变频技术及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:210

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出版时间:2008-12

价格:19.10元

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isbn号码:9787040255669

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• 变频技术
• 变频器
• 电机控制
• 电力电子
• 工业自动化
• 驱动技术
• 节能技术
• 电力传动
• 控制工程
• 电气工程

变频技术及应用 内容摘要： 本书是一本系统性、实用性兼具的电气工程领域专业书籍，深度聚焦于变频技术这一核心驱动力，全面阐述了其基本原理、关键技术、发展历程、器件选型、设计方法、控制策略以及在各个工业领域的广泛应用。本书旨在为电气工程师、技术研发人员、科研工作者以及相关专业学生提供一个深入理解和掌握变频技术及其应用解决方案的权威参考。 第一部分：变频技术基础理论 本部分将从最根本的层面剖析变频技术的精髓。首先，我们将回顾电动机的起源及其在工业自动化中的基础地位，为理解变频器的必要性奠定基础。随后，详细介绍交流电动机的工作原理，包括同步电机和异步电机的基本特性，如转速、转矩、功率等关键参数的相互关系。在此基础上，重点阐述变频技术的核心目标——如何精确、高效地控制电动机的转速。 我们将深入探讨变频器（Variable Frequency Drive, VFD）的工作原理，从最基础的AC-DC-AC转换过程入手。详细解析整流电路（包括二极管整流、晶闸管整流等）、平波电抗器、直流滤波电容以及逆变电路（IGBT、MOSFET等功率器件的应用）的工作机理。理解这些基本单元的相互配合，是掌握变频器内部运行逻辑的关键。 本书还将系统介绍现代变频器中广泛应用的脉宽调制（Pulse Width Modulation, PWM）技术。我们将从空间矢量脉宽调制（Space Vector PWM, SVPWM）和梯形波脉宽调制（Trapezoidal PWM）等主流调制策略入手，详细阐述其生成方法、优缺点以及在降低谐波、提高输出波形质量方面的作用。同时，还会讨论载波频率、调制比等参数对变频器性能的影响。 此外，针对变频器可能产生的电磁干扰（EMI）和谐波问题，本书将深入分析其产生的原因，并提供有效的抑制和滤波方案，包括输入/输出滤波器、直流扼流圈、屏蔽措施等，确保变频器在复杂电磁环境下稳定运行。 第二部分：关键技术与器件选型 本部分将进一步深入变频技术的实践层面，聚焦于实现高效、可靠运行的关键技术和器件选择。 首先，我们将重点介绍功率半导体器件在变频器中的核心作用。深入分析绝缘栅双极型晶体管（IGBT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的特性、性能指标、驱动方式以及散热设计的重要性。对不同类型功率模块的选型原则，如耐压等级、电流容量、开关速度、热阻等进行详细论述，并结合实际案例说明如何根据负载需求和工作环境选择合适的功率器件。 接着，我们将探讨变频器的控制策略。除了基本的V/f（压频比）控制外，还将重点介绍矢量控制（Vector Control）技术，包括直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC）和间接转矩控制（Indirect Torque Control, ITC）。深入剖析矢量控制的核心思想——将三相交流电机等效为直流电机进行独立控制，实现对转矩和磁链的精确控制，从而获得更优异的动态响应和稳态精度。 此外，还将介绍变频器在能量回馈、制动斩波器、制动电阻等方面的技术应用，以及如何实现能量的高效利用和电网的和谐运行。对于多机并联、同步运行等复杂控制场景，也将提供相应的解决方案和技术要点。 在器件选型方面，本书将详细介绍电容器（包括直流滤波电容、输出滤波电容）、电抗器（直流电抗器、交流电抗器）、传感器（电流、电压、温度传感器）等关键元器件的选型依据。针对不同应用场景，如高温、潮湿、振动等恶劣环境，给出相应的器件防护和选型建议。 第三部分：变频器的设计、调试与维护 本部分将从工程实践的角度出发，指导读者如何进行变频器的设计、调试以及日常的维护工作。 在设计方面，我们将概述变频器基本结构和外围电路的设计考量。包括电源输入、保护装置、接地要求、散热设计、电磁兼容性（EMC）设计等。针对特定应用场景，如户外安装、防爆要求等，提出相应的设计要点和注意事项。 调试部分将是本书的实践重点。我们将详细介绍变频器上电前的检查步骤、参数设置的原则与方法。从基本的电机参数辨识，到高级控制参数的整定，如PID参数的整定、转矩限制的设置、过载保护阈值的设定等。通过图文并茂的方式，引导读者完成变频器的基本运行和性能优化。 针对不同应用中可能出现的常见故障，如过载、过压、欠压、过温、接地故障、通信故障等，本书将提供系统性的故障诊断流程和排除方法。并详细讲解变频器自身的保护功能，以及如何通过故障代码和指示灯来定位问题。 维护方面，我们将强调预防性维护的重要性。包括定期检查变频器的工作状态、清洁风道、紧固接线端子、检查散热风扇等。介绍如何通过日志记录和数据分析来预测潜在故障，并提供变频器寿命管理和更新换代的建议。 第四部分：变频技术在工业领域的应用 本部分将重点展示变频技术在各个核心工业领域的广泛应用，通过大量的实际案例，说明变频器如何为提高生产效率、降低能耗、优化工艺流程做出贡献。 1. 制造业领域： 机床加工： 在数控机床、磨床、铣床等设备中，变频器用于实现主轴转速的无级调速，提高加工精度和表面质量，并可实现恒转矩或恒功率控制，适应不同加工工况。 起重运输： 在起重机、输送带、升降机等设备中，变频器实现平稳起停、精确的位置控制和速度控制，提高运行效率，减少冲击，延长设备寿命。 风机和水泵（HVAC）： 这是变频器最经典的应用之一。通过对风机和水泵的流量或压力进行精确控制，变频器能够显著降低能耗，特别是在部分负荷运行时，节能效果尤为突出。详细介绍如何根据负载特性选择合适的控制策略。 包装机械： 在包装生产线中，变频器用于实现精确的同步控制、速度控制以及定位控制，确保包装过程的稳定性和产品的质量。 纺织机械： 在纺纱、织布等过程中，变频器用于精确控制纱线速度、张力以及织物的尺寸，提高产品合格率。 2. 能源领域： 电力系统： 在发电厂的给水泵、引风机、送风机等大型设备中，变频器用于提高效率，降低启停对电网的冲击。在电力传输方面，高压变频器在电网的稳定运行和调频调压方面发挥作用。 石油化工： 在油田开采、输送管道、炼油厂的反应釜、压缩机等设备中，变频器用于精确控制流量、压力和转速，提高生产安全性与效率。 新能源： 在风力发电和太阳能光伏发电系统中，变频器（逆变器）将直流电转换为交流电并入电网，是实现能量转换的关键设备。 3. 交通运输领域： 轨道交通： 在电力机车、地铁列车中，变频器用于牵引电机的精确调速，实现平稳的加减速，提高乘坐舒适性，并可实现能量再生制动，回收制动能量。 船舶： 在船舶的推进系统、泵、风机等设备中，变频器用于优化主机输出，提高燃油效率，并实现低速航行时的精确控制。 4. 其他领域： 水处理： 在污水处理厂的曝气风机、回流泵、出水泵等设备中，变频器实现流量和压力的精确控制，优化水处理效果，降低能耗。 冶金行业： 在轧钢机、连铸机、矿山提升等设备中，变频器用于实现大功率电机的精确控制，提高生产效率和产品质量。 楼宇自动化： 在中央空调系统、电梯、自动扶梯等设备中，变频器用于实现节能运行和舒适的乘坐体验。 结论： 本书通过对变频技术基础理论、关键技术、器件选型、设计调试以及广泛应用领域的深入探讨，旨在为读者提供一个全面、系统的变频技术学习和实践平台。变频技术作为现代工业自动化和节能减排的核心技术之一，其重要性日益凸显。本书希望能够帮助读者更好地理解和掌握这一技术，从而在各自的领域内创造更大的价值。

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阅读体验上，这本书的设计风格显得非常务实和专业，完全没有花哨的装饰，每一页的信息密度都非常高，需要反复咀嚼才能完全消化。我必须承认，对于电力系统背景薄弱的读者来说，前几章关于开关电源拓扑和PWM生成机制的介绍，可能需要结合其他基础资料辅助理解，它默认读者已经具备一定的电子电路基础。然而，一旦跨过了这个门槛，接下来的内容简直是享受。作者在描述过电流保护和直流母线电压控制时，非常细致地分析了故障的发生机制和对应的保护逻辑代码结构，这对于从事变频器维护和故障诊断工作的人员来说，简直是宝贵的“事故处理手册”。书中附带的许多工程案例，比如针对高惯量负载的启动流程优化，或是针对高海拔地区散热问题的变频器降额使用指南，都极大地拓宽了我的视野，让我意识到变频应用远比想象中复杂，需要综合考虑环境、机械和电气因素。

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这本《变频技术及应用》真是让我大开眼界，尤其是在理解现代工业控制系统的核心驱动力方面。我一直对电力电子和电机驱动抱有浓厚的兴趣，但总感觉理论知识过于抽象，缺乏与实际工程应用的有效衔接。然而，这本书完美地弥补了这一空白。它从最基础的半导体器件开关原理入手，循序渐进地阐述了变频器内部的拓扑结构和控制策略，比如空间矢量调制（SVPWM）的推导过程，书里讲解得清晰透彻，即便是初次接触的读者也能抓住核心脉络。更让我惊喜的是，它不仅停留在理论层面，更是深入探讨了各种负载（如风机、泵、机床）在变频驱动下的特性变化和参数整定方法。我特别欣赏其中关于电磁兼容性（EMC）和谐波抑制技术的章节，这对于保证系统稳定运行至关重要，以往的教材往往一带而过，这本书却给予了足够的重视，提供了实用的滤波和接地建议。读完后，我感觉自己对如何选择合适的变频器型号、如何进行现场调试以及如何处理常见的速度波动或转矩脉动问题，都有了脱胎换骨的理解。这不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的工程师手把手教你入门实战的指南，为我后续的研发工作铺平了道路。

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我这次购买《变频技术及应用》的初衷，是希望系统性地学习如何设计一个定制化的驱动控制方案，而不是仅仅学会配置现成的产品。这本书在这方面提供了坚实的理论基石和清晰的实践路径。它没有局限于主流的电压源逆变器结构，而是对中高压变频器（如MMC拓扑）的优势和挑战也进行了简要介绍，展现了作者的知识广度。最让我感到受用的部分，是关于变频器在动态负载下的性能评估标准，例如瞬态响应时间、最大过载能力与持续负载能力的平衡点分析。这些内容远超出了标准教材的范畴，更像是研发人员内部交流的经验总结。阅读过程中，我发现自己对电机的“虚拟”参数——如惯量比、摩擦系数——如何影响最终控制效果的理解也更加深入。这本书的语言风格严谨而不失启发性，它成功地将晦涩的控制方程转化成了工程师可以操作的工具箱，对于渴望从“操作员”升级为“设计者”的技术人员来说，这本书是不可多得的宝藏。

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坦白说，我当初购入这本《变频技术及应用》时，是带着一丝怀疑的，市面上关于这个主题的书籍汗牛充栋，大多内容陈旧或过于侧重某一特定品牌的产品手册。但这本书的广度和深度令人印象深刻。它的叙事逻辑非常精妙，它没有固守传统的“硬件-软件”二分法，而是将控制理论、电力电子学和机械系统动力学巧妙地编织在一起。例如，在讲述异步电机矢量控制时，作者不仅详细解释了磁场定向控制（FOC）的数学模型，还结合了实际的电流环和速度环PI参数整定实例，通过图表清晰地展示了不同带宽设置对系统动态响应的影响。我尤其欣赏其对“无传感器控制”技术进展的介绍，如高频注入法和基于模型参考的观测器，这体现了作者对前沿技术的敏感度。对于我这种已经有一定基础，但希望将理论知识转化为更高级、更鲁棒的控制算法的设计师来说，这本书提供了绝佳的参考框架。它教会我的不是“怎么做”，而是“为什么这样做”，这种深层次的认知提升，是任何快速入门指南都无法比拟的。

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这本书的价值，在我看来，体现在它对“系统集成”的强调上。变频器本身只是一个组件，如何让它完美地融入一个复杂的自动化生产线，才是真正的挑战。《变频技术及应用》在这方面下了大力气。它详细讨论了现场总线通信（如Profibus、EtherCAT）在变频器组网中的应用，包括数据帧结构、同步控制的难点以及如何实现分布式时钟的精确校准。此外，书中对能效管理的探讨也极为前沿，提供了如何利用变频器内置的能量回馈功能或优化转矩输出曲线以达到节能目标的方法论。我特别关注了其中关于永磁同步电机（PMSM）控制的章节，相比传统异步电机，PMSM的控制更为精细，而本书用非常清晰的图示说明了如何处理SVPWM在零矢量切换时产生的低频振动问题。这本书的结构就像一个精心设计的知识网络，每一个模块都与其他模块紧密相连，展现了现代驱动系统工程的整体观。

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