变频器与步进伺服驱动技术完全精通教程

变频器与步进伺服驱动技术完全精通教程
作者：向晓汉，宋昕 主编
出版时间：2015年版
内容简介
　　《变频器与步进/伺服驱动技术完全精通教程》从基础和实用出发，详细讲解了变频器与步进驱动、伺服驱动技术。涵盖的内容主要包括异步电动机、步进电动机和伺服电动机的结构和工作原理；变频器的工作原理；变频器的外围电路；三菱和西门子变频器的速度给定；步进驱动系统及其应用；三菱和西门子伺服驱动系统及其应用。本书内容丰富，重点突出，强调知识的实用性，几乎每章中都配有实用的例题，便于读者模仿学习，另外每章配有习题供读者训练之用。大部分实例都有详细的软件、硬件配置清单，并配有接线图和程序，这些实例程序的下载网址：download.cip.com.cn，在“配书资源”一栏中，欢迎读者下载学习使用。本书可供学习变频器、步进驱动和伺服驱动技术的工程技术人员使用，也可作为大中专院校的机电类、信息类专业的教材。
目录
第1章 电气传动和变频器基础 1
　1.1 电气传动概述 1
1.1.1 电气传动技术的概念 1
1.1.2 直流电气传动 1
1.1.3 交流电气传动 2
　1.2 交流调速基础 3
1.2.1 三相交流电动机的结构和原理 3
1.2.2 三相异步电动机的机械特性和调速原理 6
　1.3 变频器概述 10
1.3.1 变频器的发展 10
1.3.2 变频器的分类 13
1.3.3 变频器关键技术指标 14
1.3.4 变频器的应用 15
1.3.5 主流变频器介绍 16
　小结 16
　习题 17
　　
第2章 变频器的工作原理 18
　2.1 电力电子器件 18
　2.2 变频器的变频原理 22
2.2.1 交-直-交变换简介 22
2.2.2 变频变压的原理 22
2.2.3 正弦脉宽调制波的实现方法 24
　2.3 变频器的主电路 26
　2.4 变频器的控制电路 28
　小结 30
　习题 30
　　
第3章 通用变频器的常用功能 31
　3.1 频率控制功能 31
3.1.1 变频器的输出频率设定 31
3.1.2 极限频率和回避频率 31
3.1.3 频率增益和频率偏置 32
　3.2 U/F控制功能 33
3.2.1 U/f控制方式 33
3.2.2 转矩补偿功能 33
3.2.3 节能运行控制功能 35
　3.3 矢量控制功能 35
3.3.1 他励直流电动机的调速原理 35
3.3.2 三相异步电动机的矢量控制原理 36
3.3.3 变频器的矢量控制功能 36
　3.4 运行控制与保护功能 36
3.4.1 加速曲线和减速曲线 36
3.4.2 点动控制 37
3.4.3 制动控制 37
3.4.4 过载保护功能 37
　3.5 变频器的PID闭环控制功能 38
3.5.1 PID控制原理简介 38
3.5.2 变频器的转速闭环控制 41
3.5.3 变频器的PID控制应用实例 42
　小结 44
　习题 44
　　
第4章 西门子变频器的技术应用 45
　4.1 西门子变频器的接线与参数设置 45
4.1.1 西门子MM440变频器的接线 45
4.1.2 西门子MM440变频器的参数设置 47
　4.2 西门子变频器的速度给定 48
4.2.1 手动键盘速度给定 48
4.2.2 变频器多段速度给定 49
4.2.3 变频器模拟量速度给定 55
4.2.4 变频器的通信速度给定 57
　4.3 西门子变频器的正反转和制动控制 71
4.3.1 西门子变频器的正反转控制 71
4.3.2 西门子变频器的制动控制 72
　4.4 西门子变频器应用实例 73
4.4.1 刨床控制系统的设计 73
4.4.2 物料搅拌机的控制系统设计 76
4.4.3 跳动度测试仪 82
　小结 87
　习题 87
　　
第5章 三菱变频器的技术应用 88
　5.1 三菱变频器的接线与参数设置 88
5.1.1 三菱FR-A740变频器的接线 88
5.1.2 三菱FR-A740变频器的参数设定 92
　5.2 三菱变频器的速度给定 93
5.2.1 运输站变频器的控制面板速度给定 94
5.2.2 运输站变频器的模拟量速度给定 95
5.2.3 运输站变频器的多段速度给定 97
5.2.4 运输站变频器的通信速度给定 99
　5.3 三菱变频器的正反转和制动控制 107
5.3.1 三菱变频器的正反转控制 107
5.3.2 三菱变频器的制动控制 108
　5.4 三菱变频器的其他应用 108
5.4.1 三菱变频器的过流保护 108
5.4.2 三菱变频器的失速防止 109
5.4.3 使用变频器时的常见疑问 109
　小结 110
　习题 110
　　
第6章 变频器的常用电路 111
　6.1 变频器启动与正反转控制 111
6.1.1 变频器的启动控制 111
6.1.2 变频器的正反转控制 111
　6.2 变频器并联控制电路 113
6.2.1 由模拟电压输入端子控制的并联运行 113
6.2.2 由升降速端子控制的同速运行 115
　6.3 变频器制动及保护控制电路 117
6.3.1 制动控制电路 117
6.3.2 报警及保护控制电路 120
　6.4 工频-变频切换控制电路 121
6.4.1 继电器控制的变频/工频切换电路 121
6.4.2 PLC控制的变频/工频自动切换电路 122
　小结 123
　习题 123
　　
第7章 变频器外围器件与变频器的选型 124
　7.1 变频器的配线和外围开关器件 124
7.1.1 主电路的配线 124
7.1.2 接触器的选用 125
7.1.3 断路器的选用 126
7.1.4 快速熔断器的选用 127
　7.2 电抗器 127
7.2.1 交流电抗器的选用 127
7.2.2 直流电抗器的选用 130
　7.3 变频器电气制动 130
7.3.1 直流制动 131
7.3.2 回馈制动 131
7.3.3 能耗制动 131
　7.4 变频器的选型 133
7.4.1 根据负载的机械特性选择变频器 133
7.4.2 根据负载的工艺特性选择变频器 133
7.4.3 变频器的容量选择 134
7.4.4 变频器的箱体结构选择 135
7.4.5 选用变频器的其他事项 136
　小结 137
　习题 137
　　
第8章 变频器常见故障分析与维护 138
　8.1 变频器故障判断及处理 138
8.1.1 逆变功率模块的损坏 138
8.1.2 整流桥的损坏 139
8.1.3 滤波电解电容器损坏 140
8.1.4 散热风扇的损坏 141
8.1.5 开关电源的损坏 141
8.1.6 接触器的损坏 142
8.1.7 印制电路板的损坏 142
8.1.8 变频器内部打火或燃烧 143
8.1.9 常见运行中的故障 145
　8.2 变频器故障维修实例 146
8.2.1 西门子变频器常见故障及处理方法 146
8.2.2 三菱变频器常见故障及处理方法 157
8.2.3 安川变频器常见故障及处理方法 160
8.2.4 富士变频器常见故障及处理方法 162
　小结 165
　习题 165
　　
第9章 步进驱动系统原理及应用 167
　9.1 步进驱动系统的结构和工作原理 167
9.1.1 步进电动机简介 167
9.1.2 步进电动机的结构和工作原理 170
9.1.3 步进驱动器工作原理 172
　9.2 步进电动机的选型 174
9.2.1 步进电动机最大速度选择 174
9.2.2 步进电动机定位精度的选择 174
9.2.3 步进电动机力矩选择 175
　9.3 步进驱动系统的应用 178
9.3.1 直接使用PLC的高速输出点控制步进电动机 178
9.3.2 用西门子S7-200控制步进电动机的调速 187
9.3.3 步进电动机的正反转 189
　小结 191
　习题 191
　　
第10章 伺服系统及原理 193
　10.1 伺服系统概述 193
10.1.1 伺服系统的概念 193
10.1.2 主流伺服系统介绍 193
　10.2 伺服系统行业应用 194
　10.3 伺服技术的发展趋势 195
　10.4 伺服电动机及其控制技术 196
10.4.1 伺服电动机的特点 196
10.4.2 直流伺服电动机 197
10.4.3 交流伺服电动机 199
10.4.4 直接驱动电动机 200
10.4.5 伺服电动机的选型 201
　10.5 伺服系统的检测元件 202
　小结 204
　习题 204
　　
第11章 伺服系统工程应用 205
　11.1 三菱伺服系统工程应用 205
11.1.1 三菱伺服系统简介 205
11.1.2 三菱伺服系统基本使用 205
11.1.3 三菱伺服系统工程应用 214
　11.2 西门子主流伺服系统工程应用 222
11.2.1 西门子主流伺服系统简介 222
11.2.2 西门子伺服系统工程应用 223
　11.3 西门子SINAMICS V80伺服系统工程应用 233
11.3.1 SINAMICS V80伺服系统简介 233
11.3.2 PCB板下载检测线控制系统安装与调试 237
　小结 249
　习题 249
　　
参考文献 250