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第1篇 交流调速基础3

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

2.4 PWM逆变原理28

2.4.1 PWM逆变原理与特点28

2.4.2 SPWM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

3.1.3 U/f变频控制原理35

3.1.4 U/f控制的转矩提升37

3.1.5 U/f控制输出特性38

3.1.6 U/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83

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

5.1.3 FR-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

5.3.1 FR-500系列连接总图98

5.3.2 FR-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

6.1 FR-500系列变频器的基本操作131

6.2 FR-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

7.2.2 U/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

8.3 FR-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

8.4 FR-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

8.5 FR-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

9.3.1 FR-500/700通用保护功能304

9.3.2 FR-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327

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

10.1.2 CIMR-7系列变频器规格329

10.1.3 CIMR-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

10.3.1 CIMR-F7/G7连接总图346

10.3.2 CIMR-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

10.8.1 PG-A2/B2的接口电路374

10.8.2 PG-D2/X2的接口电路377

第11章 变频器操作与快速调试379

11.1 CIMR-F7/G7的基本操作379

11.1.1 操作单元的基本说明379

11.1.2 CIMR-F7/G7的操作380

11.1.3 CIMR-F7/G7的参数设定操作384

11.2 CIMR-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

11.3 CIMR-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

11.4 CIMR-1000的基本操作398

11.4.1 操作单元的基本说明398

11.4.2 CIMR-J1000/V1000的操作400

11.5 CIMR-J1000/V1000的调试403

11.5.1 CIMR-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

11.6 CIMR-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

12.4 U/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

14.4 PID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电机的默认参数577