电气传动与调速系统

前言

第1章 绪论1

1.1 交流调速系统的发展1

1.2 交流调速系统的分类2

1.3 变频器的应用和发展3

习题3

第2章 异步电动机调压调速系统4

2.1 异步电动机调压调速原理和方法4

2.1.1 异步电动机调压调速原理4

2.1.2 异步电动机调压调速方法5

2.2 闭环控制的异步电动机调压调速系统6

2.2.1 转速闭环调压调速系统的组成6

2.2.2 系统的静特性分析6

2.2.3 调压调速系统中的功率损耗分析8

2.3 电磁转差离合器调速系统10

2.3.1 电磁转差离合器的基本结构与工作原理10

2.3.2 滑差电动机调速系统的组成及机械特性11

2.3.3 电磁转差离合器调速系统实例11

习题12

第3章 绕线转子异步电动机串级调速系统13

3.1 串级调速系统的工作原理及基本类型13

3.1.1 绕线转子异步电动机串级调速原理13

3.1.2 串级调速的基本运行状态14

3.1.3 串级调速系统的基本类型15

3.2 绕线转子异步电动机串级调速时的机械特性17

3.2.1 绕线转子异步电动机转子整流电路的电压与电流17

3.2.2 串级调速系统的调速特性20

3.2.3 串级调速系统的机械特性与最大转矩21

3.3 串级调速系统的效率和功率因数22

3.3.1 串级调速系统的总效率22

3.3.2 串级调速系统的总功率因数23

3.4 双闭环控制的串级调速系统25

3.4.1 双闭环串级调速系统的组成25

3.4.2 双闭环串级调速系统工作原理分析26

3.5 串级调速系统的应用27

3.5.1 串级调速系统应用中的几个问题27

3.5.2 串级调速系统应用实例29习题31

第4章 无换向器电动机调速系统32

4.1 无换向器电动机简介32

4.1.1 概述32

4.1.2 无换向器电动机的工作原理33

4.1.3 无换向器电动机逆变器的换流38

4.2 无换向器电动机的电磁转矩及基本特性40

4.2.1 无换向器电动机的电磁转矩40

4.2.2 无换向器电动机的基本特性42

4.3 无换向器电动机调速系统及其运行44

4.3.1 换向器电动机的控制策略44

4.3.2 晶闸管式无换向器电动机调速系统45

4.3.3 晶体管式无换向器电动机调速系统46

习题46

第5章 异步电动机变频调速系统47

5.1 交流电动机变频调速的基本理论47

5.1.1 变频调速基本原理47

5.1.2 变频器简介48

5.2 SPWM逆变器52

5.2.1 SPWM的工作原理52

5.2.2 SPWM逆变器的调制方式54

5.2.3 SPWM波的实现55

5.2.4 SPWM变频调速系统的应用实例60

5.2.5 其他类型的SPWM控制器61

习题62

第6章 通用变频器的基本原理63

6.1 通用变频器的分类与基本结构63

6.1.1 通用变频器的分类63

6.1.2 通用变频器的基本结构64

6.2 变频调速时的机械负载特性70

6.2.1 异步电动机的机械特性70

6.2.2 生产机械的负载特性71

6.2.3 不同机械负载特性下变频器的选择73

习题76

第7章 异步电动机变频调速控制方式77

7.1 U/f控制77

7.1.1 恒U/f控制77

7.1.2 恒U/f控制方式的机械特性78

7.1.3 对额定频率f1n以下变频调速特性的修正79

7.2 转差频率控制81

7.2.1 转差频率控制的基本思想81

7.2.2 转差频率控制的转速闭环变频调速系统82

7.3 矢量控制83

7.3.1 矢量控制简介83

7.3.2 矢量控制系统86

7.4 直接转矩控制87

7.4.1 电压空间矢量87

7.4.2 磁通轨迹控制89

7.4.3 直接转矩控制系统91

习题92

第8章 通用变频器的操作与控制93

8.1 台达VFD-M系列变频器的操作与控制93

8.1.1 台达VFD-M系列变频器概述94

8.1.2 变频器储存及安装95

8.1.3 变频器的配线96

8.1.4 数字操作器的使用99

8.1.5 台达VFD-M系列变频器的功能/参数说明100

8.1.6 台达VFD-M系列变频器的通信控制106

8.1.7 错误信息指示与故障排除108

8.2 西门子MM440变频器的操作与控制109

8.2.1 MM440变频器概述109

8.2.2 MM440变频器的电路结构111

8.2.3 MM440变频器的电气安装111

8.2.4 MM440变频器的可选件114

8.2.5 MM440变频器的参数介绍115

8.2.6 MM440变频器的操作与控制117

8.2.7 MM440变频器的故障诊断123

习题124

第9章 变频器的联网运行125

9.1 USS协议125

9.1.1 USS协议通信报文的结构125

9.1.2 PKW区126

9.1.3 PZD区132

9.1.4 采用USS广播方式通信135

9.1.5 MICROMASTER4有关USS通信的参数设置135

9.2 使用USS协议指令和变频器通信136

9.2.1 USS协议指令的要求136

9.2.2 变频器通信时间137

9.2.3 USS协议编程顺序137

9.2.4 USS协议指令138

9.3 使用PROFIBUS-DP模板和变频器通信143

9.3.1 PROFIBUS-DP总线概况143

9.3.2 PROFIBUS-DP模板应用

实例145

习题148

第10章 变频器应用实例149

10.1 变频器在恒压供水系统中的应用149

10.1.1 概述149

10.1.2 控制方案149

10.1.3 系统功能150

10.1.4 运行特征151

10.1.5 系统特点151

10.2 变频器在起重机大、小车行走驱动中的应用152

10.2.1 系统概述152

10.2.2 系统配置152

10.2.3 控制系统原理图152

10.2.4 变频器主要参数的设置154

10.3 变频器在造纸机械中的应用154

10.3.1 纸机传动对电气控制系统的要求155

10.3.2 控制系统组成156

10.3.3 控制系统软件设计157

习题159

第11章 常用变频器160

11.1 ABB变频器160

11.1.1 概述160

11.1.2 ACS550变频器161

11.1.3 ACS800变频器163

11.2 三菱变频器163

11.2.1 概述163

11.2.2 FR-700型变频器163

11.3 富士变频器168

习题172

第12章 实验指导书173

实验1 台达变频器数字操作器的使用173

实验2 台达变频器多段速度运转实验173

实验3 可程序控制自动运转实验174

实验4 台达变频器的通信控制实验175

实验5 西门子变频器的面板操作实验177

实验6 西门子变频器的外部端子控制实验177

实验7 西门子变频器的USS控制原理实验178

实验8 西门子变频器的PLC控制实验179

实验9 西门子变频器的组态软件控制实验180

附录185

附录A 台达VFD-M变频器参数功能一览表185

附录B 台达VFD-M变频器通信协议的参数地址定义一览表194

附录C 台达VFD-M变频器故障显示符号含义及故障处置方法一览表196

附录D 西门子MM4变频器故障显示符号含义及故障处置方法一览表197

参考文献201?

《交流调速系统与变频器应用》共分12章、主要内容有:绪论、异步电动机调压调速系统、绕线转子异步电动机串级调速系统、无换向器电动机调速系统、异步电动机变频调速系统、通用变频器的基本原理、异步电动机变频调速控制方式、通用变频器的操作与控制、变频器的联网运行、变频器应用实例、常用变频器及实验指导书。

《普通高等教育"十一五"国家级规划教材·全国高等专科教育自动化类专业规划教材:交流调速系统与变频器应用》本着"实用、够用"的原则，尽量简化理论推导、突出变频器的工程应用，力求反映变频器的最新技术及应用成果。伴随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，交流调速技术越来越成熟，变频调速已成为交流调速的主流，通用变频器已广泛应用到工业自动化的各个领域。

《普通高等教育"十一五"国家级规划教材·全国高等专科教育自动化类专业规划教材:交流调速系统与变频器应用》可作为高职高专院校自动化类专业的教材，也可供工程技术人员参考。