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目录 1

第一章 基础知识 1

1.1 调速综述 1

1.1.1 调速方法 1

1.1.2 调速的主要技术指标 2

1.2 异步电动机 3

1.2.1 异步电动机的基本工作原理 3

1.2.2 异步电动机的基本结构 5

1.2.3 异步电动机的机械特性 6

1.2.4 异步电动机工作状况分析 8

1.2.5 异步电动机的制动 10

1.3.1 双极晶体管（GTR或BJT） 13

1.3 电力半导体器件 13

1.3.2 绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 18

1.3.3 可关断晶闸管（GTO晶闸管） 21

1.3.4 电力场效应晶体管（Power MOSFET） 24

1.3.5 智能功率模块（IPM） 26

1.3.6 集成门极换相晶闸管（IGCT） 30

1.3.7 MOS门控晶闸管 32

第二章 变频器工作原理 33

2.1 概述 33

2.1.1 变频调速概况 33

2.1.2 通用变频器概况 35

2.2 变频调速原理 38

2.2.1 变频调速的基本方式与选择 38

2.2.2 变频器的基本构成 40

2.2.3 变频器的类别 41

2.2.4 变频器的额定值和技术指标 45

2.3 交-直-交变频器 46

2.3.1 交—直部分 47

2.3.2 直—交部分 48

2.3.3 制动电阻和制动单元 48

2.4 交-交变频器 48

2.4.1 方波型变频器 49

2.4.2 正弦波交-交变频器 50

2.5 矢量控制变频器 51

2.5.1 矢量控制的基本思想 51

2.5.2 PWM变频器的矢量控制 53

2.6 直接转矩控制变频器 56

2.6.1 PWM逆变器输出电压的矢量表示 56

2.6.2 磁通轨迹控制 58

2.6.3 直接转矩控制变频调速系统 59

2.7 变频器的端子和功能码 60

2.7.1 变频器主要端子介绍 60

2.7.2 通用变频器的功能特点及功能码 60

第三章 变频器的运行 64

3.1 变频器的运行方式 64

3.1.1 寸动运行 64

3.1.2 正反转运行 64

3.1.3 正转运行 66

3.1.4 并联运行 67

3.1.5 同步运行 67

3.1.6 远距离操作运行 68

3.1.7 瞬停再起动运行 69

3.1.8 工频与变频运行 70

3.1.9 多速运行 72

3.1.10 可选外置单元的应用 75

3.2 运行参数 77

3.2.1 几个频率参数 77

3.2.2 频率的给定 78

3.3 起动 79

3.3.1 升速特性 79

3.3.2 起动方法 80

3.4 制动 81

3.4.1 降速特性 81

3.4.2 制动方法 81

3.5.1 节能运行分析 84

3.5 节能运行 84

3.5.2 节能运行的具体应用 85

第四章 变频器的选择 88

4.1 通用变频器品牌及参数 88

4.1.1 常见品牌介绍 88

4.1.2 变频器参数应用知识 90

4.2 变频器类型的选择 92

4.3 变频器容量的计算 93

4.3.1 连续运转时 93

4.3.2 加减速时 93

4.3.3 频繁加减速运行时 94

4.3.4 一台变频器拖动多台电动机并联运行时 94

4.3.8 并联运行中追加投入起动时 95

4.3.7 多台电动机并联起动且部分直接起动时 95

4.3.6 大惯性负载起动时 95

4.3.5 电动机直接起动时 95

4.3.9 与离心泵配合使用时 96

4.3.10 轻载时 96

4.4 变频器选择注意事项 97

4.4.1 起动转矩与低速区转矩 97

4.4.2 从电网到变频器的切换 98

4.4.3 瞬停再起动 98

4.5 变频器的外围设备及选择 98

4.5.1 输入变压器 98

4.5.2 断路器和接触器 98

4.5.3 电抗器 99

4.5.4 制动电阻 103

4.5.5 滤波器 105

第五章 变频器的可靠性 106

5.1 变频器常见保护功能及外加保护 106

5.1.1 过电流保护 106

5.1.2 过载保护 106

5.1.3 电压保护 108

5.1.4 其他保护 109

5.2 高次谐波及其抑制 110

5.2.1 高次谐波产生机理 110

5.2.2 高次谐波对其他设备的影响 114

5.2.3 减小和防止高次谐波的方法 114

5.3 变频器抗干扰措施 117

5.3.1 外来干扰 118

5.3.2 变频器产生的干扰及抑制 122

5.4.1 保护功能 123

5.4 具体保护功能和有关操作（以富士为例） 123

5.4.2 保护动作及故障诊断 129

第六章 变频器的安装与使用 137

6.1 变频器的安装 137

6.1.1 安装使用环境要求 137

6.1.2 安装空间 138

6.1.3 安装柜的设计 140

6.1.4 密封安装柜的设计及变频器的防尘 142

6.1.5 变频器与电机的距离 144

6.2 变频器的接线 144

6.2.1 主电路的接线 145

6.2.2 控制电路的接线 148

6.3.1 测量仪器及测定方法 151

6.3 变频器的测量 151

6.3.2 输入侧的测量 154

6.3.3 输出侧的测量 156

6.3.4 绝缘电阻的测量 157

6.4 变频器的调试与维护 157

6.4.1 通电前检查 157

6.4.2 通电与预置 158

6.4.3 带电动机空载试验 158

6.4.4 带负载调试 159

6.4.5 维护与检查 160

6.4.6 故障排除实例 162

6.5 变频器的使用操作 164

6.5.1 变频器在使用中的几个问题 164

6.5.2 具体使用（以富士变频器为例） 166

6.6 变频器的通信组网 172

6.6.1 变频器与PLC的连接 172

6.6.2 变频器在现场总线控制系统中的应用 173

第七章 变频调速拖动系统的设计 180

7.1 根据控制对象设计 180

7.1.1 速度 180

7.1.2 张力 183

7.2 根据负载特性设计 186

7.2.1 恒转矩负载 186

7.2.2 恒功率负载 188

7.2.3 二次平方负载 189

7.2.4 负负载 190

7.2.5 冲击负载 194

7.3 根据系统性能设计 196

7.3.1 响应快 196

7.3.2 精度高 199

7.4 特殊电动机的变频调速 200

7.4.1 齿轮减速电动机 200

7.4.2 电磁制动电机 200

7.5 电动机的选择 201

7.5.1 电动机类型的选择 201

7.5.2 电压等级及转速的选择 202

7.5.3 电机型式的选择 203

7.5.4 异步电动机容量的选择 203

7.5.5 负载功率的计算实例 204

7.5.6 异步电动机选用时的要点 205

8.1 变频器在高炉卷扬机中的应用 208

第八章 变频器的应用 208

8.1.1 电动机的选择 209

8.1.2 变频器的选择 209

8.1.3 系统设计特点 209

8.2 变频器在行车上的应用 212

8.2.1 方案比较 212

8.2.2 具体实现方法 212

8.3 线材卷绕机的变频调速 214

8.3.1 变频调速系统的器件选型 214

8.3.2 变频调速系统组成 215

8.3.3 变频器的参数预置及调试 216

8.4.1 系统组成 217

8.4 变频器在窑炉温度控制中的应用 217

8.4.2 工作原理 218

8.5 变频器在恒压供水系统中的应用 219

8.5.1 变频恒压供水控制系统的工作原理 219

8.5.2 双位控制的变频调速供水电路 220

8.5.3 单片机组成的变频恒压供水系统 221

8.5.4 内置PID调节的变频恒压供水系统 224

8.6 变频器在低压加热器疏水系统中的应用 226

8.6.1 变频调速方式及系统组成 226

8.6.2 变频器的选择及控制线路设计 227

8.7 变频器在化工行业中的应用 229

8.7.1 元件选型及接线原理 229

8.7.2 参数设置及常见故障分析 230

8.8.1 变频器的外围电路及参数设置 231

8.8 变频器在卷烟行业中的应用 231

8.8.2 变频器的使用 232

8.9 变频器在塑料行业中的应用 232

8.9.1 TD3300变频器简介 233

8.9.2 变频器的接线及有关参数计算 233

8.10 变频器在铣床中的应用 235

8.10.1 变频器的控制方式 235

8.10.2 变频器的容量计算及参数设定 236

8.10.3 变频器的连接与PLC程序设计 237

8.10.4 变频器接线注意事项及系统调试 239

8.11 变频器在矿井控制系统中的应用 240

8.11.1 提升系统工况分析 240

8.11.2 变频器的选择及连接 241

8.11.3 变频器的参数设置及PLC程序 242

附录 244

附1 三菱变频器功能码 244

附2 富士FRENIC 5000G11S/P11S变频器功能码 245

附3 西门子MicroMaster 420通用变频器功能码 247

附4 富士FVR-G7S系列变频器技术规格 248

附5 富士FRENIC 5000G11S/P11S 3相400V系列变频器技术规格 251

附6 三肯SAMCO-L系列变频器技术规格 252

附7 西门子（SIEMENS）420/430/440变频器技术规格 253

附8 三菱FR系列变频器技术规格 255

附9 三菱变频器主要选用件参数 260

附10 西门子MicroMaster变频器结构示意图与内部照片 263

附11 富士FRENIC变频器内外结构图 264

常用电气控制器件图标符号表 265

参考文献 266