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

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李利著 著

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出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512307933

商品编码：29657890103

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

售价：30.6元,便宜14.4元,折扣68

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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变频器与软起动器：电气驱动系统的革新与实践 在现代工业生产和电气工程领域，变频器和软起动器已成为不可或缺的关键设备，它们深刻地改变了电机驱动的性能、效率和可靠性，也为电气系统带来了前所未有的灵活性与智能化。这两类设备的核心在于对电机运行状态的精确控制，从而实现对生产过程的高效优化与节能减排。 变频器的奥秘：速度与能量的自由调控 变频器，顾名思义，是一种能够改变输出电源频率的电力装置，从而实现对交流电机转速的无级调节。与传统的直接启动或通过变压器改变电压的启动方式不同，变频器通过复杂的电力电子技术，将输入的固定频率和电压的交流电转换为可变频率和电压的交流电，直接驱动电机。这种能力带来的优势是多方面的： 1. 精准的速度控制： 变频器赋予了电机前所未有的速度控制精度。无论是在生产线上需要精确同步的输送带，还是在风机、水泵等需要根据负载需求自动调节风量或水量的场合，变频器都能实现毫秒级的速度响应和极为平稳的运行。这不仅提高了产品质量和生产效率，还减少了因速度不匹配造成的损耗。 2. 显著的节能效果： 对于大多数负载，特别是风机和水泵等离心负载，其功率与转速的立方成正比。这意味着，即使是轻微的速度降低，也能带来巨大的节能效果。例如，将风机转速降低20%，其功耗可以减少近一半。变频器通过精确匹配电机转速与实际负载需求，最大限度地降低了能源消耗，符合当今社会对绿色生产和可持续发展的要求。 3. 平滑的启停过程： 传统的直接启动会瞬间产生巨大的启动电流，是额定电流的数倍，这对电机、电网以及连接的机械设备都会造成冲击，缩短设备寿命，甚至引发电网电压骤降。变频器则可以设置平缓的加减速过程，将启动电流限制在额定电流的1-2倍，大大降低了对电气系统的压力，有效保护了电机和机械传动系统。 4. 多样的保护功能： 现代变频器集成了丰富的保护功能，能够实时监测电机的过载、过压、欠压、过温、短路、接地等多种故障，并及时采取相应的保护措施，防止设备损坏，确保运行安全。 5. 集成化与智能化： 随着技术的发展，变频器的功能日益强大和集成化。它们不仅能实现基本的调速，还能集成PID控制、PLC功能、通信接口（如Modbus、Ethernet/IP等），与其他自动化设备无缝对接，实现更高级的自动化控制和远程监控。 变频器的工作原理简述： 大多数现代变频器采用电压型脉宽调制（PWM）逆变器。其基本工作流程可以概括为： 整流（Rectification）： 将输入的固定频率的交流电（AC）通过整流桥转换为脉动的直流电（DC）。 滤波（Filtering）： 使用电容器和电感对脉动的直流电进行滤波，使其趋于平稳，成为一定电压的直流电源。 逆变（Inversion）： 利用功率电子开关器件（如IGBT、MOSFET）的快速开关特性，将直流电重新逆变成频率和电压可调的交流电。通过改变开关器件的导通和关断时序，可以精确控制输出电压的幅度和频率，实现对电机转速的控制。 控制系统： 内部的微处理器和控制电路负责根据用户设定的参数、检测到的负载信息以及预设的控制策略，来精确控制逆变器的开关动作，从而实现所需的输出波形。 软起动器的角色：温和的启动，可靠的保护 与变频器旨在实现连续的调速功能不同，软起动器主要专注于电机的启动过程。它的核心目标是通过控制电机的启动电压和电流，实现平缓、平滑的启动，从而避免直接启动带来的冲击。 1. 减缓启动冲击： 软起动器能够在启动初期降低施加到电机上的电压，随着时间的推移逐步升高电压，直到达到额定电压。这种渐进式的电压提升，有效抑制了启动电流的瞬时峰值，减少了对电网和机械系统的冲击，延长了设备寿命。 2. 减少机械磨损： 突然的启动会给机械传动部件，如联轴器、齿轮箱、皮带等带来巨大的扭矩冲击，导致磨损和损坏。软起动器提供的平滑启动，能够显著降低这种冲击，保护机械系统。 3. 节省电能（有限）： 虽然软起动器并非以节能为主要目的，但在启动过程中，通过降低启动电压，也可以在一定程度上减少启动时的瞬时功率消耗。但与变频器实现的持续节能相比，其效果是有限的。 4. 提供基本的电机保护： 许多软起动器也集成了过载、缺相、堵转等基本的电机保护功能，为电机的安全运行提供了额外的保障。 软起动器的工作原理简述： 常见的软起动器主要有以下几种类型： 晶闸管（Thyristor）软起动器： 这是最早也是最经典的软起动器类型。它利用控制晶闸管的导通角来改变施加到电机上的电压。通过改变晶闸管的触发信号，可以调节其导通的“相位”，从而控制输出电压的大小。 固态（Solid-State）软起动器： 采用电力电子器件（如SCRs、IGBTs）来控制输出电压。它们比晶闸管软起动器具有更高的可靠性和更精确的控制能力。 数字（Digital）软起动器： 现代软起动器大多采用微处理器控制，具备更丰富的功能和更高的灵活性。它们能够根据预设的启动曲线，精确控制电压和电流的上升，并提供先进的保护和通信功能。 变频器与软起动器的应用领域： 变频器： 广泛应用于需要精确调速、节能或柔性生产的场合，如： 工业自动化： 生产线、输送带、包装机械、印刷机械、纺织机械。 水处理与泵送： 水泵、风机、空调系统，用于恒压供水、恒温控制。 起重与运输： 起重机、电梯、叉车。 能源领域： 风力发电机、石油钻井平台。 交通运输： 电动汽车、轨道交通。 软起动器： 主要应用于需要平缓启动、减少启动冲击的场合，尤其适用于大功率电机，如： 重型机械： 破碎机、球磨机、压滤机。 泵站： 大型水泵、消防泵。 风机与压缩机： 大型工业风机、空压机。 输送系统： 矿山皮带输送机。 选择与配置的考量： 在实际应用中，根据具体的负载特性、工艺要求、节能目标以及成本预算，需要对变频器和软起动器进行合理的选择和配置。 负载类型： 恒转矩负载（如输送带、挤出机）和离心负载（如风机、水泵）对调速和节能的要求不同。 功率与电压等级： 根据电机铭牌和供电系统选择合适功率和电压等级的设备。 启动要求： 是否需要频繁启动、启动时间是否敏感、启动频率等。 节能需求： 变频器是实现显著节能的有效手段，而软起动器的节能效果主要体现在启动阶段。 控制精度与功能： 是否需要高精度调速、PID控制、PLC功能、通信联网等。 运行环境： 温度、湿度、粉尘、腐蚀性等环境因素会影响设备的选型和防护等级。 成本与维护： 变频器通常比软起动器价格更高，但其功能和节能潜力也更大。 总结： 变频器和软起动器是现代电气驱动系统中实现效率、可靠性和智能化控制的重要组成部分。变频器以其强大的调速能力和显著的节能效果，为工业生产带来了革命性的改变；而软起动器则以其平缓的启动特性，有效解决了电机启动带来的冲击问题。理解和掌握这两类设备的工作原理、性能特点以及应用场景，对于电气工程师和技术人员来说，是提升专业技能、优化系统设计、实现高效生产的关键。随着技术的不断进步，变频器和软起动器必将朝着更高效、更智能、更可靠的方向发展，在未来的工业发展中扮演更加重要的角色。

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这本关于变频器和软起动器电路设计的宝典，虽然我还没来得及完全钻研透，但光是翻阅目录和初步浏览，就能感受到作者在内容组织上的匠心独运。我是一名在自动化领域摸爬滚打多年的工程师，平时处理的无非就是一些老旧的控制系统升级或者故障排查。说实话，面对越来越复杂的现代电力电子设备，我深感知识更新的迫切性。这本书给我的第一印象是体系的完整性，它不是零散的知识点堆砌，而是像一张详尽的蓝图，从最基础的功率器件选型、控制算法的原理，一直延伸到实际的PCB布局和EMC兼容性设计。特别是对于那些涉及到高频开关和脉宽调制（PWM）策略的章节，作者的讲解深入浅出，即便是初次接触这类复杂拓扑结构的人也能找到清晰的逻辑路径。我尤其欣赏它在“疑难杂症”分析上的投入，很多时候，我们实际工作中遇到的问题，比如驱动电路的瞬态响应不佳或者散热设计不合理导致的间歇性故障，往往在教材里是找不到详细解答的。这本书似乎预料到了工程师们在实际项目落地中可能遇到的坑，并提前布下了解决方案的伏笔。这种实用主义的倾向，让我相信它绝不是一本纸上谈兵的理论著作，而是一本真正能带我解决工程难题的“实战手册”。我期待着能花更多时间，把书中学到的先进设计思路应用到我手头的新项目上，期待看到它能如何帮助我优化现有产品的性能指标，特别是关于能效比的提升，这在当前的产业环境下至关重要。

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拿到这本厚重的书籍，我首先被它那股扑面而来的“老派工匠精神”所吸引。如今市面上的技术书籍，很多追求的是“新奇”和“前沿”，往往把很多基础概念一带而过，仿佛默认读者已经了如指掌。然而，这本书的作者显然对读者的知识基础有着更审慎的考量。它的讲解方式，更像是一位经验丰富的前辈，耐心地将每一个电路模块，比如驱动级、保护环节、通信接口的设计细节，都拆解得一丝不苟。我特别留意了关于驱动器热管理和热设计的部分，这往往是决定设备可靠性的生死线。书里对不同散热方案的优劣势分析得极其客观，并给出了量化的评估标准，而不是空泛地强调“要做好散热”。这种对工程严谨性的坚持，让我感觉非常踏实。我记得以前读过一些关于功率半导体应用的资料，很多只谈理想情况下的工作点，一旦涉及到实际电流尖峰、器件寄生参数和环境温度波动，计算模型就崩塌了。这本书似乎避免了这种“学术化”的陷阱，它非常注重将理论与实际的器件手册数据、工况限制紧密结合起来，这对于我们这些需要对产品最终可靠性负责的人来说，是无价之宝。我确信，这本书会成为我案头常备的参考书，不仅用于新项目的启动阶段，更会在日常的维护和优化中发挥中流砥柱的作用。

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作为一个工作了十余年的电气工程师，我见过太多充斥着过时信息或者只关注特定品牌或架构的“入门指南”。但这本书的格局明显要高出许多。它探讨的变频器和软起动器的设计原理，具有高度的通用性和前瞻性。它没有局限于某一款特定的MCU或DSP芯片，而是着眼于底层的电力电子原理和控制理论本身，这确保了即使未来芯片架构发生迭代，书中的核心设计思想依然适用。我特别关注了其中关于“矢量控制”（Field-Oriented Control, FOC）与“直接转矩控制”（Direct Torque Control, DTC）的对比分析部分。不同于市面上很多书籍只介绍其中一种，这本书将两者在性能、计算复杂度、对电机参数依赖性等方面的差异进行了细致的剖析，并给出了在不同应用场景下（如高精度伺服控制与大功率恒速驱动）的选择建议。这种宏观视野和深入细节的平衡，使得这本书的价值远超一般的技术手册，它更像是一本指导工程师进行架构选型与决策的案头智囊。这种对技术演进趋势的把握，让我在阅读时感到既充实又兴奋，因为它真正拓宽了我的技术视野，不再局限于眼前已有的技术栈。

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坦白讲，我对技术书籍的评价往往很苛刻，因为我更倾向于通过动手实践来学习，文字描述有时显得苍白无力。但这本书在“图文结合与可视化”上的处理方式，极大地弥补了纯文字的不足。很多复杂系统的架构图、波形示意图，以及关键节点的电路原理图，都绘制得极为清晰和专业。特别是对于变频器中核心的电流环和速度环的控制架构，作者没有满足于传统的方框图，而是深入到了具体的数学模型和实现步骤，这对于希望深入理解闭环控制精髓的读者来说，简直是醍醐灌顶。我个人在学习软起动器的启动转矩控制曲线时，总是难以将理论模型与实际电机特性曲线完美对应起来。这本书中提供的具体示例，就非常巧妙地演示了如何根据电机参数（如定子电阻、漏感等）来修正控制参数，确保启动过程的平稳性和电流限制的精确性。这种将抽象数学转化为具体工程操作的转化能力，是这本书最让我眼前一亮的特质。它不仅告诉你“是什么”，更重要的是告诉你“怎么做才能达到最好的效果”，这种实践导向的叙述风格，极大地提升了我的学习效率和信心。

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如果用一句话来概括我对这本书的感受，那便是“填补了实践与理论之间的鸿沟”。很多时候，我们能通过仿真软件完美运行一个控制算法，但一旦将代码烧录到实际硬件上，就会发现各种意想不到的问题——可能是上电顺序错误导致的驱动器保护，可能是共模噪声干扰了通信链路，也可能是高压母线上的电压跌落影响了采样精度。这本书的精妙之处在于，它没有回避这些“脏活累活”。例如，它详细讨论了隔离驱动电路的设计，如何保证大功率侧的噪声不会反灌给低压控制侧的微处理器；它还涉及了直流母线储能电容的选择标准，这直接关系到设备在电网电压波动下的耐受能力。这些都是在教科书上被轻描淡写，但在实际产品设计中却至关重要的环节。通过阅读这本书，我清晰地意识到，一个可靠的变频器/软起动器系统，绝不仅仅是高性能的PWM波形输出，而是对整个电气环境和物理特性的全面掌控。我计划将书中的“调试与故障排查”章节作为我未来新产品出厂前的验收标准清单，这无疑会大大提高我的工作效率和产品交付质量。