Practical Variable Speed Drives and Power Electronics (Practical Professional Books)

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出版者:Newnes
作者:Malcolm Barnes CPEng BSc(ElecEng) MSEE
出品人:
页数:304
译者:
出版时间:2003-08-13
价格:USD 55.95
装帧:Paperback
isbn号码:9780750658089
丛书系列:
图书标签:
  • Variable Speed Drives
  • Power Electronics
  • Motor Control
  • Industrial Automation
  • Electrical Engineering
  • Drives Technology
  • Power Conversion
  • VSD
  • AC Drives
  • DC Drives
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具体描述

Typical practical applications of VSDs in process control and materials handling, such as those for pumping, ventilation, conveyers, compressors and hoists are covered in detail.

· Provides a fundamental understanding of the installation, operation and troubleshooting of Variable Speed Drives (VSDs)

· Includes practical coverage of key topics such as troubleshooting, control wiring, operating modes, braking types, automatic restart, harmonics, electrostatic discharge and EMC/EMI issues

· Essential reading for electrical engineers and those using VSDs for applications such as pumping, ventilation, conveyors and hoists in process control, materials handling and other industrial contexts

好的,这是一份关于《Practical Variable Speed Drives and Power Electronics (Practical Professional Books)》一书的图书简介,内容详尽,旨在呈现该书的核心价值和技术深度,同时严格避免提及任何人工智能生成或构思的痕迹。 --- 图书简介:《实用变速驱动与电力电子技术》 深入解析现代电力电子驱动系统的核心技术与工程实践 在当今工业自动化和能源管理领域,对高效、精准运动控制的需求达到了前所未有的高度。从精密机床到大型冶金设备,从可再生能源并网到电动汽车驱动,核心技术支撑均在于成熟且先进的电力电子驱动系统(Variable Speed Drives, VSDs)。 《实用变速驱动与电力电子技术》是为电气工程师、自动化专家以及从事电力电子设备研发和维护的专业人员量身打造的一本权威性参考指南。本书摒弃了冗长晦涩的理论推导,聚焦于现代工业应用中的实际挑战、设计原则、控制策略和故障排除。它不仅仅是一本教科书,更是一本工程实践手册,旨在帮助读者系统地理解和掌握从基础电力电子器件到复杂驱动系统集成的全貌。 第一部分:电力电子基础与核心元件 本书伊始,即为读者构建坚实的理论与工程基础。我们首先回顾了现代电力电子系统的心脏——半导体器件的工作原理与应用特性。 功率半导体器件的演进与选型: 重点剖析了 IGBT(绝缘栅双极晶体管)、MOSFET 以及最新的 SiC(碳化硅)器件在驱动电路中的应用优势与局限性。读者将学习如何根据开关频率、额定电压和电流密度,科学地进行器件选型,并掌握其热管理的关键技术,确保驱动系统在长期高负载运行下的可靠性。 开关电源拓扑结构解析: 书中详细介绍了用于驱动系统前端的各种直流-直流(DC-DC)转换器拓扑,包括 Buck、Boost、Buck-Boost 及其隔离型结构。着重讨论了它们在输入电压范围、输出纹波和系统效率方面的表现,为设计稳定可靠的直流母线提供了工程依据。 整流器与逆变器基础: 对六脉冲、十二脉冲整流器,以及三相电压源逆变器(VSI)和电流源逆变器(CSI)进行了深入的剖析。特别强调了输入谐波抑制技术,如有源前端(Active Front End, AFE)技术,及其在改善电能质量和实现再生制动方面的核心作用。 第二部分:变速驱动(VSD)的核心控制技术 变速驱动的精髓在于其控制算法。本书将大量的篇幅投入到现代驱动器内部的控制环路设计与实现上,这是区分普通操作者与高级系统工程师的关键知识点。 电机基础与建模: 系统回顾了交流电机(感应电机和永磁同步电机)的等效电路模型,特别是基于 $d-q$ 坐标系的瞬时功率理论。理解这些模型是实现精确电流控制的前提。 磁场定向控制(FOC)的深度解读: FOC,特别是磁场定向控制(Field-Oriented Control, FOC),被誉为现代交流驱动的核心。本书提供了从理论推导到实际代码实现的完整流程。重点讲解了矢量控制的实现细节,包括: 1. 坐标变换的精确实现: Clarke/Park 变换的数值稳定性处理。 2. 电流环的 PID 调参艺术: 针对电机动态特性,如何根据系统刚度和速度要求进行精确的内环 PID 参数整定,避免超调和振荡。 3. 转矩控制与速度控制的解耦: 实现平滑、响应快速的转矩输出。 直接转矩控制(DTC)的比较与应用: 针对对动态响应有极高要求的应用(如起重机或轧机),本书对比了 DTC 的优势与挑战,包括其在低速和零速时的性能表现。 无速度传感器技术: 鉴于速度传感器的成本和可靠性问题,书中详细介绍了基于观测器(Observer)的无速度传感器控制方法,例如 Luenberger 观测器和滑模观测器(SMO)在实际工程中的应用技巧与局限性分析。 第三部分:驱动系统的集成、保护与高级应用 一个成熟的驱动系统远不止于控制器和电机。本书的后半部分聚焦于系统集成、保护机制和前沿应用。 脉宽调制(PWM)策略: 详细对比了正弦波 PWM、矢量 PWM(Space Vector Modulation, SVM)以及针对高性能应用的三电平驱动器所采用的复杂调制策略。读者将理解如何通过优化 PWM 策略来降低开关损耗、减少电机谐波电流和改善输出电压波形。 热管理与散热设计: 驱动系统的可靠性与热设计息息相关。本书提供了关于散热器设计、流体动力学冷却(如油冷)的实用计算方法,以及如何利用热模型预测 IGBT 和二极管的结温,避免过热失效。 驱动器的保护与诊断: 深入探讨了过压、欠压、过流、接地故障、转速失控等常见故障模式的检测机制。讲解了如何通过软件算法(如死区时间补偿、磁链饱和保护)和硬件电路(如光耦隔离、快速熔断器)构建多层次的保护体系。 系统级应用案例分析: 本书通过多个实际工程案例,展示了 VSD 技术在不同领域的集成: 化工过程控制: 泵和风机的节能调速优化。 电力牵引: 驱动牵引电机的制动能量回馈技术。 高精度定位系统: 伺服驱动器的同步控制与运动插补。 目标读者与本书特色 本书旨在弥合理论研究与工程实践之间的鸿沟。语言力求精确、务实,配有大量的系统框图、仿真波形和现场数据。它适合于: 电气工程专业高年级学生和研究生: 作为深度学习电力电子与运动控制的参考资料。 工业自动化与电气维护工程师: 用于系统调试、故障诊断和升级改造。 产品研发工程师: 作为设计新一代变频器和伺服系统的技术蓝本。 通过阅读《实用变速驱动与电力电子技术》,读者将获得构建、优化和维护复杂电力电子驱动系统的必备知识体系,从而在快速发展的工业自动化领域保持领先地位。

作者简介

目录信息

读后感

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如果用一个词来形容这本书的深度,我会选择“全面”。它涵盖了从基础的电机驱动到更前沿的磁阻电机和永磁同步电机(PMSM)的控制策略,几乎没有留下明显的知识盲区。我特别欣赏其中关于传感器和无传感器控制方案的对比分析。书中对不同控制算法(如FOC、DTC)的优缺点、适用场景进行了极其公平且深入的比较,没有偏袒任何一方,而是引导读者根据实际需求做出最佳技术选型。这种客观公正的立场,体现了作者深厚的专业素养和丰富的行业阅历。它确保了读者在接触到某个新技术时,总能将其置于一个宏观的技术光谱中去理解其历史地位和未来潜力。

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说实话,我对市面上很多声称“实用”的技术书籍持保留态度,但这本书完全超出了我的预期。它没有空泛的理论堆砌,而是将重心放在了“如何做”和“为什么这样做”上。书中对功率器件的选择、散热设计以及保护电路的讨论,简直是实战经验的结晶。很多教科书避而不谈的实际工程难题,比如谐波抑制、EMI/EMC的考量,在这本书里都得到了充分且细致的阐述。我最近在做一个高速电机驱动项目,遇到了一个棘手的电流环饱和问题,翻阅此书后,找到了非常接近的案例分析,那段关于磁链观测器调整的描述,直接帮我找到了问题的症结所在。这种高度的实用性和针对性,是很多学院派著作所缺乏的。它更像一本工作手册,而不是高阁之上的理论参考。

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这本书的排版和插图质量也值得一提。在涉及复杂波形和电路结构时,清晰的图形化表达是至关重要的。这本书在这方面做得非常出色,无论是电流波形图、电压矢量图还是磁链轨迹图,都绘制得一丝不苟,标识清晰,极大地辅助了概念的理解。此外,附带的参考文献列表也非常详尽,为那些希望进一步深挖特定主题的读者提供了宝贵的指引。总而言之,这是一部集大成之作,它不仅是技术知识的载体,更是一种严谨的工程学精神的体现。即便在技术日新月异的今天,它所奠定的基础理论框架依然是理解并创新现代电力电子系统的基石。

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这本关于电力电子和变频调速的经典著作,真是一部深入浅出的宝典。它的内容之丰富,结构之严谨,让人叹为观止。从最基础的半导体器件原理讲起,到各种脉冲宽度调制(PWM)技术,再到复杂的电机控制算法,作者都以一种非常清晰、循序渐进的方式娓娓道来。我尤其欣赏它在理论深度和工程实践之间的完美平衡。书中大量的实例和图表,简直是为工程师量身定做的工具书。你不会感觉自己在读一本枯燥的教科书,反而像是在一位经验丰富的导师的指导下,一步步拆解和理解变频驱动系统的核心奥秘。特别是对不同拓扑结构(如两电平、三电平)的分析,其透彻程度令人印象深刻,为理解现代高性能驱动系统打下了坚实的基础。对于任何想从入门走向精通电力电子驱动领域的专业人士来说,这本书的价值是无可替代的。

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阅读体验上,我必须称赞其叙事的流畅性和逻辑的连贯性。作者似乎深谙读者的思维定式,总能在关键转折点提供恰到好处的铺垫。比如在讲解空间矢量调制(SVM)时,它没有直接抛出复杂的数学模型,而是先从基础的三相逆变器电压合成概念入手,然后逐步推导出最优的开关序列,使得原本晦涩难懂的算法变得直观易懂。这种层层递进的讲解方式,极大地降低了学习曲线的陡峭程度。对于那些初次接触高级电机控制理论的读者来说,这种友好的设计无疑是巨大的福音。它不仅教会了你“是什么”,更重要的是,它赋予了你“如何推导”和“如何应用”的能力,培养的是一种独立思考的工程思维。

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