变频器从原理到完全应用:三菱、安川(新能源及高效节能应用技术丛书)

基本信息·出版社：人民邮电出版社

·页码：578 页

·出版日期：2009年10月

·ISBN：7115201293/9787115201294

·条形码：9787115201294

·包装版本：第1版

·装帧：平装

·开本：16

·正文语种：中文

·丛书名：新能源及高效节能应用技术丛书

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内容简介《变频器从原理到完全应用》从变频器设计、使用以及维修人员的实际需要出发，在广泛吸收国外先进设计思想、先进标准的基础上，全面介绍了变频调速理论、调速原理与系统组成及变频调速系统的工程设计等方面的知识，并对当前市场常用的三菱FR-500/700系列与安川CIMR-7/1000系列变频器的规格、控制系统设计、功能、参数、操作、维修等方面的内容进行了全面、系统、深入、具体的介绍。全书内容选择先进实用，理论阐述简洁明了，应用技术介绍全面系统，功能说明深入细致，编写深入浅出，理论联系实际，面向工程应用。《变频器从原理到完全应用》是迄今变频器应用类书籍中最为完整、系统的工程设计参考资料与应用技术手册，也是高等学校师生、研究生教学培训的优秀参考书。

编辑推荐《变频器从原理到完全应用》：新能源及高效节能应用技术丛书。

目录

第1篇交流调速基础

第1章交流电机控制系统概述3

1.1发展概况与分类3

1.2变频器与伺服驱动器5

1.3变频调速系统的结构与产品8

1.3.1变频调速系统的结构8

1.3.2典型变频器产品简介9

第2章交流调速基础13

2.1电机控制的基本理论13

2.1.1电磁感应定律与电磁力13

2.1.2电机运行的力学基础14

2.2感应电机的运行原理17

2.3交流电的逆变20

2.3.1电力电子器件概述20

2.3.2整流电路的工作原理23

2.3.3逆变电路的基本形式与工作原理25

2.4PWM逆变原理28

2.4.1PWM逆变原理与特点28

2.4.2SPWM波形的产生31

第3章变频调速原理与系统33

3.1感应电机的U/f变频控制33

3.1.1感应电机的等效电路33

3.1.2电磁转矩与机械特性34

3.1.3U/f变频控制原理35

3.1.4U/f控制的转矩提升37

3.1.5U/f控制输出特性38

3.1.6U/f控制变频调速系统39

3.2感应电机的转矩控制42

3.2.1转差频率控制原理42

3.2.2转矩控制的其他条件43

3.2.3转差频率控制系统44

3.3感应电机的矢量控制45

3.3.1感应电机的矢量控制原理45

3.3.2感应电机的矢量控制系统47

第4章变频调速系统设计基础53

4.1交流调速系统的主要技术指标与性能比较53

4.1.1交流调速系统的主要技术指标53

4.1.2交流调速系统的性能比较54

4.2工作条件对性能的影响57

4.3变频调速系统的设计与计算59

4.3.1变频调速电机的选择59

4.3.2变频器及其配套附件的选择62

4.4变频调速系统的安装与连接67

4.4.1工作条件与安装设计67

4.4.2连接设计69

4.4.3干扰及其预防71

4.4.4接地系统设计73

4.4.5安装与连接图设计76

4.5电气柜的散热设计77

4.5.1发热量与散热能力的计算77

4.5.2热交换器与空调的选择79

第2篇三菱变频器应用篇

第5章技术性能与电路设计83

5.1产品系列、规格与性能83

5.1.1三菱FR-500系列变频器83

5.1.2三菱FR-700系列变频器88

5.1.3FR-500/700性能比较90

5.2硬件组成与软件功能91

5.2.1外置选件及其选择原则91

5.2.2内置选件及其选择原则95

5.2.3变频器软件功能96

5.3电气连接总图97

5.3.1FR-500系列连接总图98

5.3.2FR-700系列连接总图99

5.4变频器主回路设计103

5.4.1输入电源与要求103

5.4.2电源通/断与制动电路设计104

5.4.3主回路其他选件电路设计106

5.5开关量输入回路设计109

5.5.1开关量输入信号的基本说明109

5.5.2开关量输入信号连接设计110

5.5.3正/反转与停止控制电路114

5.5.4其他开关量输入信号说明117

5.6开关量输出回路设计118

5.6.1开关量输出信号的基本说明118

5.6.2常用输出信号说明120

5.6.3速度与转矩检测信号124

5.7模拟量输入/输出与闭环控制回路设计126

5.7.1模拟量输入/输出回路的设计126

5.7.2闭环控制回路的设计128

第6章变频器的操作与控制131

6.1FR-500系列变频器的基本操作131

6.2FR-700变频器的基本操作136

6.3变频器参数总览142

6.4变频器的操作模式与运行方式153

6.4.1操作模式与运行方式153

6.4.2变频器的操作模式154

6.4.3变频器的运行方式160

6.4.4操作模式与运行方式选择161

6.5运行频率的给定与参数163

6.5.1频率的指令方式与范围选择163

6.5.2频率给定设定参数166

6.5.3模拟量输入的选择与调整167

6.5.4其他频率给定方式171

6.6开关量输入/输出信号的定义174

6.6.1开关量输入/输出的基本设定175

6.6.2开关量输入功能定义176

6.6.3开关量输出功能定义178

第7章变频器的基本功能与参数181

7.1电机参数的设定与调整181

7.1.1电机类型的选择181

7.1.2电机与变频器的基本参数182

7.1.3电机参数的自动设定184

7.2变频器的控制方式选择186

7.2.1变频器的基本控制参数186

7.2.2U/f控制方式187

7.2.3矢量控制方式189

7.3变频器的加减速与制动191

7.3.1变频器的加减速191

7.3.2变频器的制动196

7.4变频器的失速防止与重新启动功能199

7.4.1失速防止功能199

7.4.2断电重新启动功能202

7.4.3报警重新启动功能204

7.5变频器的PID调节功能205

7.5.1系统结构与硬件连接205

7.5.2功能设定与参数207

7.6变频器的工频切换功能210

7.6.1功能说明与控制信号210

7.6.2工频切换参数设定与电路设计212

7.6.3工频切换的动作213

7.7变频器的升降负载控制功能215

7.7.1升降负载自动变速功能215

7.7.2挡块减速定位功能217

7.7.3机械制动功能219

第8章变频器的扩展功能与参数223

8.1变频器的通信223

8.1.1通信与网络接口223

8.1.2通信设定参数与通信过程225

8.1.3数据交换命令的格式227

8.1.4数据交换协议229

8.1.5数据通信实例235

8.2变频器的网络控制236

8.2.1网络控制接口选择236

8.2.2网络控制内容选择237

8.2.3网络控制信号239

8.3FR-700系列新增功能241

8.3.1负载类型选择功能241

8.3.2模拟量输入功能扩展243

8.3.3脉冲频率给定功能246

8.3.4三角波运行功能248

8.3.5制动回避功能250

8.4FR-700系列速度控制扩展功能251

8.4.1增益自动调整功能251

8.4.2速度调节器改进与闭环速度控制254

8.5FR-700系列转矩控制与限制功能258

8.5.1控制方式的选择与切换258

8.5.2转矩控制功能260

8.5.3速度控制时的转矩限制265

8.5.4闭环升降负载的转矩偏置269

8.6闭环位置控制功能273

8.6.1功能说明273

8.6.2控制信号与连接274

8.6.3位置控制原理与参数276

8.6.4增量定位控制278

8.6.5连续定位控制280

8.6.6位置控制功能的调试282

8.7轴定向停止控制功能284

8.7.1功能与参数284

8.7.2停止位置的指定与调整285

8.7.3定向准停的控制287

8.7.4定位位置的保持、撤销与调整289

第9章变频器的监控、保护功能与维修291

9.1变频器参数的保护291

9.1.1变频器基本参数的保护291

9.1.2变频器用户参数的保护292

9.1.3键盘锁定功能设定296

9.2变频器的状态显示与监控297

9.2.1功能与参数297

9.2.2电机转速的显示298

9.2.3操作单元显示内容的选择299

9.2.4模拟量输出的设定与校正302

9.3变频器的保护功能304

9.3.1FR-500/700通用保护功能304

9.3.2FR-700新增保护功能306

9.4变频器的定期维护功能307

9.4.1功能与参数307

9.4.2功能描述308

9.4.3主要元器件寿命监控功能310

9.5变频器的节能运行与监视功能311

9.5.1功能与参数311

9.5.2节能数据的计算312

9.6变频器的报警显示与处理314

9.6.1报警的显示与清除314

9.6.2变频器报警与显示317

9.6.3变频器的故障诊断322

第3篇安川变频器应用篇

第10章技术性能与电路设计327

10.1产品系列与技术性能327

10.1.1产品型号与外形327

10.1.2CIMR-7系列变频器规格329

10.1.3CIMR-1000系列变频器规格332

10.1.4技术特点与性能比较336

10.2硬件组成与软件功能338

10.2.1外置选件及其选择原则338

10.2.2内置选件及其选择原则341

10.2.3变频器软件功能344

10.3电气连接总图345

10.3.1CIMR-F7/G7连接总图346

10.3.2CIMR-1000连接总图349

10.4变频器主回路设计351

10.4.1输入电源与要求351

10.4.2基本主回路的设计352

10.4.3选件连接电路设计356

10.5开关量输入回路设计358

10.5.1开关量输入的基本说明358

10.5.2开关量输入信号的连接361

10.5.3正/反转与停止控制电路364

10.5.4常用输入信号说明365

10.6开关量输出回路设计367

10.6.1开关量输出的基本说明367

10.6.2常用输出信号说明369

10.7模拟量输入/输出回路的设计371

10.8闭环控制回路的设计374

10.8.1PG-A2/B2的接口电路374

10.8.2PG-D2/X2的接口电路377

第11章变频器操作与快速调试379

11.1CIMR-F7/G7的基本操作379

11.1.1操作单元的基本说明379

11.1.2CIMR-F7/G7的操作380

11.1.3CIMR-F7/G7的参数设定操作384

11.2CIMR-F7/G7的快速调试388

11.2.1变频器调试的基本步骤388

11.2.2快速调试的基本设定391

11.3CIMR-F7/G7的自动调整392

11.3.1功能说明与使用要点392

11.3.2自动调整的操作步骤393

11.3.3自动调整功能使用实例396

11.4CIMR-1000的基本操作398

11.4.1操作单元的基本说明398

11.4.2CIMR-J1000/V1000的操作400

11.5CIMR-J1000/V1000的调试403

11.5.1CIMR-J1000/V1000调试步骤403

11.5.2根据控制方式的设定与调整405

11.5.3根据用途的设定与调整406

11.6CIMR-1000的自动调整与试运行411

11.6.1自动调整功能说明411

11.6.2自动调整的操作412

11.6.3试运行与参数保存414

第12章变频器参数与基本设定417

12.1变频器参数总述417

12.1.1参数号与参数组417

12.1.2变频器参数总览419

12.2参数的初始化与保护434

12.2.1变频器的初始化434

12.2.2密码与用户参数436

12.3控制方式选择437

12.3.1控制方式与选择437

12.3.2载波频率设定与选择440

12.4U/f曲线设定442

12.4.1功能与参数442

12.4.2参数的基本说明443

12.4.3固定U/f曲线445

12.5开关量输入功能定义446

12.5.1输入功能定义446

12.5.2输入信号功能说明449

12.6开关量输出功能定义451

12.6.1输出功能定义451

12.6.2输出信号功能说明455

12.7模拟量与脉冲输入/输出功能定义457

12.7.1模拟量输入的功能定义457

12.7.2模拟量输出的功能定义459

12.7.3脉冲输入/输出功能定义460

第13章变频器的基本功能与参数461

13.1运行控制与频率给定461

13.1.1功能与参数461

13.1.2无级变速与主速给定466

13.1.3频率给定的主/辅切换469

13.1.4多级变速与点动运行470

13.1.5远程控制473

13.2频率限制与给定调整475

13.2.1输出频率的限制与跳变475

13.2.2增益与偏移的调整478

13.3变频器的加减速控制482

13.3.1加减速参数与线性加减速482

13.3.2两段加减速与S形加减速485

13.3.3自适应加减速与失速防止486

13.4变频器的停止与制动488

13.4.1停止方式选择与自由停车488

13.4.2减速停止、直流制动与急停490

13.4.3伺服锁定与高转差制动493

13.5失速防止与重新启动494

13.5.1运行时的失速防止494

13.5.2瞬时断电的重新启动495

13.5.3报警重新启动与给定断开时的运行498

13.6速度搜索功能499

13.6.1功能与参数499

13.6.2速度预测型搜索501

13.6.3电流检测型搜索503

第14章扩展功能与参数507

14.1速度控制性能的改进507

14.1.1转差补偿与频率偏差控制507

14.1.2振动抑制509

14.1.3速度调节与闭环控制510

14.1.4动态性能的调整514

14.2速度控制的转矩调节与检测515

14.2.1启动转矩补偿功能515

14.2.2转矩限制功能516

14.2.3转矩检测功能519

14.3转矩控制功能521

14.3.1功能与参数521

14.3.2转矩控制的基本设定524

14.3.3速度/转矩控制切换525

14.4PID调节功能527

14.4.1系统结构527

14.4.2参数设定与控制信号530

14.4.3性能调整与功能说明531

14.5通信与网络控制533

14.5.1通信与网络接口533

14.5.2通信设定与通信过程535

14.5.3数据交换命令的格式537

14.5.4通信指令与数据539

14.5.5通信注意点与实例541

14.6节能运行、弱磁与升降负载控制543

第15章变频器调试与维修547

15.1变频器的保护功能547

15.1.1电机过载保护547

15.1.2电机热保护550

15.1.3硬件保护功能551

15.2变频器的状态显示与监视554

15.2.1操作单元的显示/操作设定554

15.2.2变频器的状态监视557

15.2.3变频器状态输出与监视561

15.3变频器的报警显示与处理562

15.3.1变频器故障及其处理563

15.3.2变频器警示及其处理565

15.3.3操作错误及其处理567

15.4变频器的故障诊断568

附录1安川变频器根据电机容量、电压变化的默认参数571

附录2安川CIMR-V1000变频器控制PM电

……[看更多目录]

序言变频器是20世纪70年代初随电力电子技术、PWM控制技术的发展而出现的一种交流感应电机调速装置，随着科学技术的进步，当代变频器的功能已日臻完善。

在功率器件上，IGBT与IPM等第三代、第四代电力电子器件正在成为当代变频器的主流器件；12脉冲整流、双PWM变频、三电平逆变等技术已经在变频器上得到普及与应用；矩阵控制的变频器已经被实用化。在控制理论上，变频器已从最初的恒定电压／频率比控制（Uif控制）发展到了矢量控制与直接转矩控制。在控制技术上，已经从模拟量控制发展到了全数字控制与网络控制。

以上技术的进步，不仅大大提高了变频器的速度控制性能，而且使得感应电机的转矩控制与位置控制成为了可能与现实，以至于在某些场合已可替代使用专用电机的主轴驱动器与伺服驱动器。因此，如何充分利用当代变频器的功能来解决工程实际中的各类问题，是变频器应用技术人员所必须了解与掌握的知识。

本书是从工程技术人员的实际应用要求出发，系统阐述交流调速原理与理论，全面介绍当代变频器应用技术的综合性书籍，内容包括交流调速的基本理论、调速原理与系统、调速系统的设计、典型变频器的应用技术等方面。

本书在编写内容选择上力求做到理论阐述简洁明了，应用技术介绍全面系统，功能说明深入细致，使读者能够通过本书的学习具备“完全应用”变频器的能力。全书分“交流调速基础”、“三菱变频器应用”、“安川变频器应用”3篇共15章。

第1～4章为交流调速基础篇，本篇系统介绍变频器的调速理论、调速原理与系统组成、交流调速系统的工程设计知识等，供读者7解交流调速的理论知识，为工程选型与设计计算提供参考。

第5～9章为三菱变频器应用篇，本篇对三菱FR-500系列以及最新的FR-700系列变频器的电路设计、功能、参数、操作、维修等知识进行了全面、系统、深入、具体的介绍。

第10～15章为安川变频器应用篇，本篇对安川的7系列与最新的1000系列变频器的电路设计、功能、参数、操作、维修等知识进行了全面、系统、深入、具体的介绍。

本书以同类图书市场中最为全面、系统、实用与先进的变频器参考书籍作为编写宗旨，力求为广大工程技术人员与高等学校师生、研究生等提供一本真正有实用价值的技术参考资料与设计手册。由于全书所涉及的参考资料与内容众多，编写工作量较大，书中的缺点错误在所难免，殷切期望得到广大读者与同行专家的帮助指正。

本书编写参考了三菱FR-500／700系列与安川CIMR-7／1000系列变频器的技术资料；在编写过程中得到了三菱、安川公司技术人员以及黄佩玲、王健、陆寒香、丁迪、经飞等同志的大力支持与帮助，在此一并表示感谢。

文摘插图：

第1章 交流电机控制系统概述

1.1 发展概况与分类

1.交流电机控制系统的发展概况

交流电机（本书中所述的电机均指电动机）控制系统是以交流电机为执行元件的速度、转矩或位置控制系统的总称。与直流电机相比，交流电机具有转速高、功率大、结构简单、运行可靠、体积小、价格低等一系列优点，但从控制系统的角度，由于交流电机是一个多变量、非线性对象，其控制远比直流电机复杂，因此，在一个很长的时期内，直流电机控制系统始终在电气传动领域占据主导地位。

交流电机控制系统是随晶体管脉宽调制（Pulse Width Modulated，简称PWM）技术与矢量控制理论发展起来的一种新型控制系统。

20世纪70年代末，随着微电子技术的迅猛发展，MOSFET（半导体场效应晶体管）、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、BJT（双结型晶体管）等电力电子器件被实用化，晶体管PWM开始取代传统的晶闸管控制，使得高频、低损耗的变频控制成为了可能。这一技术的进步使得基于传统电机模型与经典控制理论的方波永磁同步电机（BLDCM，Brush Less DC Motor，也称为无刷直流电机）交流伺服驱动系统与U／f控制的变频调速系统被迅速实用化，并陆续出现了实用型的交流伺服与变频器产品，如德国SIEMENS公司的6SC610系列交流伺服驱动器、日本FANUC公司的s系列交流伺服驱动器及日本YASKAWA（安川）、三菱等公司早期的交流伺服与变频器产品等。

这些早期的交流伺服与变频器产品是基于传统的电机模型与控制理论，从交流电机的静态特性出发对交流电机进行的控制，它们较好地解决了交流电机的平滑调速问题，为交流控制系统的快速发展与普及奠定了基础。以上产品由于结构简单、控制容易、生产制造成本低，至今仍然有所应用。

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