变频器与步进.伺服驱动技术完全精通教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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向晓汉 著

图书标签:

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• 步进电机
• 伺服电机
• 电机驱动
• 工业控制
• 自动化
• 电力电子
• 运动控制
• 嵌入式系统
• 控制工程

店铺： 连云港新华书店图书专营店

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122224804

商品编码：23870342728

包装：平装

开本：16

出版时间：2015-02-01

内容介绍
基本信息

书名：	变频器与步进.伺服驱动技术WQ精通教程
作者：	向晓汉//宋昕	开本：
YJ：	58	页数：
现价：	见1；CY=CY部	出版时间	2015-03-01
书号：	9787122224804	印刷时间：
出版社：	化学工业出版社	版次：
商品类型：	正版图书	印次：

内容提要 作者简介 精彩导读 目录 D1章 电气传动和变频器基础
　1.1 电气传动概述
　1.2 交流调速基础
　1.3 变频器概述
　小结
　习题
D2章 变频器的工作原理
　2.1 电力电子器件
　2.2 变频器的变频原理
　2.3 变频器的主电路
　2.4 变频器的控制电路
　小结
　习题
D3章 通用变频器的常用功能
　3.1 频率控制功能
　3.2 U/F控制功能
　3.3 矢量控制功能
　3.4 运行控制与保护功能
　3.5 变频器的PID闭环控制功能
　小结
　习题
D4章 西门子变频器的技术应用
　4.1 西门子变频器的接线与参数设置
　4.2 西门子变频器的速度给定
　4.3 西门子变频器的正反转和制动控制
　4.4 西门子变频器应用实例
　小结
　习题
D5章 三菱变频器的技术应用
　5.1 三菱变频器的接线与参数设置
　5.2 三菱变频器的速度给定
　5.3 三菱变频器的正反转和制动控制
　5.4 三菱变频器的其他应用
　小结
　习题
D6章 变频器的常用电路
　6.1 变频器启动与正反转控制
　6.2 变频器并联控制电路
　6.3 变频器制动及保护控制电路
　6.4 工频-变频切换控制电路
　小结
　习题
D7章 变频器外围器件与变频器的选型
D8章 变频器常见故障分析与维护
D9章 步进驱动系统原理及应用
D10章 伺服系统及原理
D11章 伺服系统工程应用
参考文献
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变频器与步进、伺服驱动技术精通教程 深度解析现代运动控制的基石 本书是一部旨在为读者全面、深入地剖析现代运动控制领域核心技术——变频器、步进电机驱动和伺服电机驱动的专业教程。我们不仅会讲解这些技术的原理、结构和基本工作方式，更会着重于其在实际应用中的细节、优化策略以及故障诊断与排除。本书的目标是让读者能够从根本上理解这些驱动系统的运作机制，并具备独立解决实际工程问题的能力，真正实现“完全精通”。 一、 变频器技术：精妙调控交流电机动力之源 变频器，作为现代工业自动化中不可或缺的关键设备，其核心价值在于能够精确、灵活地控制交流电机的转速和转矩。本书将从变频器的基本构成出发，逐一深入探讨： 1. 功率器件与拓扑结构： IGBT、MOSFET等功率器件的特性与选择： 详细阐述不同功率器件的优缺点、耐压、电流能力、开关速度等关键参数，以及它们如何影响变频器的性能和成本。我们会分析不同应用场景下（如低压、中压、高压）应如何选择合适的功率器件。 PWM（脉冲宽度调制）技术： 深入解析PWM的生成原理，包括SPWM（空间矢量脉宽调制）、SVPWM（空间电压矢量脉宽调制）等主流调制方式。我们将通过图示和数学模型，清晰地展示不同调制方式如何影响输出电压和电流波形，以及它们在降低谐波、提高效率方面的差异。 整流、滤波、逆变环节： 详细讲解变频器内部的各个环节。整流器如何将交流电转换为直流电，滤波环节如何平滑直流电压，以及逆变器如何将直流电再次转换为可调频率、可调幅度的交流电。我们会关注滤波器的选型、设计原则，以及它们对变频器整体性能的影响。 散热设计与可靠性： 变频器的高功率密度意味着良好的散热至关重要。我们将探讨自然散热、强制风冷、水冷等不同散热方式，以及散热片、风扇、导热材料的选择与布局，旨在延长变频器的使用寿命，保证其在恶劣环境下稳定运行。 2. 控制策略与算法： V/f（电压/频率）控制： 作为最基础的控制方式，我们将分析其工作原理、适用范围以及局限性。重点会放在如何根据负载特性调整V/f曲线，以达到更好的节能效果。 矢量控制（Field-Oriented Control, FOC）： 这是变频器技术实现高性能控制的关键。我们将从数学模型出发，详细推导定子电流的d-q轴分解，以及如何通过控制d轴和q轴电流来分别控制磁链和转矩。我们会对比不同矢量控制的实现方式，如直接转矩控制（DTC）和磁场定向控制，分析它们的优劣。 高级控制功能： 压力/流量/速度闭环控制、PLC集成控制、多机联动、自动增益调整（AGA）、能量回馈等功能，我们将深入解析其实现原理和应用场景。例如，在恒压供水系统中，如何通过PID算法结合变频器实现精确的压力控制。 3. 通信与网络集成： 主流工业通信协议： Modbus RTU/TCP、Profinet、EtherNet/IP、CANopen等协议的通信原理、报文结构和应用方式。我们将提供具体的通信实例，帮助读者理解如何在PLC、HMI等设备之间实现与变频器的无缝通信，构建高效的自动化控制系统。 变频器参数设置与监控： 详细介绍如何通过面板、上位机软件、HMI等方式进行参数设置、程序下载、故障查询和实时监控。我们将提供参数设置的指导原则，以及如何通过监控数据来分析变频器的运行状态。 4. 实际应用案例与优化： 风机水泵类负载： 如何利用变频器的节能特性，优化控制策略，实现显著的节能效果。我们会讨论变频器的欠载运行、满载运行时的效率差异，以及如何通过参数设置来匹配负载特性。 输送带、卷取机类负载： 如何通过变频器实现平稳的启动、停止，以及精确的速度和张力控制。我们会分析在卷取过程中，如何根据卷径的变化调整变频器的输出频率，以保持恒定的线速度。 冶金、化工等特殊行业应用： 针对不同行业对变频器在耐腐蚀、防爆、高温等方面的特殊需求，我们会介绍相应的解决方案和技术要点。 二、 步进电机驱动技术：精准定位的经济之选 步进电机以其结构简单、成本低廉、易于控制等优点，在许多对定位精度要求不高但需要精确步进的应用中占据重要地位。本书将全面解析步进电机驱动的奥秘： 1. 步进电机本体结构与工作原理： 永磁式（PM）、反应式（VR）、混合式（Hybrid）： 详细介绍这三种步进电机的主要结构特点、励磁方式和性能差异。我们将通过内部磁路分析，解释它们为何能够实现精确的步进运动。 步距角与分辨率： 深入理解步距角的概念，以及它如何影响电机的定位精度。我们将探讨全步、半步、微步等不同驱动模式，以及它们如何提高电机的分辨率和运行平稳性。 堵转转矩、励磁转矩、失步现象： 分析影响步进电机性能的关键参数，并讲解导致失步的常见原因（如负载过大、加减速过快、驱动信号错误等），以及相应的预防措施。 2. 步进电机驱动器： 斩波驱动原理： 详细讲解恒流斩波驱动技术，包括二极管续流、电感续流等方式，以及如何通过控制斩波频率和占空比来输出恒定的电流。 驱动器的工作模式： 全步、半步、四细分、八细分、十六细分……直至微步进。我们将详细解析不同细分模式的原理，以及它们如何通过生成特殊的驱动脉冲序列来提高电机的平滑度和定位精度。 驱动器内部电路分析： H桥电路、电流检测电路、驱动信号处理电路等，我们将通过电路图解析，帮助读者理解驱动器如何根据输入的脉冲信号来控制电机的绕组电流，从而实现精确的步进。 驱动器选型要点： 电压、电流、细分模式、保护功能（过流、过压、过温）等，我们将提供详细的选型指南，确保读者能够根据具体的步进电机和应用需求选择最合适的驱动器。 3. 步进系统控制与应用： 脉冲信号生成： 如何通过单片机、PLC、专用运动控制器等生成精确的步进脉冲信号和方向信号。我们将介绍常用的脉冲生成算法，以及如何实现加减速控制。 微步进控制算法： 详细解析微步进的实现算法，包括正弦/余弦插值、三角波插值等，以及如何通过软件算法来模拟细分驱动，进一步提升电机的平滑度和精度。 典型应用： 3D打印机、CNC加工中心、自动化生产线上的传送装置、精密仪器设备等，我们将通过具体案例，展示步进电机驱动在这些领域中的应用优势。 步进电机与变频器的区别与联系： 明确两者在工作原理、控制方式、性能特点上的差异，以及在某些复合应用场景下可能存在的结合点。 三、 伺服电机驱动技术：高精度、高响应的运动控制典范 伺服系统以其高精度、高响应、高动态性能等特点，成为现代高端自动化设备的首选。本书将带领读者深入探索伺服电机驱动的精髓： 1. 伺服电机本体及其工作原理： 直流伺服电机： 讲解有刷和无刷直流伺服电机的工作原理、结构特点（电枢、磁场）、速度控制方式（改变电枢电压）以及其在某些特定场景的应用。 交流伺服电机： 这是当前主流的伺服技术。我们将详细解析永磁同步电机（PMSM）的结构（转子永磁体、定子绕组）、磁场定向控制（FOC）的核心理念，以及如何通过控制定子电流的d-q分量来实现对电机转速和转矩的独立精确控制。 编码器、解算器等反馈装置： 详细介绍不同类型的位置反馈装置（增量式编码器、绝对式编码器、光学尺、解算器）的工作原理、精度指标、安装要求以及它们在伺服系统中的关键作用。我们会重点讲解它们如何为伺服驱动器提供实时的位置和速度信息。 2. 伺服驱动器： 驱动器内部结构与功能： 详细剖析伺服驱动器的核心组成部分，包括： 电源模块： 负责将外部电源转换为驱动器所需的直流电压。 DSP/MCU控制器： 核心的数字信号处理器，负责执行复杂的控制算法，处理反馈信号，生成PWM信号。 PWM生成与功率输出级： 驱动功率管（IGBT/MOSFET），将控制指令转化为驱动电机的PWM信号。 反馈信号处理单元： 接收编码器等反馈信号，进行解码和滤波。 通信接口： 支持多种通信协议，实现与上位控制器的交互。 PID控制算法： 深入讲解PID（比例-积分-微分）控制在伺服系统中的应用。我们将详细推导PID算法的数学模型，并结合实际应用，讲解如何通过整定PID参数（Kp, Ki, Kd）来优化系统的响应速度、稳定性和超调量。我们会探讨不同整定方法，如经验法、Ziegler-Nichols法等。 转矩控制、速度控制、位置控制模式： 详细解析这三种控制模式的实现原理，以及它们在不同应用场景下的选择。例如，在要求恒定拉力或推力的场合，选择转矩模式；在要求恒定运动速度的场合，选择速度模式；在要求精确到达指定位置的场合，选择位置模式。 先进的伺服控制技术： 前馈控制（Feedforward Control）： 如何通过预测负载变化，提前调整输出，提高系统的动态响应。 自适应控制（Adaptive Control）： 伺服系统如何根据负载变化自动调整控制参数，保持最佳性能。 电子齿轮、电子凸轮： 如何通过软件实现机械联动的功能，提高系统的柔性和灵活性。 振动抑制： 讲解伺服系统如何通过特定的滤波算法和控制策略来抑制共振和机械振动。 3. 伺服系统集成与应用： 系统配置与调试： 详细讲解伺服系统的整体配置流程，包括电机与驱动器的匹配、反馈信号的连接、参数的初始化设置、以及关键参数（如PID增益、限流、限速等）的调试步骤。 通信与上位集成： Modbus/TCP、EtherCAT、Profinet等高速通信协议在伺服系统中的应用，以及如何与PLC、运动控制器、工控机等实现高效协同工作。 典型应用： 机器人手臂、数控机床、包装机械、印刷设备、半导体制造设备等，我们将通过详实的案例分析，展示伺服系统在实现高精度、高速度、高稳定性的运动控制方面的卓越表现。 四、 综合应用与故障诊断 本书的最后部分将整合前三部分的知识，进行更深入的探讨： 1. 变频器、步进、伺服系统的综合对比分析： 从性能、成本、控制精度、响应速度、应用领域等方面，系统地对比分析这三种驱动技术，帮助读者在实际项目中做出最优选择。 讲解如何在复杂系统中，根据不同子系统的需求，选择和搭配不同类型的驱动器。 2. 实际工程案例深度剖析： 我们将提供多个真实的工程案例，从项目需求分析、系统设计、硬件选型、软件编程、调试优化到最终验收，全流程展示如何应用变频器、步进电机驱动和伺服驱动技术解决实际问题。 案例将涵盖不同行业、不同复杂度的应用场景，让读者能够触类旁通。 3. 故障诊断与排除： 常见故障现象分析： 详细列举变频器、步进电机驱动器、伺服驱动器及其配套电机在运行过程中可能出现的各种故障现象，如过载、过压、欠压、过温、通信异常、电机不转、抖动、噪音大、定位不准等。 系统性故障诊断流程： 提供一套系统性的故障诊断方法和工具，引导读者逐步排查问题根源。从检查电源、线路连接，到分析参数设置，再到利用示波器、万用表等工具进行硬件测量。 根据故障码进行分析： 针对市面上主流品牌变频器、伺服驱动器（如西门子、ABB、施耐德、台达、安川、三菱等）的常用故障代码，进行详细的解释和相应的处理建议。 预防性维护策略： 讲解如何通过定期的检查和维护，预防潜在故障的发生，提高系统的可靠性和使用寿命。 本书力求理论与实践相结合，不仅提供扎实的理论基础，更注重实际操作的指导。通过大量的图表、实例和详细的步骤解析，我们希望能帮助每一位读者，无论您是初学者还是有一定经验的工程师，都能在这个充满挑战与机遇的运动控制领域，实现从入门到精通的飞跃。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《变频器与步进.伺服驱动技术完全精通教程》之后，我最先关注的是它在故障排除方面的讲解。我之前工作中遇到过几次设备突然停转或者运行不稳定的情况，排查起来非常头疼，很多时候都是靠经验一点点试错。这本书如果能提供一个系统性的故障诊断流程，或者详细列举常见故障现象及其原因和解决方法，那对我来说价值就太大了。比如，书中会不会有专门的一章讲解如何利用示波器、万用表等工具进行电气测量，如何分析电机绕组的电阻和绝缘情况，如何判断编码器信号是否异常等等。我希望它能提供一些“秘籍”，让我能够快速定位问题，减少停机时间，提高生产效率。毕竟，理论知识再扎实，一旦出了问题，解决不了也是白搭，这本书的“精通”二字，我希望能体现在它解决实际问题的能力上。

评分☆☆☆☆☆

最近刚拿到这本《变频器与步进.伺服驱动技术完全精通教程》，迫不及待地翻阅了一下，这本书的排版和内容呈现方式很吸引我。它不是那种枯燥的理论堆砌，而是通过大量的图示和案例分析，让复杂的概念变得生动易懂。比如，在讲到变频器的控制方式时，书里就用了很多生动的比喻和实际设备工作的视频截图（虽然是静态的，但能想象出动态效果），让我对V/f控制、矢量控制等有了更直观的认识。而且，书中关于步进电机和伺服电机在不同负载下的动态响应曲线分析，也写得非常到位，这对于我这种需要根据实际工况选择最合适驱动方案的人来说，简直是雪中送炭。我尤其欣赏它对驱动器参数的深入解读，很多参数的设置对机器的性能影响至关重要，但往往容易被忽视，而这本书把这些关键点都点出来了，并给出了具体的建议，这让我觉得它真的“完全精通”这个标题不是浪得虚名。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚入行的自动化工程师，对变频器、步进电机和伺服电机这些设备了解不多，但知道它们在现代工业中应用非常广泛，是必须要掌握的技术。我在网上找了很多资料，但总是零散的，不成体系，而且很多内容都比较陈旧。偶然看到这本《变频器与步进.伺服驱动技术完全精通教程》，它的标题就很有吸引力，感觉像是为我量身定做的。我特别希望这本书能够从最基础的原理讲起，比如电机的基本结构、工作方式，然后逐步深入到各种驱动器的控制原理、编码器的作用、驱动器的选型原则，以及如何进行基本的接线和参数设置。如果书中还能提供一些实操性的指导，比如如何使用PLC与这些设备进行联动控制，如何编写简单的控制程序，那就更好了。我希望这本书能帮助我打下坚实的基础，让我能够自信地应对工作中的各种挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名称《变频器与步进.伺服驱动技术完全精通教程》让我觉得它内容会很扎实，我一直觉得驱动技术是工业自动化领域的核心，掌握了它，就能理解很多高级的应用。我比较关注书里关于变频器在不同工业场景下的应用案例，比如在冶金、化工、纺织等行业，不同行业的工况对变频器的要求有什么区别？在节能方面，变频器能发挥多大的作用？还有，对于伺服和步进电机，书中会不会涉及到一些先进的控制算法，例如模糊PID控制、自适应控制等，以及这些算法在提高系统性能方面的具体效果。我也很想知道，书中在讲解这些技术时，会不会对比不同品牌和型号的驱动器，分析它们的优缺点，为我们实际选型提供参考。总之，我希望这本书能给我带来更深层次的认知，让我不仅仅停留在“会用”，而是能够“精通”并能“创新”。

评分☆☆☆☆☆

这本书我早就听说了，一直想找机会好好研究一下，毕竟现在工业自动化这么普及，变频器、步进电机和伺服电机这些核心部件的原理和应用，可以说是必备的技能。我个人在工作中也接触过一些，但总感觉理解得不够深入，尤其是在一些复杂的控制场景下，总是会遇到瓶颈。这本书的名字听起来就非常全面，感觉能把这些技术体系化地梳理清楚，从基础的理论知识，到实际的选型、调试，再到故障排除，应该都有涉及。我特别期待书中能够详细讲解不同类型电机在实际应用中的优劣势对比，比如在精度要求高的场合，伺服和步进的差异在哪里？在对速度和扭矩有不同需求时，变频器又能起到什么作用？而且，书名里的“精通教程”也让我对书中内容的深度和广度充满了信心，希望它能引领我真正地掌握这些技术，而不是停留在表面。