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目录1

《电气自动化新技术丛书》序言1

前言1

符号与缩写字一览表1

缩写符号1

绪论1

第1章 预备知识4

1.1 电力拖动系统的工作要点4

1.1.1　电力拖动系统的构成4

1.1.2　电力拖动系统的稳定运行状态5

1.1.3　电动机和负载的机械特性5

1.1.4　电力拖动系统的暂态过程8

1.1.5　电力拖动系统的功率计算与传递9

1.2.1　调速的概念11

1.2　调速问题综述11

1.1.6　电力拖动系统的折算11

1.2.2　调速的意义12

1.2.3　调速的主要指标13

1.3　他励直流电动机概述14

1.3.1　基本结构和电路14

1.3.2　他励直流电动机的机械特性15

1.3.3　他励直流电动机的调速17

1.4　笼型异步电动机概述21

1.4.1　基本结构21

1.4.2　异步电动机的旋转原理21

1.4.3　异步电动机的调速问题23

1.5　异步电动机的转子电动势、电流和电磁转矩24

1.5.1　转子电动势的波形和频率24

1.5.2　转子电动势的空间分布26

1.5.3　转子的电流、磁场和电磁转矩27

1.6.1　动／静变换30

1.6　异步电动机的等效变换30

1.6.2　磁／电变换31

1.7　异步电动机的机械特性37

1.7.1　电磁转矩公式37

1.7.2　自然机械特性37

1.7.3　异步电动机的能量图39

1.8　异步电动机的制动39

1.8.1　再生制动40

1.8.2　直流制动（能耗制动）42

1.8.3　反接制动43

第2章 变频调速的基础知识45

2.1 概述45

2.1.1　变频调速原理45

2.1.2　变频器的类别46

2.1.3　变频器的额定值和频率指标47

2.2.1　交-直部分49

2.2　交-直-交变频器的主电路49

2.2.2　直-交部分51

2.2.3　制动电阻和制动单元52

2.3　逆变桥的工作原理52

2.3.1　单相逆变桥52

2.3.2　三相逆变桥53

2.4　变频与变压（VVVF）55

2.4.1　定子绕组的电动势55

2.4.2　变频也变压56

2.5　VVVF的实施57

2.5.1　两种基本的调制方法57

2.5.2　正弦波脉宽调制（SPWM）58

2.5.3　SPWM的电流波形61

2.6　变频后的机械特性62

2.6.1　变频后的转矩公式62

2.6.2　ku＝kf＜1时的机械特性63

2.6.3 kf＞1时的机械特性66

2.7.1　V/F控制的概念68

2.7　V/F控制68

2.7.2　V/F控制功能69

2.7.3　补偿过分的后果70

2.8　矢量控制概述72

2.8.1　由直流电动机引发的思考72

2.8.2　产生旋转磁场的几种方法73

2.8.3　矢量控制的基本构思76

2.9.1　SCR和GTO晶闸管78

2.9　逆变器件简介78

2.9.2　大功率晶体管（GTR）80

2.9.3　MOSFET和IGBT83

第3章 变频器的运行功能85

3.1　工作频率的给定85

3.1.1　频率的给定方法85

3.1.2　变频器的外接给定配置85

3.1.3　外接电位器的选择86

3.2.1　给定频率线87

3.2　外接给定时的给定频率线87

3.2.2　给定频率线的设定方法举例88

3.2.3　计算举例90

3.3　与工作频率有关的功能92

3.3.1　基本频率与最高频率92

3.3.2　上限频率与下限频率93

3.3.3　回避频率93

3.3.4　点动频率95

3.3.5　载波频率设定95

3.4　变频调速的升速和起动95

3.4.1　升速时间96

3.4.2　升速方式97

3.4.3　与起动有关的其他功能99

3.5　变频调速的降速与制动101

3.5.1　变频调速系统的降速特点101

3.5.2　降速时间和降速方式101

3.5.3　直流制动102

3.5.4　外接制动电阻和制动单元103

3.5.5　电源再生单元106

3.6　V/F控制的设定功能106

3.6.1　基本U/f设定106

3.6.2　转矩补偿的U/f设定108

3.7　转差补偿、矢量控制、自动电压调整等功能的设定109

3.7.1　转差补偿功能109

3.7.2　矢量控制的设定110

3.7.3 自动电压调整（AVR）功能111

3.8　节能运行功能112

3.8.1　异步电动机的电流-电压曲线112

3.8.2　节能运行功能114

3.8.3　节能运行的设定115

3.8.4　节能运行的其他方式115

3.9　往复变速功能和闭环控制功能116

3.9.1　往复变速功能116

3.9.2　闭环控制功能117

3.10　变频器的外接控制功能118

3.10.1　外接控制的电路结构118

3.10.2　外接控制端的配置和工作特点120

3.10.3　多档转速控制121

3.10.4　程序控制123

3.10.5　其他功能控制端123

3.11　外接输出信号端124

3.11.1　外接输出信号的项目124

3.11.2　外接输出信号端的配置126

第4章 变频器的保护、显示和预置127

4.1　过电流保护功能127

4.1.1　过电流的原因127

4.1.2　变频器对过电流的处理128

4.2　过载保护功能129

4.2.1 电动机的允许持续电流和工作频率的关系130

4.2.2　电子热保护器的反时限特性130

4.3.1　过电压保护132

4.3　电压保护功能132

4.3.2　欠电压保护133

4.4　瞬时停电的处理134

4.4.1　突然停电对变频器的影响及对策134

4.4.2　对变频器瞬时停电的处理136

4.5　其他保护功能137

4.5.1　过热与接地保护137

4.5.2　变频器内部的工作错误保护138

4.5.3　外接保护信号的输入138

4.6　故障的处理138

4.6.1　故障的处理过程138

4.6.2　再试功能140

4.7　变频器的显示功能140

4.7.1　发光二极管显示140

4.7.2　数据显示屏140

4.7.3　液晶显示屏141

4.7.4　外接仪表显示143

4.8　变频器的功能预置144

4.8.1　概述144

4.8.2　程序设定要点146

4.8.3　变频器的键盘配置148

4.9　常用变频器的键盘配置和预置流程举例149

4.9.1　佳灵公司JP6C-T9/J9系列变频器149

4.9.2　富士公司FVR-E9S系列变频器150

4.9.3　三菱公司FR-A240系列变频器151

4.9.4　明电舍公司VT210S系列变频器153

4.9.5 日立公司J300系列变频器154

4.9.6 ABB公司SAM1-G3系列变频器155

4.9.7　德国赛普公司VC-400系列变频器158

4.9.8　安川公司VS616G5系列变频器160

4.9.9　美国金鹰科技有限公司VSD-2000系列变频器162

4.9.10　法国施耐德公司ALTIVAR66系列变频器164

4.9.11　说明166

5.1.1　按机械特性分类167

第5章 变频调速驱动系统的设计167

5.1　负载的分类167

5.1.2　按发热情况分类168

5.2 fx≤fx时，电动机的带负载能力170

5.2.1 电动机在变频时的有效转矩和有效功率170

5.2.2 fx≤fN时的带负载能力171

5.3 fx＞fN时的带负载能力174

5.3.1 按发热原则决定带负载能力174

5.3.2 按过载能力决定带负载能力174

5.4 关于带负载能力的讨论176

5.4.1 实际应用举例176

5.4.2　关于Y联结电动机改成？联结的讨论176

5.4.3　普通电动机在kf＞1时的运行177

5.5　变频调速拖动系统设计概述178

5.5.1　设计任务和已知条件178

5.5.3　变频器的选择179

5.5.2　电动机的选择179

5.5.4　确定传动比180

5.6　恒转矩负载的变频调速181

5.6.1　工作频率的范围181

5.6.2　电动机容量的确定182

5.6.3　变频器的选择183

5.6.4　计算实例184

5.7.1　基本分析185

5.7　恒功率负载的变频调速185

5.7.2　两档传动比的变频拖动系统186

5.7.3　计算实例188

5.8　平方律负载的变频调速190

5.8.1　基本分析190

5.8.2　风机和泵类的调速传动191

5.8.3　节能计算实例192

5.8.4　变频调速用于泵水管道194

5.9.1　双速电动机的变频调速195

5.9　特殊电动机的变频调速195

5.9.2　齿轮减速电动机的变频调速197

5.9.3　绕线转子异步电动机的变频调速198

5.9.4　电磁制动电动机的变频调速198

5.9.5　一台变频器带多台电动机199

第6章 变频器的安装与使用201

6.1　变频器的安装201

6.1.1　变频器对安装环境的要求201

6.1.2　变频器的散热问题概述201

6.1.3　变频器的发热与散热202

6.1.4　安装变频器的具体方法和要求202

6.2　变频器的接线204

6.2.1　主电路的接线204

6.2.2　控制电路的接线205

6.3　变频器的功率因数及其改善207

6.3.1　变频器的输入电流207

6.2.3　变频器的接地207

6.3.2　变频器输入电路的功率因数208

6.3.3　改善功率因数的方法209

6.4　变频器的抗干扰211

6.4.1　外界对变频器的干扰211

6.4.2　变频器的干扰和传播211

6.4.3　变频器的抗干扰措施212

6.5　变频器的外围选配件213

6.5.1　常规配件213

6.5.2　专用配件214

6.6 变频器的测量217

6.6.1　高次谐波对各类测量仪表的影响217

6.6.2　测量变频器电路时仪表类型的选择219

6.6.3　绝缘电阻的测量220

6.7　变频调速系统的调试220

6.7.1　变频器的通电和预置220

6.7.3　拖动系统的起动和停机221

6.7.2　电动机的空载试验221

6.7.4　拖动系统的负载试验222

6.8　故障原因分析222

6.8.1　过电流跳闸的原因分析222

6.8.2　电压跳闸的原因分析223

6.8.3　电动机不转的原因分析223

第7章 应用实例225

7.1　供水和供油的恒压控制225

7.1.1　恒压供水和供油的意义225

7.1.2　关于恒压供水主体方案的讨论226

7.1.3　采用PID调节的控制方案227

7.1.4　不采用PID调节的控制方案232

7.1.5　变频系统设计要点233

7.2　带式输送机的变频调速233

7.2.1　带式输送机的负载性质和主要类别233

7.2.2　带式输送机的变频调速要点234

7.2.3　向下输送时的拖动特点236

7.2.4　间歇输送的拖动要点237

7.3　龙门刨床刨台拖动系统的变频调速238

7.3.1　刨台的调速特点238

7.3.2　原选直流电动机调速系统的主要特点239

7.3.3　采用异步电动机变频调速的讨论240

7.3.4　方案举例241

7.3.5　关于下垂特性的讨论243

7.3.6　刨台往复运动的控制244

7.4.1　轧染机对调速控制的要求248

7.4　印染机械的同步控制（以轧染机为例）248

7.4.2　变频器的同步控制方案249

7.4.3　同步控制的实施250

7.5　卷绕化纤丝的往复控制252

7.5.1　基本工况252

7.5.2　变频器容量的确定252

7.5.3　变频器的功能设定要点253

参考文献255