运行 76

6.4　简单闭环及转差频率控制 79

本章小结 82

第7章 矢量控制模式 84

7.1 交流异步电动机的动态模型与矢量变换 84

7.1.1　矢量变换关系式 85

7.1.2　交流异步电动机动态数学模型 87

7.2　矢量控制原理 89

7.2.1 异步电动机假想模型和矢量控制原理 90

7.2.2　转子磁场定向型矢量控制 91

7.2.3　转差频率控制型矢量控制 93

7.3　矢量控制运行分析 96

7.3.1　矢量控制的动态结构模型 96

7.3.2　运行效果仿真分析 99

7.4　无速度传感器矢量控制 102

本章小结 103

第8章　直接转矩控制模式 105

8.1　直接转矩控制原理 105

8.1.1　定子磁链数学模型 105

8.1.2　电磁转矩数学模型 106

8.1.3　控制磁链和转矩的手段 107

8.2　直接转矩控制结构方案 109

8.3　直接转矩控制的转矩控制过程 111

8.4　直接转矩控制与矢量控制的比较 113

本章小结 116

第3篇 设计 117

第9章 系统方案设计 118

9.1 系统初步方案的确定 118

9.1.1 是否需要变频调速——避免先入为主 118

9.1.2　弄清运行要求——确定调速方案 122

9.1.3　电动机的适用性问题 123

9.2　选择变频器 127

9.2.1　选择变频器品牌型号 127

9.2.2　选择变频器规格 128

9.3　方案设计的其他内容 130

本章小结 131

第10章　系统主电路设计 132

10.1　输入输出电路主体功能设计 132

10.1.1　保护功能设计 132

10.1.2 电源控制及切换功能设计 134

10.2　主电路抗干扰措施 136

10.2.1　干扰的类型及危害 136

10.2.2 电抗器的作用及选择 138

10.2.3　主电路其他抗干扰对策 140

10.3　制动电路设计 142

10.3.1　能耗制动电阻选择 143

10.3.2　能耗制动电路设计 146

10.3.3 回馈制动的设计原则 150

10.4　成组驱动系统的主电路设计 151

本章小结 153

第11章 系统控制功能设计 155

11.1　外部连接的操作控制功能 155

11.1.1 系统运行及调速控制的实现 155

11.1.2　其他通过控制端子实现的功能 160

11.2　由变频器内部设置的控制功能 162

11.2.1　基本运行控制功能 162

11.2.2　安全保护功能 166

11.2.3　特殊控制功能 168

11.3　通过通信控制的功能 172

11.3.1　通信原理简述 172

11.3.2　通过通信实现高性能控制 174

11.4　系统控制电路的抗干扰问题 178

本章小结 181

第12章　成套安装、调试及运行维护 182

12.1　成套安装设计 182

12.1.1　变频器散热问题的处理 182

12.1.2　其他环境适应性问题的处理 185

12.1.3　旋转编码器的安装设计 187

12.2　调试 189

12.2.1　初始上电调试 189

12.2.2　空载及负载调试 191

12.2.3　系统联合调试及试运行 192

12.3.1 日常运行维护 193

12.3　运行维护 193

12.3.2　故障分析及处理 194

本章小结 196

第4篇 应用 197

第13章　二次方转矩负载应用 198

13.1　二次方转矩负载工作特性分析 198

13.1.1　风机特性及节能潜力估计 198

13.1.2　离心式水泵特性及节能潜力估计 201

13.1.3　共母管多泵系统的流体关系 203

13.2　调速系统应用特征及示例 206

13.2.1 一般应用特征及调速方案 206

13.2.2　空调风柜风机调速系统示例 208

13.2.3　水位控制调速系统示例 211

13.3　共母管恒压供水系统方案及示例 213

本章小结 218

第14章　位能负载应用 219

14.1　位能负载的共性问题 219

14.2　起重设备变频调速 221

14.2.1　机械冲击情况分析 221

14.2.2　起重设备变频调速的价值及调速方案 224

14.2.3　塔式抓斗起重机变频调速示例 226

14.2.4　起重设备变频调速的操作培训问题 232

14.3 电梯及提升机变频调速应用 234

14.3.1　应用特征及调速方案 234

14.3.2　定位控制原理 236

本章小结 237

第15章　反抗性恒转矩负载应用 238

15.1 恒转矩负载采用变频调速的价值及调速方案 238

15.2　一般恒转矩负载应用 239

15.3　有速度精度要求的应用及示例 240

15.4　有动态性能要求的应用及示例 242

15.5　高速运行变频调速应用 245

15.6　速度派生参数控制简介 247

本章小结 249

第16章　有同步运行要求的应用 250

16.1　多电动机同步运行概述 250

16.1.1 调速性能及同步要求的类型 250

16.1.2　同步机构间机械连接的类型 252

16.2.1　一台变频器驱动多台电动机——群拖 254

16.2　低同步要求的控制手段及示例 254

16.2.2　简单比例给定同步控制 255

16.3　瞬时速度同步控制手段及示例 258

16.4　平均速度同步控制手段及示例 261

16.4.1　转矩下垂特性控制功能 261

16.4.2　基于转矩控制的负载分配控制 263

16.4.3　基于速度控制的张力控制 266

16.4.4　角位移同步控制 268

16.5 同步运行应用类型及控制手段选择 269

本章小结 271

第5篇 其他 272

17.1.1　原理及结构 273

17.1　交—交变频器 273

第17章　非通用变频器简介 273

17.1.2　交—交变频的矢量控制原理 274

17.1.3　交—交变频调速的应用 275

17.2　高、中压大容量变频器 276

17.2.1　高—低—高间接式高、中压变频器 277

17.2.2　高—高直接式高、中压变频器 277

17.2.3　高、中压变频调速的应用 278

17.3　同步电动机变频调速 279

17.3.1　同步电动机自控型变频调速原理 279

17.3.2　同步电动机他控型变频调速原理 281

17.4　特种变频器简介 282

本章小结 283

参考文献 284