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目录1

前言1

绪论1

第1章 变频调速的基本原理7

1.1 变频调速的原理和控制方式7

1.1.1 变频调速的基本原理7

1.1.2 变频调速的两种基本控制方式7

1.1.3 变频调速的其他控制方式11

1.2.1 恒压频比协调控制方式时的机械特性12

1.2 变频调速的机械特性12

1.2.2 基频以上保持恒功率控制方式下的机械特性16

1.3 负载性质与变频调速16

1.3.1 负载性质16

1.3.2 转差频率与转差功率16

1.3.3 变频调速的突出特点19

1.4 变频器的分类与特点20

1.4.1 变频器及其分类20

1.4.2 交-交变频器与交-直-交变频器21

1.4.3 电压型与电流型交-直-交变频器22

1.4.4 PAM型与PWM型交-直-交变频器25

1.4.5 变频器按照用途的分类26

1.5 交-交直接变频器27

1.5.1 方波型交-交变频器27

1.5.2 正弦波型交-交变频器29

1.6 PAM型交-直-交间接变频器30

1.6.1 交-直-交电压型变频器31

1.6.2 交-直-交电流型变频器32

1.7 PWM型变频调速控制方式34

1.7.1 PWM的特点34

1.7.2 SPWM的原理与指标35

1.7.3 SPWM的方式38

1.7.4 通用型PWM逆变主电路40

1.8 SPWM开关点计算的基本方法44

1.8.1 开关点计算方法概况44

1.8.2 自然采样法45

1.8.3 规则采样法46

第2章 变频调速系统及其功能模块48

2.1 开环调速系统48

2.1.1 转速开环的电压型变频调速系统的结构48

2.1.2 转速开环的电流型变频调速系统的结构51

2.1.3 恒幅型PWM变频调速系统的结构53

2.1.4 电流跟踪型PWM变频调速系统的结构54

2.2.1 基极驱动电路55

2.2 变频调速系统的功能模块55

2.2.2 给定积分器58

2.2.3 绝对值运算器60

2.2.4 电压／频率转换器60

2.2.5 环形分配器61

2.2.6 SPWM脉冲输出级62

2.2.7 函数发生器63

2.2.8 极性鉴别器64

2.2.9 HEF4752和SLE4520的SPWM信号发生及其应用65

2.3.1 转差频率及其控制思想80

2.3 闭环调速系统80

2.3.2 转差频率控制的转速闭环调速系统83

第3章 三菱变频器的操作与运行86

3.1 三菱变频器及其接线原理图86

3.1.1 三菱变频器86

3.1.2 三菱FR-A540系列变频器的规格型号87

3.1.3 三菱FR-A540系列变频器的接线原理图87

3.2 变频器的操作模式90

3.2.1 面板（PU）操作模式90

3.2.2 外部操作模式91

3.2.4 计算机通信模式92

3.2.3 PU／外部组合操作模式92

3.3 变频器的常见控制功能93

3.3.1 起动控制93

3.3.2 PID控制96

3.3.3 多段速度控制97

3.3.4 程序控制99

3.3.5 频率跳变控制100

3.3.6 自动再起动控制和瞬间停电再起动控制100

3.3.7 与工频切换控制103

3.3.8 制动控制107

3.3.9 端子功能选择116

3.3.10 矢量控制122

3.4 变频器的控制操作与运行128

3.4.1 变频器的正确接线128

3.4.2 操作模式参数设置及操作方法129

3.4.3 程序运行的设置与控制130

3.4.4 多段速度控制133

3.4.5 频率特性曲线的设置134

3.4.6 输出信号的设置136

3.4.7 制动控制的实现139

3.5 根据使用目的的参数分类141

3.6 三菱变频器的故障与检修143

3.6.1 电动机故障的情况143

3.6.2 变频器控制方面的情况145

第4章 西门子变频器的操作与运行147

4.1 西门子变频器及其接线原理图147

4.1.1 西门子变频器的特点和控制方式147

4.1.2 西门子变频器的型号规格148

4.1.3 西门子MMV变频器的接线原理图149

4.2 变频器的控制操作与运行149

4.2.1 西门子变频器的面板、按键和接线149

4.2.2 操作模式参数设置与运行152

4.2.3 电动机参数和变频器控制方式155

4.2.4 多段固定频率调速158

4.2.5 转矩提升的设置与运行162

4.2.6 跳变频率的设置与运行163

4.3 西门子MMV变频器的其他控制功能164

4.3.1 断电后自动再起动164

4.3.2 捕捉再起动164

4.3.3 转差补偿（％）和转差限幅（％）165

4.3.4 PID闭环控制165

4.3.5 制动控制167

第5章 变频器的安装调试与维护169

5.1 变频器的安装169

5.1.1 变频器的应用领域169

5.1.2 变频器的铭牌170

5.1.3 变频器的安装171

5.2 变频器的调试174

5.2.1 通电前的检查174

5.2.2 系统功能的设定174

5.2.3 特殊功能的设定176

5.2.4 变频器空载试运行178

5.2.5 外部控制方式下的运行178

5.3 变频器的维护178

5.3.1 日常维护和检查179

5.3.2 变频器的保护功能与故障处理180

5.4.1 接线与防止噪声时的注意事项181

5.4 使用变频器时的其他注意事项181

5.4.2 关于输入与输出的注意事项183

5.4.3 变频器用于特殊电动机时的注意事项185

第6章 变频调速系统的应用设计187

6.1 变频调速系统设计的基本内容和要求187

6.1.1 变频调速系统设计的基本内容187

6.1.2 变频调速系统设计的基本要求187

6.2 变频调速系统的应用设计188

6.2.1 生产机械的驱动188

6.2.2 异步电动机的选择190

6.2.3 变频器的选择194

6.2.4 变频器外围设备及其选择197

6.3 不同性质负载时应用设计应考虑的问题201

6.3.1 恒转矩负载201

6.3.2 恒功率负载204

6.3.3 转矩与转速的二次方成正比的负载205

第7章 变频调速应用系统207

7.1 车床主轴的变频调速207

7.1.1 卧式车床的主要功能与构造207

7.1.2 卧式车床的拖动系统207

7.1.3 车床主拖动的变频调速系统209

7.2.1 中央空调系统的基本构成213

7.2 中央空调变频系统213

7.2.2 中央空调的拖动系统215

7.2.3 中央空调变频调速系统的控制依据215

7.2.4 中央空调变频调速系统的切换方式216

7.2.5 3台冷却泵全变频调速系统的基本情况218

7.3 微机控制的变频调速系统220

7.3.1 87C196MC单片机220

7.3.2 单片机控制的变频调速系统的特点222

7.3.3 以87C196MC单片机为核心的控制系统224

7.3.4 87C196MC单片机片内波形发生器226

7.3.5 调速系统软件设计230

7.3.6 专用模块与微机联合控制的变频调速系统231

7.4 矢量控制的变频调速系统235

7.4.1 矢量控制的选择与设定235

7.4.2 带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统的构成237

7.4.3 以DSP为控制核心的矢量控制系统的硬件组成240

7.4.4 软件设计242

7.4.5 转差型异步电动机矢量控制系统250

7.5 变频器的现场总线应用系统253

7.5.1 现场总线的基本概念与特点253

7.5.2 Profibus和CC-Link总线介绍258

7.5.3 实时工业组态控制软件包FIX261

7.5.4 变频器的通信264

7.5.5 以变频器为终端的现场总线控制系统266

附录271

附录A 三菱变频器参数表271

附录B 三菱变频器报警码281

附录C 三菱变频器报警后的对策286

附录D 西门子变频器参数表287

附录E 西门子变频器故障码与对策313

附录F 西门子变频器报警码与对策315

参考文献317