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基础篇 3

第1章 变频器概述 3

1.1 变频器的发展 3

1.1.1 变频器的技术发展 3

1.1.2 我国变频器发展现状及前景 5

1.2 变频器的基本工作原理及特点 6

1.2.1 变频器的基本工作原理 6

1.2.2 变频器的特点 7

1.3 变频器的构成与功能 8

1.3.1 整流电路 9

1.3.2 中间电路 9

1.3.3 逆变电路 11

1.3.4 控制电路 11

1.4 变频器的分类 11

1.4.1 依据主电路结构形式分类 12

1.4.2 依据主电路工作方式分类 12

1.4.3 依据控制方式分类 13

1.4.4 依据逆变器开关方式分类 14

1.4.5 依据用途分类 15

1.5 变频器的配套设备 16

1.6 本章小结 20

第2章 交流调速基础 21

2.1 电动机调速的7种方法 21

2.2 变频调速概述 24

2.2.1 变频调速和PWM技术简介 24

2.2.2 变频调速控制技术的发展趋势 26

2.2.3 新型调速电动机的特点 28

2.3 PWM控制原理 28

2.3.1 PWM的调制模式 29

2.3.2 PWM的方法 30

2.3.3 正弦波脉宽调制（SPWM） 35

2.3.4 电压空间矢量脉宽调制（SVPWM） 41

2.3.5 特定谐波消除脉宽调制（SHEPWM） 44

2.3.6 SPWM与SVPWM两种方法的比较 52

2.4 本章小结 53

第3章 变频器的运行 54

3.1 变频器常用运行参数及设定 54

3.1.1 变频器的常用运行参数 54

3.1.2 变频器的常用运行参数设定方法 56

3.2 变频器的运行方式 60

3.2.1 点动运行 60

3.2.2 并联运行 61

3.2.3 同步运行 63

3.2.4 正、反转运行 65

3.2.5 瞬停再启动运行 66

3.2.6 正转运行 67

3.2.7 多段速运行 67

3.2.8 PID运行 70

3.2.9 工频与变频运行 74

3.2.10 节能运行 78

3.3 变频器与PLC的连接方式 80

3.3.1 运行信号的输入 80

3.3.2 频率指令信号的输入 82

3.3.3 触点输出信号 84

3.3.4 连接注意事项 84

3.4 本章小结 85

第4章 变频调速控制原理 87

4.1 异步电动机基本工作原理 87

4.1.1 异步电动机的结构 87

4.1.2 三相异步电动机旋转原理 89

4.2 U/f恒定控制 91

4.2.1 U/f控制基本原理 91

4.2.2 恒定控制方式 91

4.2.3 恒磁通控制方式 92

4.2.4 恒功率控制方式 93

4.2.5 电压型U/f控制变频器 94

4.3 转差频率控制 95

4.3.1 转差频率控制基本原理 95

4.3.2 转差频率控制规律 95

4.3.3 转差频率控制变频器的系统结构 96

4.4 矢量控制 97

4.4.1 矢量控制基本原理 97

4.4.2 基于转差频率控制的矢量控制方式 97

4.4.3 无速度传感器的矢量控制方式 99

4.4.4 3种控制方式的特性比较 99

4.5 直接转矩控制 101

4.5.1 直接转矩控制基本原理 101

4.5.2 直接转矩控制的特点 101

4.5.3 直接转矩控制系统与矢量控制系统的比较 102

4.6 本章小结 103

提高篇 107

第5章 PLC功能指令及功能模块 107

5.1 模拟量控制 107

5.1.1 概述 107

5.1.2 模拟量基本PID控制 108

5.1.3 用Omron PLC PID指令实现PID控制 109

5.1.4 用三菱PLC PID指令实现PID控制 113

5.1.5 用西门子PLC PID指令、函数块实现PID控制 116

5.2 高速计数比较控制 121

5.2.1 概述 121

5.2.2 用罗克韦尔（A-B）PLC内置高速计数器比较控制 121

5.2.3 用三菱PLC高速计数模块比较控制 124

5.3 PLC通信程序 125

5.3.1 概述 125

5.3.2 西门子S7-200系列 126

5.3.3 三菱FX系列PLC 130

5.3.4 PLC与智能装置间的通信程序设计 131

5.4 本章小结 132

第6章 变频器调速系统设计 133

6.1 变频器的选择和容量计算 133

6.1.1 负载的转矩特性 133

6.1.2 变频器容量计算 135

6.1.3 变频器的选择 139

6.2 变频器的主要控制功能与参数设定 142

6.2.1 变频器的外部接口电路 142

6.2.2 变频器的主要控制功能 144

6.2.3 变频器的参数设定 148

6.3 变频器周边设备的选择 150

6.3.1 电源协调用交流电抗器 150

6.3.2 改善功率因数直流电抗器 151

6.3.3 电源滤波器 152

6.3.4 制动电阻与制动单元 153

6.4 变频器的安装 155

6.4.1 安装环境的要求 155

6.4.2 安装方法 157

6.4.3 安装柜设计 158

6.4.4 变频器的接线 159

6.5 本章小结 163

实践篇 167

第7章 顺序控制与工程实例 167

7.1 欧姆龙（Omron）PLC介绍 167

7.2 欧姆龙（Omron）变频器介绍 170

7.3 开炼机变频器控制系统设计 172

7.3.1 开炼机控制系统功能说明 172

7.3.2 开炼机控制系统硬件选型 174

7.3.3 开炼机变频调速（台达变频器）控制系统设计 182

7.4 PLC控制牵引机变频器启动、停止的实现 185

7.4.1 牵引机控制系统概述 185

7.4.2 牵引机控制系统功能说明 186

7.4.3 Omron PLC控制变频器控制系统的设计 186

7.5 本章小结 197

第8章 模拟量控制与工程实例 198

8.1 三菱PLC模拟量模块介绍 198

8.2 FX系列的12位模拟量输入／输出模块的公共特性 199

8.3 三菱变频器介绍 201

8.4 控制系统的设计流程 205

8.4.1 PLC控制系统的设计内容 206

8.4.2 PLC控制系统的设计步骤 206

8.4.3 电气控制原理图——硬件设计 207

8.5 自动喷涂控制系统设计 215

8.5.1 分析控制需求 215

8.5.2 系统的运动控制方案 216

8.5.3 硬件系统 216

8.5.4 软件系统 220

8.6 本章小结 227

第9章 PLC与变频器通信综合应用实例 228

9.1 变频调速恒压供水系统 228

9.1.1 变频调速恒压供水系统概述 229

9.1.2 系统硬件选择及系统电路设计 234

9.1.3 PLC程序设计 240

9.2 西门子PLC挤出机控制系统设计 255

9.2.1 挤出机系统概述 256

9.2.2 系统硬件选择及系统电路设计 262

9.2.3 PLC控制软件设计 277

9.3 基于PLC的复贴机电控张力控制系统设计 284

9.3.1 PLC复贴机电控张力控制系统概述 285

9.3.2 系统硬件选择及电路设计 290

9.3.3 PLC控制软件设计 296

9.4 基于现场总线的造纸机传动调速系统设计 310

9.4.1 造纸机传动调速系统概述 310

9.4.2 系统硬件选择及系统电路设计 315

9.4.3 PLC程序设计 323

9.5 本章小结 330

附录1 Omron公司PLC性能简介 331

附录2 典型通用变频器技术规范 336

附录3 变频器常用附件的选用 343

附录4 变频器典型应用电路 347