变频器、软起动器电路设计宝典 李利著 9787512307933 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李利著 著

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• 李利
• 9787512307933
• 电子工程
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店铺： 天乐图书专营店

出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512307933

商品编码：29295918043

包装：平装

出版时间：2011-06-01

基本信息

书名：变频器、软起动器电路设计宝典

定价：45.00元

作者：李利著

出版社：中国电力出版社

出版日期：2011-06-01

ISBN：9787512307933

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.381kg

编辑推荐

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内容提要

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本书共8章，主要内容包括变频器、软起动器的基本原理，变频器、软起动器各种选件的功能及选配方法，以施耐德电气公司的变频器ATV21、ATV61／ATV71和软起动器ATS48为例，详细分析了变频器和软起动器一次电路和二次电路设计中的各种常见错误，并给出了正确的设计。附录部分还提供了一些常见负载的分类方法和一些常见问题的解答。
本书以应用为目的，强调实用性，书里提供了大量的工程应用方案，并给出了应用图，方便读者学习参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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探索现代电力驱动系统的核心技术：变频器与软起动器 在当今工业自动化和电气工程领域，高效、可靠的电机驱动控制系统扮演着至关重要的角色。从工厂流水线上的生产设备，到楼宇中的大型水泵和风机，再到各种精密制造设备，电机驱动技术的进步直接关系到能源效率、生产精度、设备寿命以及运行稳定性。其中，变频器和软起动器作为两种最普遍且核心的电机控制装置，其精妙的设计原理和广泛的应用价值，早已成为电气工程师们关注的焦点。 本书旨在深入剖析变频器与软起动器这两大电力电子装置的电路设计精髓，为广大电气工程师、技术爱好者以及相关专业学生提供一份详实、权威的参考指南。我们将从基础理论出发，层层递进，带领读者全面掌握这些先进驱动技术的内部构造、工作机制和设计要点，最终达到能够独立进行电路设计、故障分析和系统优化的目标。 第一部分：变频器——精确控制电机的“大脑” 变频器，顾名思义，是通过改变输出电源的频率来控制交流电动机转速的电力电子装置。它实现了电动机从“固定速度”到“按需调速”的飞跃，为工业生产带来了革命性的变革。本书在这一部分将对变频器的各项核心技术进行详尽的阐述。 变频器基本原理与分类： 我们将首先介绍变频器的基本工作原理，包括它如何将固定的交流电转换为可变频率、可变电压的交流电，以及其核心组成部分：整流单元、直流中间环节和逆变单元。在此基础上，将对不同类型的变频器，如电压源型（VSI）和电流源型（CSI），以及其各自的优缺点和适用范围进行介绍。 核心功率变换电路设计： 整流电路： 详细解析各种整流电路的拓扑结构，如单相、三相桥式整流，以及不同二极管和晶闸管整流桥的选型考量。重点关注功率器件（如IGBT、MOSFET）在不同工况下的选择依据，以及散热设计的重要性。 直流中间环节： 深入探讨直流中间环节的作用，包括平滑直流电压、储能以及对谐波的抑制。分析电容和电感在其中的选型计算，以及如何通过合理的参数设计来提高系统的稳定性。 逆变电路： 这是变频器输出可变频率和电压的关键。我们将详细讲解各种逆变电路的拓扑，如SPWM（脉冲宽度调制）和SVPWM（空间矢量脉宽调制）等控制策略。深入剖析IGBT或MOSFET等功率器件的驱动电路设计，包括隔离、保护和门极驱动信号的生成。 控制系统设计与实现： 微处理器与DSP应用： 介绍在变频器控制中常用的微控制器（MCU）和数字信号处理器（DSP）的选型，以及如何利用它们的强大计算能力来实现复杂的控制算法。 PWM调制技术详解： 详细讲解SPWM、SVPWM等主流PWM调制技术的原理，包括载波信号、三角波、锯齿波的生成，以及如何通过调整脉冲宽度来精确控制输出电压和频率。 闭环控制策略： 介绍速度环、电流环、位置环等闭环控制的原理和实现方法。分析PID控制在变频器中的应用，以及如何进行参数整定以获得最佳的动态响应和稳态精度。 保护与安全设计： 详细阐述变频器在过压、欠压、过流、过温、短路等方面的保护措施。分析各种保护电路的设计，如过流保护、欠压保护、短路保护、接地保护等，确保设备和人身安全。 变频器的关键技术与发展趋势： 能量回馈技术： 介绍变频器在拖动减速时将能量回馈给电网的技术，分析回馈单元的设计与应用，以及其在节能降耗方面的优势。 多电平技术： 探讨多电平变频器（如三电平、五电平）在提高输出波形质量、降低开关损耗和减小电磁干扰方面的优势，以及其在高铁、风电等领域的应用。 智能化与网络化： 介绍变频器在集成人工智能、大数据分析、远程监控和故障诊断等方面的最新发展，以及其如何融入工业物联网（IIoT）体系。 第二部分：软起动器——电机启动的“守护者” 软起动器，顾名思义，是在电机启动过程中，逐步提高电机端电压，从而实现平缓启动的装置。它有效地解决了传统直接启动或星三角启动带来的电流冲击大、机械应力高等问题，延长了电机和传动设备的使用寿命。本书在这一部分将对软起动器的设计进行深入解析。 软起动器基本原理与类型： 介绍软起动器的基本工作原理，即通过控制晶闸管（SCR）或固态继电器（SSR）的导通角度来调节施加到电机上的电压，从而实现平缓的起动过程。我们将区分不同类型的软起动器，如基于晶闸管的模拟式、数字式软起动器，以及基于电力电子开关的电子软起动器。 核心功率控制电路设计： 晶闸管（SCR）控制电路： 详细讲解晶闸管的触发原理和控制电路的设计。分析门极驱动电路的构成，如何通过可控硅的导通角控制来实现电压的平滑提升。 固态继电器（SSR）应用： 介绍固态继电器在软起动器中的应用，分析其工作特点，以及如何通过SSR的开关特性来实现无触点、无磨损的软启动。 电力电子开关器件： 探讨IGBT、MOSFET等电力电子开关器件在更先进的软起动器设计中的应用，以及如何利用它们实现更精确的电压和电流控制。 控制逻辑与保护功能： 起动模式选择： 介绍不同的起动模式，如恒流限流启动、恒压斜坡启动、脉冲启动等，并分析它们各自的适用场景。 起动参数设置： 详细阐述起动电压、起动时间、加速斜率等关键参数的设置方法，以及这些参数对电机启动性能的影响。 软停车功能： 介绍软停车功能的设计，它可以在电机停止过程中平缓降低电压，避免因惯性导致的反向冲击。 全面的保护体系： 深入讲解软起动器内置的各种保护功能，包括过载保护、过压保护、欠压保护、缺相保护、堵转保护等，以及这些保护功能的电路实现和逻辑判断。 软起动器的选型与应用： 额定功率与电压等级： 指导读者如何根据电机的额定功率、电压和运行环境来选择合适的软起动器型号。 环境适应性： 考虑软起动器在不同温度、湿度和海拔等环境下的工作可靠性。 特定应用场景分析： 结合实际案例，分析软起动器在泵、风机、传送带、压缩机等不同设备上的应用效果和优化方法。 本书特色与价值： 本书的编写遵循“理论与实践相结合”的原则，力求为读者提供最实用、最前沿的技术知识。 电路图与实例分析： 大量提供典型的电路图和实际设计案例，帮助读者直观理解复杂的设计思路，并能触类旁通。 器件选型指导： 详细介绍各种关键电子元器件（如功率器件、驱动芯片、控制芯片）的选型依据和性能特点。 故障诊断与排除： 提供常见故障的分析方法和排除技巧，帮助工程师快速定位问题并解决。 最新技术前沿： 及时跟踪行业最新技术动态，介绍前沿的控制算法和新型器件的应用。 通过对本书的学习，读者将能够： 深刻理解变频器和软起动器的内部工作原理。 掌握各种关键电路的设计方法与技巧。 能够独立完成变频器与软起动器的电路设计和系统集成。 熟练运用各种控制策略和保护功能。 具备分析和解决实际应用中问题的能力。 变频器和软起动器是现代工业自动化领域不可或缺的基石，它们的应用正在不断拓展，技术也在日新月异。本书将是您掌握这些核心技术的得力助手，助您在电气工程领域更上一层楼。

评分☆☆☆☆☆

最近入手了一本关于电力电子设备控制的专业书籍，虽然内容很深入，但对于我这种刚接触这块领域的工程师来说，确实有些吃力，特别是涉及到一些复杂的控制算法和硬件实现细节时，总感觉有点抓不住重点。这本书的章节编排上，更侧重于理论推导和公式证明，对于实际应用中的常见问题和快速解决思路着墨不多，这使得我在对照实际项目进行学习时，常常需要花费大量时间去理解背后的数学原理，而不是直接套用成熟的工程经验。如果能有更多结合实际案例的分析，比如不同负载类型下的参数整定技巧，或者在特定工业现场中遇到的干扰抑制方法，那对于我们一线工程师来说，无疑会更实用一些。比如，书中对PWM控制策略的描述非常详尽，但对于如何针对高动态响应要求的负载进行死区时间补偿的优化，介绍得就相对比较笼统了，这部分内容往往是实践中决定产品性能的关键点。总体而言，这是一本适合有一定基础、追求理论深度的读者研读的参考书，但对于初学者来说，可能需要配合大量的实践和更多侧重工程实践的资料一同学习。

评分☆☆☆☆☆

从一个资深硬件工程师的角度来看，这本书的优势在于对电力电子核心拓扑结构——比如三相全桥逆变器、不同的升压/降压斩波电路——的数学建模和稳态分析非常严谨。它为理解工作原理打下了坚实的理论基础。但是，它似乎更偏向于一个理想化的系统模型，对于非线性因素和系统裕度分析的讨论略显保守。例如，在进行系统参数设计时，书中给出的设计流程往往是基于对系统参数的完美预估。在实际调试中，元器件参数的波动、温度漂移、以及电源电压的波动都会对闭环控制的性能造成影响。我期待看到更多关于容错设计、软启动过程中的电流冲击抑制策略，以及如何进行全参数空间的Monte Carlo仿真分析，以确保设计的鲁棒性。当前内容更像是教科书式的完美设计展示，离工业级产品的多变环境适应性还有一定的距离。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示质量相当不错，清晰的电路原理图和波形图极大地帮助了理解复杂的时序关系。不过，我发现它在软件和固件层面的讲解略显不足，这在当代数字控制系统中是一个明显的短板。现在很多变频和软启的控制逻辑，尤其是矢量控制和FOC算法的实现，都高度依赖于DSP或高性能MCU的编程技巧。书中虽然提到了控制框图，但对于具体的编程实现细节，例如如何用C语言高效地实现空间矢量调制（SVPWM）的核心函数，如何利用中断服务程序来保证采样和控制周期的精确性，这些关键的软件工程实践几乎是空白。对于想从事底层固件开发的读者来说，这本书提供的更多是“做什么”的指导，而不是“怎么做”的明确路径。希望能有后续版本能增加配套的嵌入式软件设计章节，或者提供一些关键代码片段的示例，这样理论与实践的结合会更加紧密。

评分☆☆☆☆☆

这本书在深入探讨功率器件的开关特性和驱动器设计时，提供了非常有价值的参考。特别是对IGBT的开关损耗和热管理平衡的分析，逻辑清晰，论证到位。然而，它在通信和人机接口（HMI）这一现代工业控制系统不可或缺的部分着墨甚少。如今的变频器和软起动器不仅仅是功率转换设备，它们还需要与上位机、PLC进行可靠的数据交换，实现远程监控和故障诊断。书中对RS485、CAN总线在工业现场的抗干扰设计和协议实现细节的介绍非常薄弱，这对于现代智能制造的需求来说是一个明显的缺失。如果能加入关于如何设计高可靠性现场总线接口模块、如何处理多设备通信冲突、以及如何构建简洁有效的本地操作面板（HMI）的信息架构，这本书的实用价值会得到极大的提升，能够覆盖从核心功率级到系统集成层面的完整知识链条。

评分☆☆☆☆☆

我个人非常欣赏这类聚焦于特定电子模块的专业书籍，它提供了一个系统化的知识体系，不像市面上那些泛泛而谈的电子技术读物。然而，这本书在介绍元器件选型和失效分析方面，我认为可以做得更细致一些。例如，在设计大功率变频器时，IGBT模块的散热设计和可靠性是重中之重，但书中对不同封装（如TO-247、TO-264、压接式模块）在特定工作频率和环境温度下的热阻变化趋势讨论得不够充分。再者，对于驱动电路的设计，虽然给出了基本的半桥驱动器应用电路，但对于如何有效抑制高频开关噪声对驱动信号的影响，尤其是在长飞线情况下，如何优化布局和加装缓冲器等“小技巧”，书里几乎没有提及。这些看似细节的地方，恰恰是决定最终产品稳定运行与否的试金石。我期望未来能看到更多关于EMC/EMI设计考量和实际整改案例的深度解析，让理论设计能够更平稳地过渡到实际产品的落地阶段。