变频器控制技术

项目1 物料分拣输送带的变频控制

1.1 项目背景及要求

1.1.1 项目背景

1.1.2 控制要求

1.2 知识讲座:变频器原理及基本应用

1.2.1 交流异步电动机和同步电动机的调速

1.2.2 不同调速方式的工作原理

1.2.3 变频调速原理

1.2.4 变频器的频率给定

1.2.5 变频器的运转指令

1.2.6 交直交变频器的基本构造

1.3 技能训练一:三菱A700变频器的初步认识

1.3.1 三菱A700变频器的认识

1.3.2 A700变频器PU操作

1.3.3 A700变频器的参数设置要点

1.4 技能训练二:变频器运行模式与参数设置

1.4.1 运行模式功能与参数Pr.79的设置

1.4.2 A700外部端子的接线

1.4.3 A700外部模拟量的接线

1.4.4 A700常见的运行模式技能操作

1.5 项目设计方案

1.5.1 物料分拣输送带变频器的系统设计

1.5.2 硬件设计

1.5.3 变频器参数设置与调试

1.6 技术答疑

思考与练习

项目2 化工厂泵与搅拌机的变频控制

2.1 项目背景及要求

2.1.1 项目背景

2.1.2 控制要求

2.2 知识讲座:变频器I/O端子功能与?V/f?控制

2.2.1 变频器数字量输入端子介绍

2.2.2 变频器数字量输出端子介绍

2.2.3 变频器模拟量输入端子介绍

2.2.4 变频器模拟量输出端子介绍

2.2.5 变频器高速脉冲输入/输出端子介绍

2.2.6 变频器?V/f?控制原理

2.2.7 变频器的启动、制动

2.2.8 外接负载的分类

2.3 技能训练一:变频器A700 I/O端子的熟悉

2.3.1 A700变频器输入和输出端子的熟悉

2.3.2 A700变频器多段速接线与参数设置

2.3.3 A700模拟量通道的确定

2.4 技能训练二:针对特殊负载的变频器参数设置与接线

2.4.1 A700手动转矩提升操作

2.4.2 A700加减速的功能选择

2.4.3 A700对电动机的热保护功能设置

2.4.4 电动机的节能运行

2.4.5 A700变频器多功能输出端子操作

2.4.6 A700变频器模拟量输出端子操作

2.5 项目设计方案

2.5.1 化工厂泵与搅拌机变频控制系统的硬件设计

2.5.2 化学品电动机的变频器参数设置与调试

2.6 技术答疑

思考与练习

项目3 中央空调风机的变频节能PID控制

3.1 项目背景及要求

3.1.1 项目背景

3.1.2 控制要求

3.2 知识讲座:PID控制与变频器

3.2.1 变频器内置PID原理

3.2.2 中央空调变频风机的几种控制方式

3.2.3 温度传感器及其相关仪表的选型

3.3 技能训练一:A700变频器PID控制线路设计

3.3.1 A700变频器PID操作

3.3.2 A700变频器PID构成与动作

3.4 技能训练二:变频器A700的节能计算

3.4.1 节能监视器

3.4.2 节能瞬时、节能平均和节能累计值

3.4.3 年度省电量和节能费用

3.4.4 实际工程中风机和泵类负载的节能计算

3.5 项目设计方案

3.5.1 中央空调风机的变频节能硬件设计

3.5.2 中央空调风机的变频器参数设置和调试

3.6 技术答疑

思考与练习

项目4 数控车床主轴的开环矢量控制

4.1 项目背景及要求

4.1.1 项目背景

4.1.2 控制要求

4.2 知识讲座:开环矢量控制与变频制动

4.2.1 变频器矢量控制原理

4.2.2 开环矢量控制方式

4.2.3 变频器容量选择的依据

4.2.4 电动机低频运行时所要考虑到的因素

4.2.5 变频器制动原理

4.2.6 变频器能耗制动的设计

4.2.7 变频器能耗制动的应用

4.3 技能训练一:变频器A700的开环矢量调试

4.3.1 A700变频器离线自动调整

4.3.2 A700变频器在线自动调整

4.3.3 开环矢量控制的实施步骤

4.4 技能训练二:主轴变频器与制动单元及电阻的连接

4.4.1 A700变频器与专用外接制动电阻器的连接

4.4.2 A700变频器与制动单元FR-BU的连接

4.4.3 A700变频器与制动单元MT-BU5的连接

4.4.4 A700变频器制动参数的设置与调试

4.5 项目设计方案

4.5.1 数控车床主轴驱动功率、转速范围和控制方式的确定

4.5.2 华中HNC-21数控装置与变频器的连接

4.5.3 数控车床主轴变频器的连线与调试

4.6 技术答疑

思考与练习

项目5 变频多传动在卧螺离心机上的应用

5.1 项目背景及要求

5.1.1 项目背景

5.1.2 控制要求

5.2 知识讲座:多传动变频的组成与通信

5.2.1 共用直流母线方式的回馈制动

5.2.2 变频器回馈制动的原理

5.2.3 卧螺离心机电气控制结构

5.2.4 离心机双变频系统的模型分析

5.2.5 变频器共直流母线方案的应用

5.2.6 双电动机离心机变频器的两种连接方法

5.2.7 变频器的串口通信

5.2.8 Modbus总线

5.3 技能训练一:变频器A700的直流供电方式

5.3.1 A700变频器的直流供电模式一

5.3.2 A700变频器的直流供电模式二

5.3.3 直流供电模式二的电梯变频器运行实例

5.4 技能训练二:变频器A700的通信测试

5.4.1 A700变频器通信端子熟悉

5.4.2 A700变频器PU口操作

5.4.3 变频器RS485端子操作

5.5 项目解决方案

5.5.1 卧螺离心机变频器的硬件设计

5.5.2 卧螺离心机变频器的参数设置

5.5.3 采用通信控制的卧螺离心机硬件与参数设置

5.6 技术答疑

思考与练习

项目6 造纸收卷系统的闭环矢量控制

6.1 项目背景及要求

6.1.1 项目背景

6.1.2 控制要求

6.2 知识讲座:矢量控制与转矩控制

6.2.1 闭环矢量控制方式

6.2.2 变频器的转矩控制原理

6.2.3 ABB变频器的DTC方式

6.2.4 典型的张力控制系统

6.3 技能训练一:变频器A700矢量控制与转矩控制

6.3.1 A700变频器的编码器接口卡FR-A7AP操作

6.3.2 A700变频器闭环矢量控制的操作

6.3.3 A700变频器闭环矢量速度控制的过程

6.3.4 A700变频器闭环矢量转矩控制的过程

6.4 技能训练二:三菱张力控制器的设置与安装

6.4.1 三菱张力控制器LE-30CTA概述

6.4.2 三菱张力控制器LE-30CTA调试步骤

6.5 项目设计方案

6.5.1 收卷传动控制系统的硬件设计

6.5.2 收卷变频控制系统的参数设置

6.6 技术答疑

思考与练习

附录A 三菱E540变频器的安装、调试与维护

任务一 变频器的安装

第一部分 实训的目的与要求

第二部分 技能训练

第三部分 总结提高

任务二 变频器的调试与参数设置

第一部分 实训的目的与要求

第二部分 技能训练

第三部分 总结提高

任务三 变频器的维修与保养

第一部分 实训的目的与要求

第二部分 技能训练

第三部分 总结提高

附录B 三菱A500变频器与A700系列的比较

B.1 概述

B.2 安装时的注意事项

附录C 三菱A700变频器参数总表

参考文献

本书从自动化类变频器方向的岗位出发，按照项目导入、任务驱动的原则共设置了六个项目背景与控制要求，对包括物料分拣输送带、化工厂泵与搅拌机、中央空调风机、数控车床变频主轴、卧螺离心机和造纸收卷系统在内的变频控制，进行逐个剖析，由浅入深，从知识讲座到技能训练，从综合解决方案到技术答疑，把变频器几乎所有的功能都一一应用进去。

本书透彻地阐述了变频器的基本工作原理、应用方案和维护技巧，并以三菱最新A700为例，设置了一个个可以操作的环节和项目。

第一章 变频器概述

第一节 电力电子器件

一、电力电子器件的分类

二、变频器常用电力电子器件

三、其他电力电子器件

四、各种电力电子器件的比较

第二节 变频器的全数字微机控制

一、单片机

二、数字信号处理器

三、简指令集计算机

四、高级专用集成电路

第二章 变频器电路结构及工作原理

第一节 变频调速与变频装置

一、变频调速的控制方式

二、变频装置

第二节 变频器的分类

一、按直流电源的性质分

二、按输出电压调节方式分

三、按控制方式分

四、按电压等级分

五、按用途分

第三节 正弦波脉宽调制逆变器

一、正弦脉宽调制原理

二、同步调制与异步调制

三、谐波分析与输出电压调节

四、脉宽调制的控制方法

第四节 变频器的控制方式

一、变频器的U/f控制

二、转差频率控制

三、矢量控制

四、直接转矩控制

第五节 高性能通用变频器

一、主要类型

二、有速度传感器的矢量控制变频器

三、无速度传感器的矢量控制变频器

四、直接转矩控制变频器

五、使用注意事项

第六节 高压变频器

一、主电路拓扑结构

二、控制方式

三、对电网与电动机的影响

第三章 变频器构成的调速系统

第一节 通用变频器的特点

一、应用特点

二、技术优势

第二节 通用变频器的主要功能

一、系统功能

二、频率设定功能

三、保护功能

四、与运行方式有关的功能

五、与状态监测有关的功能

六、其他功能

七、多控制方式

第三节 生产机械的驱动

一、机械负载与电力机转矩

二、转速-转矩特性

三、变频器驱动不同负载

第四节 异步电动机的选择

一、异步电动机形式与容量的选择

二、负载功率的计算

三、变频器专用电机的选择

第五节 变频器的选择

一、变频器类型的选择

二、变频器容量的计算

……

第四章 变频器的运行与维护

第五章 变频器在电梯上的应用

第六章 变频器在水泵、风机控制方面的应用

第七章 变频器在机床、起重机方面的应用

第八章 变频器在机电设备中的应用

第九章 变频器在生产线上的应用

基础篇

项目1物料分拣输送带的变频控制

1.1项目背景及要求

1.1.1项目背景

1.1.2控制要求

1.2知识讲座:变频器原理及基本应用

1.2.1交流异步电动机和同步电动机的调速

1.2.2不同调速方式的工作原理

1.2.3变频调速原理

1.2.4变频器的频率给定

1.2.5变频器的运转指令

1.2.6交直交变频器的基本构造

1.3技能训练一:三菱A700变频器的初步认识

1.3.1三菱A700变频器的认识

1.3.2A700变频器PU操作

1.3.3A700变频器的参数设置要点

1.4技能训练二:变频器运行模式与参数设置

1.4.1运行模式功能与参数Pr.79的设置

1.4.2A700外部端子的接线

1.4.3A700外部模拟量的接线

1.4.4A700常见的运行模式技能操作

1.5项目设计方案

1.5.1物料分拣输送带变频器的系统设计

1.5.2硬件设计

1.5.3变频器参数设置与调试

1.6技术答疑

思考与练习

项目2化工厂泵与搅拌机的变频控制

2.1项目背景及要求

2.1.1项目背景

2.1.2控制要求

2.2知识讲座:变频器I/O端子功能与V/f控制

2.2.1变频器数字量输入端子介绍

2.2.2变频器数字量输出端子介绍

2.2.3变频器模拟量输入端子介绍

2.2.4变频器模拟量输出端子介绍

2.2.5变频器高速脉冲输入/输出端子介绍

2.2.6变频器V/f控制原理

2.2.7变频器的启动、制动

2.2.8外接负载的分类

2.3技能训练一:变频器A700 I/O端子的熟悉

2.3.1A700变频器输入和输出端子的熟悉

2.3.2A700变频器多段速接线与参数设置

2.3.3A700模拟量通道的确定

2.4技能训练二:针对特殊负载的变频器参数设置与接线

2.4.1A700手动转矩提升操作

2.4.2A700加减速的功能选择

2.4.3A700对电动机的热保护功能设置

2.4.4电动机的节能运行

2.4.5A700变频器多功能输出端子操作

2.4.6A700变频器模拟量输出端子操作

2.5项目设计方案

2.5.1化工厂泵与搅拌机变频控制系统的硬件设计

2.5.2化学品电动机的变频器参数设置与调试

2.6技术答疑

思考与练习

设计篇

项目3中央空调风机的变频节能PID控制

3.1项目背景及要求

3.1.1项目背景

3.1.2控制要求

3.2知识讲座:PID控制与变频器

3.2.1变频器内置PID原理

3.2.2中央空调变频风机的几种控制方式

3.2.3温度传感器及其相关仪表的选型

3.3技能训练一:A700变频器PID控制线路设计

3.3.1A700变频器PID操作

3.3.2A700变频器PID构成与动作

3.4技能训练二:变频器A700的节能计算

3.4.1节能监视器

3.4.2节能瞬时、节能平均和节能累计值

3.4.3年度省电量和节能费用

3.4.4实际工程中风机和泵类负载的节能计算

3.5项目设计方案

3.5.1中央空调风机的变频节能硬件设计

3.5.2中央空调风机的变频器参数设置和调试

3.6技术答疑

思考与练习

项目4数控车床主轴的开环矢量控制

4.1项目背景及要求

4.1.1项目背景

4.1.2控制要求

4.2知识讲座:开环矢量控制与变频制动

4.2.1变频器矢量控制原理

4.2.2开环矢量控制方式

4.2.3变频器容量选择的依据

4.2.4电动机低频运行时所要考虑到的因素

4.2.5变频器制动原理

4.2.6变频器能耗制动的设计

4.2.7变频器能耗制动的应用

4.3技能训练一:变频器A700的开环矢量调试

4.3.1A700变频器离线自动调整

4.3.2A700变频器在线自动调整

4.3.3开环矢量控制的实施步骤

4.4技能训练二:主轴变频器与制动单元及电阻的连接

4.4.1A700变频器与专用外接制动电阻器的连接

4.4.2A700变频器与制动单元FRBU的连接

4.4.3A700变频器与制动单元MTBU5的连接

4.4.4A700变频器制动参数的设置与调试

4.5项目设计方案

4.5.1数控车床主轴驱动功率、转速范围和控制方式的确定

4.5.2华中HNC21数控装置与变频器的连接

4.5.3数控车床主轴变频器的连线与调试

4.6技术答疑

思考与练习

维护篇

项目5变频器的故障诊断与维护

5.1变频器维护基本要点

5.1.1变频器故障或报警的分类

5.1.2变频器简易故障或报警的排除

5.1.3日常和定期检查项目

5.1.4变频器故障或报警排除的基本步骤

5.2过压故障诊断与维护

5.2.1过压问题

5.2.2茶叶机变频器恒速运行过压

5.3过流故障诊断与维护

5.3.1过流原因分析

5.3.2过流故障处理对策

5.3.3电振电机的变频器过流

5.4过载故障诊断与维护

5.4.1过载故障现象

5.4.2流水线输送带变频器过载

5.5缺相故障诊断与维护

5.5.1缺相故障现象与分析

5.5.2输入整流桥缺相故障

5.6过热故障诊断与维护

5.6.1过热故障现象与分析

5.6.2变频器散热器过热

思考与练习

附录A三菱E540变频器的安装、调试与维护

A.1变频器的安装

第一部分实训的目的与要求

第二部分技能训练

第三部分总结提高

A.2变频器的调试与参数设置

第一部分实训的目的与要求

第二部分技能训练

第三部分总结提高

A.3变频器的维修与保养

第一部分实训的目的与要求

第二部分技能训练

第三部分总结提高

附录B三菱A500变频器与A700系列的比较

B.1概述

B.2安装时的注意事项

附录C三菱A700变频器参数总表

附录D变频器驱动电路与开关电源介绍

D.1分立式元件驱动电路

D.2集成芯片式驱动电路

D.3开关电源的工作原理

D.4变频器开关电源

参考文献

本书从自动化类变频器方向的岗位出发，按照项目导向、任务驱动的原则共设置了5个项目，对包括物料分拣输送带的变频控制、化工厂泵与搅拌机的变频控制、中央空调风机的变频节能PID控制、数控车床主轴的开环矢量控制和变频器的故障诊断与维护，对各个项目进行逐个剖析，由浅入深，从知识讲座到技能训练，从综合解决方案到技术答疑，把变频器几乎所有的功能都一一应用进去。