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第1章 异步电动机与变频调速1

1.1 变频调速概述1

1.1.1 变频器概述1

1.1.2 变频器与电动机的关系1

1.2 三相异步电动机2

1.2.1 三相异步电动机的工作原理2

1.2.2 电动机的发电效应6

1.2.3 三相异步电动机的电磁特性7

1.2.4 三相异步电动机变频调速8

1.2.5 三相异步电动机的机械特性9

1.2.6 三相异步电动机的功率和机械转矩11

1.3 变频器配用的电动机12

1.3.1 普通三相笼型异步电动机12

1.3.2 三相绕线转子异步电动机17

1.3.3 变频器专用电动机19

1.3.4 电动机和变频器容量的选择20

1.4 三相异步电动机的起动和制动21

1.4.1 三相异步电动机的起动21

1.4.2 电动机的制动22

第2章 变频器PWM控制原理及电路简介24

2.1 变频器的分类及交-直-交变频器24

2.1.1 变频器的分类24

2.1.2 交-交变频器与交-直-交变频器24

2.1.3 交-直-交变频器的组成24

2.2 PWM原理26

2.2.1 PAM和PWM26

2.2.2 开关电路的输出波形26

2.2.3 PWM技术的基本原理27

2.2.4 变频器的三相桥式SPWM逆变电路29

2.2.5 低压PWM控制变频器主电路30

2.3 中（高）压PWM变频器33

2.3.1 中（高）压变频器概述34

2.3.2 功率单元串联高压变频器34

2.3.3 三电平IGBT高压变频器37

2.3.4 直接IGBT串联高压变频器39

2.3.5 交-交变频器41

第3章 变频器控制方式及基本功能43

3.1 基本U/f控制变频器43

3.1.1 基本U/f控制变频器的转矩特性43

3.1.2 基本U/f控制变频器的应用范围44

3.2 转差频率控制变频器（闭环控制）45

3.2.1 控制原理45

3.2.2 转差频率控制应用47

3.3 矢量控制变频器48

3.3.1 矢量控制原理48

3.3.2 矢量控制功能的使用50

3.4 直接转矩控制变频器51

3.4.1 直接转矩控制的基本概念51

3.4.2 直接转矩控制方法52

3.4.3 直接转矩控制功能的应用53

3.5 变频器的外接功能端子53

3.5.1 主电路端子53

3.5.2 输入控制端子55

3.5.3 输出信号指示端子57

3.5.4 计算机通信接口RS-485及接地端59

3.6 操作面板60

3.6.1 键盘60

3.6.2 显示屏61

3.7 频率控制功能61

3.7.1 极限频率61

3.7.2 加速时间和减速时间62

3.7.3 加速曲线和减速曲线63

3.7.4 回避频率64

3.7.5 段速频率设置功能65

3.7.6 频率控制特性线的设置66

3.7.7 载波频率设置67

3.8 U/f控制线、转矩补偿线及转差补偿控制的设置67

3.8.1 U/f控制线的设置67

3.8.2 转矩补偿线的设置67

3.8.3 转差补偿控制的设置68

3.9 电压自动控制功能和节能运行控制功能68

3.9.1 电压自动控制功能68

3.9.2 节能运行控制功能69

3.10 过载保护、瞬时停电再起动及制动功能69

3.10.1 过载保护功能69

3.10.2 瞬时停电再起动功能70

3.10.3 制动功能70

3.11 变频器的功能预置及功能码的选择71

3.11.1 变频器的编码方式及功能码的预置71

3.11.2 变频器功能码的选择74

第4章 变频器在水泵风机中的应用76

4.1 变频器在风机水泵中应用节能原理76

4.1.1 水泵工作原理76

4.1.2 节能原理77

4.1.3 风机的控制特性78

4.1.4 风机的功率流量分析79

4.1.5 总结80

4.1.6 功率计算80

4.2 变频器PID控制82

4.2.1 变频器PID控制过程82

4.2.2 PID控制原理82

4.2.3 变频器PID控制参数的选择85

4.3 变频器恒压供水系统87

4.3.1 变频器单机供水系统87

4.3.2 变频器工频-变频切换控制90

4.3.3 一拖多变频器恒压供水系统93

4.3.4 智能控制器恒压供水系统96

4.4 变频器在风机中的应用103

4.4.1 风机的类型及工作原理103

4.4.2 变频器在锅炉引风机中的应用104

4.5 变频器通信控制107

4.5.1 并行通信和串行通信107

4.5.2 RS-232总线108

4.5.3 RS-485总线110

4.5.4 Modbus通信协议113

4.5.5 Modbus协议控制方式115

4.5.6 西门子变频器USS通信控制116

第5章 变频器在机械传动中的应用123

5.1 变频器的低压控制电路123

5.1.1 电动机的正、反转运行控制电路123

5.1.2 变频器手动工频-变频切换电路125

5.1.3 其他控制电路129

5.2 变频器在翻车机上的应用131

5.2.1 翻车机运行要求131

5.2.2 变频器功能选择132

5.2.3 参数设置132

5.3 变频器在回转窑中的应用133

5.3.1 回转窑负载分析134

5.3.2 应用实例134

5.4 变频器在起重机中的应用136

5.4.1 起重机运行系统及特点136

5.4.2 起重机用变频器的制动及功率要求138

5.4.3 台达变频器在提升机构中的应用140

5.4.4 英威腾CHV190变频器在门式起重机中的应用144

5.5 变频器在注塑机中的应用146

5.5.1 概述146

5.5.2 注塑机变频控制原理147

5.5.3 注塑机油泵特性分析149

5.5.4 注塑机变频器控制应用特点及效果149

5.6 变频器在电梯中的应用150

5.6.1 概述150

5.6.2 616G5通用变频器调速系统151

5.6.3 变频器的选择152

5.6.4 变频器功能的选择153

5.6.5 变频器用于电梯系统中的预防措施155

5.6.6 常见问题分析155

5.7 变频器在提升机中的应用156

5.7.1 运行控制分析156

5.7.2 改造方案157

5.8 变频器在张力控制设备中的应用158

5.8.1 检测传感装置159

5.8.2 变频器在拉丝机中的应用160

5.8.3 三垦SAMCO-vm05变频器在成缆机中的应用165

5.9 变频器的同速（比例）控制167

5.9.1 同速控制方法167

5.9.2 开环同速应用实例170

第6章 变频器选择与安装调试175

6.1 典型控制电器175

6.1.1 主令开关175

6.1.2 断路器与接触器178

6.1.3 传感器180

6.2 变频器选配器件183

6.2.1 变频器外围主控制电路183

6.2.2 交流电抗器185

6.3 变频器输入输出端子的控制方法188

6.3.1 输入模拟控制端子信号输入方法188

6.3.2 输入数字控制端子的通断控制189

6.3.3 输出指示端子的控制方法190

6.4 变频器容量的选择191

6.4.1 根据负载的转矩特性选择变频器容量191

6.4.2 降速机构传动特点192

6.4.3 根据不同负载特性选择变频器容量194

6.4.4 根据具体运行场合选择变频器的容量195

6.5 变频器的功能选择196

6.5.1 速度型负载变频器的选择196

6.5.2 张力和位置控制变频器的选择198

6.5.3 风机、泵类负载变频器的选择200

6.6 变频器的安装201

6.6.1 导线的选择202

6.6.2 导线的排布202

6.6.3 变频器的安装环境204

6.7 变频器通电调试206

6.7.1 检查安装质量206

6.7.2 系统调试条件207

6.7.3 变频器测试209

6.8 变频器维护保养211

6.8.1 变频器的日常巡视211

6.8.2 变频器的定期维护与保养211

第7章 低压变频器故障的排除213

7.1 变频器功能框图213

7.1.1 保护电路214

7.1.2 控制端子216

7.1.3 DC电源和驱动电路217

7.1.4 其他功能单元218

7.2 变频器主电路故障测量与维修219

7.2.1 整流滤波电路分析219

7.2.2 整流电路的测量维修220

7.2.3 整流电路具体损坏器件的测量维修220

7.2.4 逆变电路的测量维修222

7.3 变频器过电流故障的排除224

7.3.1 变频器过电流分类224

7.3.2 变频器起动过电流跳闸224

7.3.3 正常工作中负载引起过电流跳闸225

7.3.4 故障案例分析227

7.4 变频器过载故障的排除228

7.4.1 过载故障分类228

7.4.2 机械负载过重故障的排除228

7.4.3 负载异常或变频器异常引起过载跳闸229

7.4.4 过载案例分析230

7.5 变频器过电压故障的排除231

7.5.1 过电压分类231

7.5.2 变频器过电压故障的处理方法232

7.5.3 变频器过电压案例分析233

7.6 断相、欠电压故障的原因及处理234

7.6.1 欠电压分类234

7.6.2 欠电压分析及故障排除235

7.6.3 变频器欠电压、断相案例分析235

7.7 变频器过热故障分析与处理236

7.7.1 变频器过热原因236

7.7.2 变频器过热案例分析237

7.8 电磁干扰故障的排除237

7.8.1 电磁干扰的三种途径237

7.8.2 受干扰的原因238

7.8.3 受到电磁干扰的现象与排除方法238

7.8.4 故障案例分析238

7.9 变频器无故停机故障的排除241

7.9.1 无故停机分析241

7.9.2 变频器输入控制端子故障案例241

第8章 高压变频器故障的排除243

8.1 变频器的硬件结构243

8.1.1 电气开关柜243

8.1.2 变压器柜243

8.1.3 功率柜244

8.1.4 控制柜245

8.2 变频器的轻重故障246

8.2.1 轻故障和重故障的划分246

8.2.2 轻故障的量值和处理方法247

8.2.3 重故障的量值和处理方法247

8.3 功率单元的保护与故障排除248

8.3.1 功率单元低压控制电源248

8.3.2 直流母线过电压248

8.3.3 直流母线欠电压249

8.3.4 功率单元模块过热249

8.3.5 功率单元断相故障250

8.3.6 光纤故障的检修250

8.3.7 驱动电路故障251

8.4 变频器故障的处理252

8.4.1 旁路运行报警252

8.4.2 变频器过电流故障（三相输出过电流）253

8.4.3 变压器轻度过热和严重过热故障的处理253

8.4.4 柜门联锁报警254

8.4.5 变频器控制系统电源254

8.5 系统通信故障处理254

8.5.1 信号流程图254

8.5.2 控制器（变频器的控制系统）不就绪256

8.5.3 控制器无反应故障处理256

8.5.4 PLC通信无响应257

8.5.5 有故障显示无报警和有报警无显示257

8.5.6 工控机死机257

8.5.7 变频器无法起动257

8.5.8 变频器不能调整运行频率258

8.5.9 报警故障处理的步骤258

附录259

附录A 富士变频器故障代码表259

附录B 西门子M440变频器故障信息表260

参考文献266