變頻控制技術及應用——基于西門子MM4系列與S120系列驅動產品 ( 簡體 字) |
| 作者：付麗君、孫金根 | 類別：1. -> 電子工程 -> 電子電氣 |
| 譯者： |
| 出版社：清華大學出版社 |  3dWoo書號： 52949
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NT售價： 345 元 |
| 出版日：8/1/2020 |
| 頁數：345 |
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| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787302551256 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
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| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：作為交流電動機的驅動器，西門子公司生產的MM4系列變頻器產品得到了廣泛應用。隨著變頻器技術的發展，尤其是機器人技術在各個領域的廣泛使用，推動了伺服驅動器產品的不斷更新。現在西門子公司又主推SINAMICS S120系列新一代主流驅動器，既能實現交流電動機的矢量控制，也能作為伺服電動機的驅動電源。其采用模塊化、可擴展的結構設計，可根據具體的行業應用量身定制，為所有的驅動任務提供了解決方案，已廣泛用于各個行業。例如，簡易的泵類和風機驅動； 離心機、壓力機、擠壓機、升降機、輸送和運輸設備中要求苛刻的獨立驅動裝置； 紡織機、薄膜機、造紙機以及軋鋼設備的多軸驅動； 風力發電設備中的高精度伺服驅動； 機床、包裝和印刷設備使用的高動態伺服驅動裝置，等等。鑒于交流驅動產品的發展，編者在書中講解了MM4系列變頻器和SINAMICS S120系列驅動產品內容，并講解了調試工具STARTER的使用和編程環境DCC，以及SINAMICS S120驅動器的通信功能，使教材能夠適應交流驅動技術的發展。
“變頻器技術”或“交流調速系統”是很多本專科院校自動化及其相關專業開設的一門主干專業課程，用于講授變頻器控制方面的知識，是一門理論性和實踐性都較強的綜合性課程。通過該課程的理論和實踐教學，能夠使學生掌握變頻調速原理，變頻調速系統的組成，交流變頻驅動器的內部結構、常用的功能、參數設定及調試步驟，交流調速系統電氣設備的選擇與安裝，變頻控制系統設計等知識。該課程的教學，將電氣控制技術、PLC控制技術、調速理論等多門課程的內容綜合起來，對培養學生掌握自動化系統的設計、安裝、調試及設備改造的綜合應用能力有很大的幫助，可培養變頻調速系統和伺服系統分析、設計和調試的工程技術人員，以滿足社會不斷增長的需求。
在本書編寫過程中，遵守“理論夠用，內容系統，注重能力培養，加強應用”的原則，并結合編者多年教學和科研工作經驗，編排內容安排如下。
（1） 第1章和第2章講解變頻控制理論，做到夠用即可。主要講解了變頻調速原理、變頻器的基本電路結構、變頻供電后異步電動機的機械特性、異步電動機動態數學模型、矢量控制理論中的坐標變換理論、矢量控制系統和直接轉矩控制系統。
（2） 第3章和第4章以MM4為例介紹了變頻器常用功能、變頻器中常用的頻率術語、MM4系列變頻器參數以及參數調試步驟和方法。
（3） 第5~10章從SINAMICS S120驅動系統的構成、參數及BOP20的基本操作、STARTER軟件介紹及項目組態和基本調試、SINAMICS S120的基本定位功能、SINAMICS編程工具DCC和SINAMICS S120驅動器的通信功能等方面講解了SINAMICS S120驅動器知識。
（4） 第11章介紹了變頻調速系統電氣設備的選擇與安裝。
（5） 第12章介紹了三種典型的負載類型，以及三種負載類型變頻調速系統設計時首要考慮的問題和設計方法。
（6） 第13章通過六個實例介紹了西門子MM4系列變頻器和SINAMICS S120系列驅動器的應用。
本書提供以下相關配套資源：
娒 教學課件（PPT）、習題答案、教學大綱等資料，請掃描此處二維碼或到清華大學出版社官方網站本書頁面下載。
配套資源
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注意： 請先刮開封四的刮刮卡，掃描刮開的二維碼進行注冊，之后再掃描書中的二維碼，獲取相關資料。
本書可作為本專科院校自動化、電氣工程與自動化、機電、電力電子技術應用等相關專業的理論教學、實踐教學用書和參考書，對提高學生的變頻理論水平、實踐能力和科研能力都將有很大幫助，也可作為從事開發、應用交流驅動產品的工程技術人員和研究人員的參考用書。
本書由付麗君、孫金根擔任主編，沈陽理工大學吳東升、楊青、野瑩瑩老師，遼寧省電力有限公司馬曉奇教授級高級工程師和崔宇博士參與了編寫工作。東北大學閆士杰副教授對編寫內容提出了寶貴建議和意見，在此表示衷心感謝。在本書編寫過程中，編者參閱了大量文獻資料，在此對原作者表示誠摯的敬意和衷心的感謝！
由于編者學識有限，書中難免存在錯漏，殷切期待各位讀者批評指正。
編者
2020年3月 |
內容簡介：《變頻控制技術及應用——基于西門子MM4系列與S120系列驅動產品》深入淺出地介紹了變頻控制基礎理論，以西門子MM4系列變頻器和SINAMICS S120系列驅動器為例介紹了變頻驅動產品的應用知識。全書首先介紹了變頻控制的基本原理、變頻器的基本結構以及變頻器的發展和分類，介紹了變頻控制中三種典型脈寬調制技術，以及包括高動態性能矢量控制在內的變頻調速系統； 然后以西門子MM4系列變頻器為例介紹了變頻器常用功能和變頻器常用的頻率術語，分別介紹了MM4系列變頻器和SINAMICS S120系列驅動器的構成、參數以及操作面板調試方法，介紹了SINAMICS S120驅動器的基本定位功能，介紹了西門子驅動產品調試工具軟件STARTER的使用方法和圖形化編程工具DCC，介紹了SINAMICS S120驅動器的通信功能； 最后介紹了變頻調速系統的設備選擇與安裝、三種典型負載變頻調速系統設計、MM4系列變頻器和SINAMICS S120系列驅動器的應用實例。
《變頻控制技術及應用——基于西門子MM4系列與S120系列驅動產品》從理論到實際應用，內容完整、全面、系統性強。變頻控制理論內容深度適中，變頻驅動產品應用內容與一些院校的實驗設備相配套。全書每章安排有習題并配套1000分鐘微課視頻，非常適合作為本專科院校自動化、電氣工程與自動化、機電、電力電子應用等相關專業的理論教學和實踐教學用書，也可作為工程技術人員開發和應用變頻驅動產品的參考用書。 |
目錄：第1章異步電動機變頻調速原理及變頻器的電路結構
1.1異步電動機的調速方式
1.2異步電動機變頻調速原理
1.3變頻器的基本電路結構
1.4變頻器主電路結構
1.4.1交—交變頻器主電路結構及工作原理
1.4.2交—直—交變頻器主電路結構
1.5異步電動機變頻供電時的機械特性
1.5.1基頻以下變頻供電時的機械特性
1.5.2基頻以上變頻供電時的機械特性
1.6變頻器的發展
1.6.1變頻器的發展歷程
1.6.2變頻器的主要發展方向
1.7變頻器的分類
小結
習題
第2章異步電動機變頻調速系統
2.1逆變器的脈寬調制技術
2.1.1正弦脈寬調制控制技術(SPWM控制技術)
2.1.2電流滯環跟蹤控制技術(CHBPWM控制技術)
2.1.3電壓空間矢量控制技術(SVPWM控制技術)
2.2轉速開環恒壓頻率比控制的變頻調速系統
2.3異步電動機矢量控制系統
2.3.1異步電動機動態數學模型
2.3.2矢量控制理論中的坐標變換和坐標變換陣
2.3.3異步電動機在兩相同步旋轉坐標系下的動態數學模型
2.3.4異步電動機在兩相靜止坐標系下的動態數學模型
2.3.5異步電動機按轉子磁鏈定向旋轉坐標系下的動態數學模型
2.3.6按轉子磁場定向的異步電動機矢量控制系統
2.4直接轉矩控制系統
2.4.1直接轉矩控制的基本思路
2.4.2異步電動機按定子磁鏈定向旋轉坐標系下的數學模型
2.4.3直接轉矩控制系統的構成
小結
習題
第3章西門子MM4系列變頻器介紹
3.1MM4系列變頻器類型
3.2MM4系列變頻器的基本構成
3.3MM4系列變頻器參數介紹
3.3.1MM4系列變頻器的參數類型
3.3.2MM4系列變頻器參數說明
3.3.3MM4系列變頻器的參數組
3.3.4信號互聯BICO參數
3.4MM4系列變頻器的控制方式
3.5用BOP修改MM4系列變頻器參數的操作方法
3.6MM4系列變頻器常用的頻率術語及參數
3.7MM4系列變頻器的基本功能
3.7.1頻率給定功能
3.7.2可編程的V/f特性曲線功能
3.7.3多段速功能
3.7.4多種控制方式選擇功能
3.7.5轉矩提升功能
3.7.6加減速曲線設定功能
3.7.7停車和制動功能
3.7.8自動再啟動和捕捉再啟動功能
3.7.9參數靜態識別和動態優化功能
3.7.10PID功能
3.7.11保護功能
小結
習題
第4章MM4系列變頻器的參數調試
4.1MM4系列變頻器的外部端子參數設定
4.1.1數字量輸入參數配置
4.1.2繼電器輸出參數配置
4.1.3模擬量輸入參數配置
4.1.4模擬量輸出參數配置
4.2MM4系列變頻器參數調試步驟
4.3MM4系列變頻器基本功能參數調試
小結
習題
第5章SINAMICSS120驅動系統構成
5.1SINAMICS系列驅動器介紹
5.2SINAMICSS120單軸驅動器
5.3SINAMICSS120多軸驅動器
5.3.1SINAMICSS120多軸驅動器控制單元CU320拟2
5.3.2SINAMICSS120多軸驅動器的電源模塊
5.3.3SINAMICSS120多軸驅動器的電動機模塊
5.4典型SINAMICSS120多軸驅動系統的基本構成
5.5SINAMICSS120驅動器主要的附加系統組件
5.5.1操作面板
5.5.2I/O端子插板和端子模塊
5.5.3通信板
5.5.4DRIVE拟CLiQ集線器模塊
5.5.5編碼器轉換模塊
5.5.6CF卡
小結
習題
第6章SINAMICSS120參數及BOP20的基本操作
6.1SINAMICSS120系列驅動器參數簡介
6.2BOP20設置的基本參數
6.2.1控制單元參數的設置
6.2.2驅動單元參數的設置
6.3BOP20的基本操作
6.3.1BOP20顯示與按鍵功能
6.3.2BOP20參數訪問及修改操作方法
6.3.3BOP20故障與報警顯示
6.3.4BOP20基本功能操作
6.3.5采用BOP20控制電動機運行時參數的簡單設置
小結
習題
第7章STARTER軟件介紹及項目組態和基本調試功能
7.1SINAMICSS120調試軟件介紹
7.2SINAMICSS120項目的創建及組態
7.2.1設置通信接口
7.2.2創建驅動項目
7.2.3配置驅動對象
7.2.4項目配置的保存與下載
7.3STARTER軟件對驅動對象參數的設置功能
7.4STARTER軟件的調試功能
7.4.1控制面板
7.4.2設備跟蹤記錄
7.4.3函數發生器
7.5電動機數據辨識與驅動系統數據動態優化
小結
習題
第8章SINAMICSS120基本定位功能
8.1SINAMICSS120基本定位功能的激活
8.2SINAMICSS120位置控制中的長度單位LU
8.3SINAMICSS120驅動系統中機械軸的分類
8.4SINAMICSS120的基本定位器(EPOS)
8.4.1SINAMICSS120基本定位中的極限功能
8.4.2SINAMICSS120基本定位中的點動功能
8.4.3SINAMICSS120基本定位中的回零功能
8.4.4SINAMICSS120基本定位中的程序步功能
8.4.5SINAMICSS120基本定位的直接設定值輸入/MDI功能
8.5SINAMICSS120中的位置控制器
8.6SINAMICSS120基本定位中的監視功能
小結
習題
第9章SINAMICS驅動器的編程工具DCC
9.1工藝包裝載到驅動器
9.2DCB庫文件導入到DDC編輯器
9.3DCC編程及基本規則
9.3.1DCC圖表介紹
9.3.2DCC編輯器中圖表和功能塊的插入
9.3.3DCC中功能塊的參數聲明及互聯方法
9.3.4DCC中圖表的復制
9.3.5分配圖表執行組和采樣時間及DCC功能塊處理順序的調整
9.4DCC程序在線監控及動態顯示
小結
習題
第10章SINAMICSS120驅動器的通信功能
10.1SINAMICSS120驅動器與HMI的直接通信
10.2PROFIdrive通信協議
10.3SINAMICSS120驅動器的報文類型
10.3.1標準報文
10.3.2制造商專用報文
10.4SINAMICSS120驅動器與SIMATICS7拟300PLC之間通信
10.4.1運動控制工程項目的硬件組態
10.4.2周期性通信與非周期性通信
小結
習題
第11章變頻調速系統電氣設備的選擇與安裝
11.1變頻器的選擇
11.1.1根據負載的特性選擇變頻器
11.1.2變頻器容量的選擇
11.1.3變頻器箱體結構選用
11.2變頻器外圍設備及其選擇
11.3變頻器的安裝
11.3.1變頻器的安裝環境要求
11.3.2變頻器的安裝方式
10.4變頻器的接線
小結
習題
第12章變頻調速系統設計
12.1生產機械的負載特性
12.1.1恒轉矩負載特性
12.1.2平方降轉矩負載特性
12.1.3恒功率負載特性
12.2生產機械對調速系統電氣性能指標要求
12.3變頻供電時對異步電動機的影響
12.4變頻調速時異步電動機的有效轉矩線
12.5恒轉矩負載的變頻調速
12.5.1控制方式的選擇
12.5.2改變低頻性能與提高電動機轉矩控制性能
12.5.3提高恒轉矩負載的變頻調速范圍
12.6恒功率負載的變頻調速
12.6.1恒功率負載下的電動機容量選擇問題
12.6.2降低電動機容量的方法
12.7平方降轉矩負載的變頻調速
12.7.1V/f控制特性曲線的選擇與節能效果
12.7.2風機的變頻調速
12.7.3水泵的變頻控制
小結
習題
第13章MM4和SINAMICSS120驅動產品應用實例
13.1MM440變頻器在電梯上的應用
13.1.1系統概述
13.1.2系統組成和基本原理
13.1.3變頻器參數的設定
13.2MM430變頻器在恒壓供水中的應用
13.2.1恒壓供水變頻調速系統的節能原理
13.2.2恒壓供水變頻調速系統
13.3MM440變頻器在離心機中的應用
13.3.1常規電器實現的電桿生產離心機變頻調速系統
13.3.2利用BICO功能實現的電桿生產離心機變頻調速系統
13.4SINAMICSS120驅動器在擰緊機定位控制中的應用
13.4.1擰緊機自動裝配工藝
13.4.2擰緊機定位控制系統的組成
13.4.3擰緊機定位控制系統的軟件設計
13.5SINAMICSS120在深海光電復合纜雙絞車控制系統中的應用
13.5.1光電復合纜雙絞車機構及功能
13.5.2驅動及控制系統構成
13.5.3控制策略設計
13.6SINAMICSS120在鑄造起重機中的應用
13.6.1鑄造起重機電力拖動調速系統簡介
13.6.2鑄造起重機控制單元與通信結構的方案
13.6.3鑄造起重機采用SINAMICSS120變頻調速系統的優點
小結
習題
參考文獻
本書配套微課視頻目錄
序號
位置
(節)
視頻內容
時長
（分:秒:毫秒）
1
1.1
異步電動機的調速方式
9:57:00
2
1.2
異步電動機變頻調速原理
20:50:00
3
1.3
變頻器主電路基本構成
18:30:00
4
1.3
變頻器控制電路的構成
8:37:00
5
1.4.1
交—交變頻器主電路結構及工作原理
12:09:00
6
1.4.2
交—直—交變頻器主電路結構
12:59:00
7
1.5
異步電動機變頻供電時的機械特性
18:08:00
8
2.1.1
正弦脈寬調制控制技術
33:48:00
9
2.1.2
電流滯環跟蹤PWM控制技術
9:19:00
10
2.1.3
電壓空間矢量定義
12:25:00
11
2.1.3
逆變器開關狀態及電壓空間矢量
13:46:00
12
2.1.3
電壓與磁鏈空間矢量的關系
16:48:00
13
2.1.3
線性組合法
18:26:00
14
2.2
轉速開環恒壓頻率比控制的變頻調速系統
7:01:00
15
2.3.1
異步電動機動態數學模型的性質
11:35:00
16
2.3.1
磁鏈方程
18:01:00
17
2.3.1
電壓轉矩運動方程
14:21:00
18
2.3.2
坐標變換基本思路
15:17:00
19
2.3.2
坐標變換的原則
14:22:00
20
2.3.2
坐標變換陣的推導
12:42:00
21
2.3.3
異步電動機在兩相同步旋轉坐標系下的動態數學模型
11:15:00
22
2.3.4
異步電動機在兩相靜止坐標系下的動態數學模型
3:52:00
23
2.3.5
異步電動機按轉子磁鏈定向旋轉坐標系下的動態數學模型
15:33:00
24
2.3.6
按轉子磁場定向的異步電動機矢量控制系統
19:39:00
25
2.4
直接轉矩控制系統
11:33:00
26
3.1
MM4系列變頻器類型
3:33:00
27
3.2
MM4系列變頻器的基本構成
16:37:00
28
3.3.1
MM4系列變頻器的參數類型
5:28:00
29
3.3.2
MM4系列變頻器參數說明
8:54:00
30
3.3.4
信號互聯BICO參數
9:18:00
31
3.4
MM4系列變頻器的控制方法
11:45:00
續表
序號
位置
(節)
視頻內容
時長
（分:秒:毫秒）
32
3.5
用BOP修改MM4系列變頻器參數的操作方法
4:36:00
33
3.6
MM5系列變頻器常用的頻率術語及參數
10:33:00
34
3.7.1
頻率給定功能
6:22:00
35
3.7.3
多段速功能
7:31:00
36
3.7.5
轉矩提升功能
5:36:00
37
3.7.6
加減速曲線設定功能
5:26:00
38
3.7.7
停車和制動功能
8:45:00
39
3.7.8
自動再啟動和捕捉再啟動功能
3:38:00
40
3.7.9
參數靜態識別和動態優化功能
12:24:00
41
4.1
MM4系列變頻器的外部端子參數設定
18:46:00
42
4.2
MM4系列變頻器參數調試步驟
9:33:00
43
4.3
MM4系列變頻器基本功能參數調試(1)拟例4拟1和例4拟3
15:22:00
44
4.3
MM4系列變頻器基本功能參數調試(2)拟例4拟6
26:21:00
45
5.1
SINAMICS系列驅動器介紹
11:42:00
46
5.2
SINAMICSS120單軸驅動器
4:55:00
47
5.3.1
SINAMICSS120多軸驅動器控制單元CU320拟2
12:15:00
48
5.3.2
SINAMICSS120多軸驅動器的電源模塊
31:38:00
49
5.3.3
SINAMICSS120多軸驅動器的電動機模塊
7:02:00
50
5.4
典型SINAMICSS120多軸驅動系統的基本構成
13:01:00
51
5.5
SINAMICSS120驅動器主要的附加系統組件
10:53:00
52
6.1
SINAMICSS120系列驅動器參數簡介
17:23:00
53
7.1
SINAMICSS120調試軟件介紹
3:26:00
54
7.2
SINAMICSS120項目的創建及組態
31:56:00
55
7.3
STARTER軟件對驅動對象參數的設置功能
16:17:00
56
7.4
STARTER軟件的調試功能
7:35:00
57
7.5
電動機數據辨識與驅動系統數據動態優化
11:46:00
58
8.1
SINAMICSS120基本定位功能的激活
9:40:00
59
8.2
SINAMICSS120位置控制中的長度單位LU
6:23:00
60
8.3
SINAMICSS120驅動系統中機械軸的分類
5:19:00
61
8.4.1
SINAMICSS120基本定位中的極限（Limit）功能
6:09:00
62
8.4.2
SINAMICSS120基本定位中的點動（Jog）功能
12:33:00
63
8.4.3
SINAMICSS120基本定位中回零（Homing）功能
25:58:00
64
8.4.4
S120基本定位中程序步（TraversingBlocks）功能
22:31:00
65
8.4.5
S120基本定位的直接設定值輸入與MDI功能
14:52:00
66
8.5
SINAMICSS120中的位置控制器
4:02:00
67
8.6
SINAMICSS120基本定位中的監視功能
6:46:00
68
9.1
工藝包裝載到驅動器
3:05:00
續表
序號
位置
(節)
視頻內容
時長
（分:秒:毫秒）
69
9.3.3
DCC中功能塊的參數聲明及互聯方法
9:24:00
70
9.3.5
分配執行組和采樣時間及功能塊處理順序的調整
3:36:00
71
9.4
DCC程序在線監控及動態顯示
3:26:00
72
10.1
SINAMICSS120驅動器與HMI的直接通信
8:43:00
73
10.3
SINAMICSS120驅動器的報文類型
14:54:00
74
10.4.1
運動控制工程項目的硬件組態
19:07:00
75
10.4.2
周期性通信與非周期性通信(1)拟周期性通信
6:33:00
76
10.4.2
周期性通信與非周期性通信(2)拟非周期性通信
21:32:00
77
11.1.2
變頻器容量的選擇
13:04:00
78
12.3
變頻供電時對異步電動機的影響
5:07:00
79
12.4
變頻調速時異步電動機的有效轉矩線
3:17:00
80
12.5.3
提高恒轉矩負載的變頻調速范圍
19:43:00
81
12.6
恒功率負載的變頻調速
28:17:00
82
12.7.1
Vf控制特性曲線的選擇與節能效果
8:40:00
83
13.1
MM440變頻器在電梯上的應用
10:55:00
84
13.3.1
常規電器實現的電桿生產離心機變頻調速系統
6:21:00
85
13.3.2
利用BICO功能實現電桿生產離心機變頻調速系統
15:26:00
86
13.4
SINAMICSS120驅動器在擰緊機定位控制中的應用
9:50:00 |
| 序： |
