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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