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1、2008年江苏省精品课程交流调速系统及应用交流调速系统及应用（情境（情境2 转矩矢量高性能变频器调速转矩矢量高性能变频器调速系统安装与调试）系统安装与调试） 2.1.12.1.1任务目标任务目标任务目标任务目标 （1 1）了解）了解）了解）了解Schneider ATV71Schneider ATV71转矩矢量控制型变频转矩矢量控制型变频转矩矢量控制型变频转矩矢量控制型变频器的基本功能。器的基本功能。器的基本功能。器的基本功能。 （2 2）了解高性能变频器的功能码设定方法。）了解高性能变频器的功能码设定方法。）了解高性能变频器的功能码设定方法。）了解高性能变频器的功能码设定方法。 （3 3）基
2、本掌握高性能变频器的应用宏的使用方法。）基本掌握高性能变频器的应用宏的使用方法。）基本掌握高性能变频器的应用宏的使用方法。）基本掌握高性能变频器的应用宏的使用方法。（4 4）基本掌握高性能变频器的电动机参数自整定）基本掌握高性能变频器的电动机参数自整定）基本掌握高性能变频器的电动机参数自整定）基本掌握高性能变频器的电动机参数自整定方法。方法。方法。方法。 任务1 转矩矢量高性能变频器操作知识点知识点知识点知识点1 1：矢量控制的基本概念：矢量控制的基本概念：矢量控制的基本概念：矢量控制的基本概念 矢量控制中经过电机数学模型的变换，将多变量强矢量控制中经过电机数学模型的变换，将多变量强矢量控制中
3、经过电机数学模型的变换，将多变量强矢量控制中经过电机数学模型的变换，将多变量强耦合的交流电机等效成简单的直流电机，期间用到了数耦合的交流电机等效成简单的直流电机，期间用到了数耦合的交流电机等效成简单的直流电机，期间用到了数耦合的交流电机等效成简单的直流电机，期间用到了数学的矢量变换，故而得名。学的矢量变换，故而得名。学的矢量变换，故而得名。学的矢量变换，故而得名。 经过矢量变换，交流电机的控制可以象控制直流电机经过矢量变换，交流电机的控制可以象控制直流电机经过矢量变换，交流电机的控制可以象控制直流电机经过矢量变换，交流电机的控制可以象控制直流电机那样，对磁通和力矩分别控制，从而那样，对磁通和力
4、矩分别控制，从而那样，对磁通和力矩分别控制，从而那样，对磁通和力矩分别控制，从而实现直接转矩控制。实现直接转矩控制。实现直接转矩控制。实现直接转矩控制。 转矩矢量控制分为转矩矢量控制分为转矩矢量控制分为转矩矢量控制分为无速度传感器矢量控制（无速度传感器矢量控制（无速度传感器矢量控制（无速度传感器矢量控制（SVCSVC）和和和和有速度传感器矢量控制有速度传感器矢量控制有速度传感器矢量控制有速度传感器矢量控制( FVC)( FVC) 两种类型两种类型两种类型两种类型。任务1 转矩矢量高性能变频器操作注意：注意：注意：注意： 变频器进行转矩矢量控制需要电动机的确定的参变频器进行转矩矢量控制需要电动机
5、的确定的参变频器进行转矩矢量控制需要电动机的确定的参变频器进行转矩矢量控制需要电动机的确定的参数如冷态定子电阻、额定励磁电流、漏电感、转子实数如冷态定子电阻、额定励磁电流、漏电感、转子实数如冷态定子电阻、额定励磁电流、漏电感、转子实数如冷态定子电阻、额定励磁电流、漏电感、转子实践常数、电动机额定滑差等。一般的，这些参数电动践常数、电动机额定滑差等。一般的，这些参数电动践常数、电动机额定滑差等。一般的，这些参数电动践常数、电动机额定滑差等。一般的，这些参数电动机生产厂家并不提供。为此，机生产厂家并不提供。为此，机生产厂家并不提供。为此，机生产厂家并不提供。为此，高性能变频器一般均具高性能变频器一
6、般均具高性能变频器一般均具高性能变频器一般均具有自动读取电动机参数的自整定功能，有自动读取电动机参数的自整定功能，有自动读取电动机参数的自整定功能，有自动读取电动机参数的自整定功能，在确定电动机在确定电动机在确定电动机在确定电动机负载的情况下，在转矩矢量控制方式运行以前，应通负载的情况下，在转矩矢量控制方式运行以前，应通负载的情况下，在转矩矢量控制方式运行以前，应通负载的情况下，在转矩矢量控制方式运行以前，应通过操作自整定功能，变频器在自整定过程中，定子通过操作自整定功能，变频器在自整定过程中，定子通过操作自整定功能，变频器在自整定过程中，定子通过操作自整定功能，变频器在自整定过程中，定子通以
7、额定电流（电机不旋转）。以额定电流（电机不旋转）。以额定电流（电机不旋转）。以额定电流（电机不旋转）。 任务1 转矩矢量高性能变频器操作知识点知识点知识点知识点2 2：旋转编码器：旋转编码器：旋转编码器：旋转编码器角编码器又称码盘，是一角编码器又称码盘，是一角编码器又称码盘，是一角编码器又称码盘，是一种旋转式位置传感器，通种旋转式位置传感器，通种旋转式位置传感器，通种旋转式位置传感器，通常装在被测轴上，它能将常装在被测轴上，它能将常装在被测轴上，它能将常装在被测轴上，它能将被测轴的角位移转换成增被测轴的角位移转换成增被测轴的角位移转换成增被测轴的角位移转换成增量脉冲或二进制编码。量脉冲或二进制
8、编码。量脉冲或二进制编码。量脉冲或二进制编码。 角编码器有两种类型：角编码器有两种类型：角编码器有两种类型：角编码器有两种类型：绝对式编码器、增量式编码绝对式编码器、增量式编码绝对式编码器、增量式编码绝对式编码器、增量式编码器器器器任务1 转矩矢量高性能变频器操作角编码器外形角编码器外形角编码器外形角编码器外形拉线拉线式式角编码器角编码器利用线轮，能将利用线轮，能将直线运动转换成直线运动转换成旋转运动。旋转运动。 其他角编码器外形其他角编码器外形 （参考德国图尔克传感与自动化技术专业公司）（参考德国图尔克传感与自动化技术专业公司）绝对式编码器 绝对式编码器按绝对式编码器按照角度直接进行编照角度
9、直接进行编码，可直接把被测码，可直接把被测转角用数字代码表转角用数字代码表示出来。根据内部示出来。根据内部结构和检测方式有结构和检测方式有接触式、光电式等接触式、光电式等形式。形式。 透光区透光区不透光区不透光区零位标志零位标志绝对式接触式编码器绝对式接触式编码器演示演示4 4个电刷个电刷 4 4位二进制位二进制码盘码盘 +5V+5V输入输入 公共码道公共码道 最小分辨角度为最小分辨角度为 =360/2n 绝对式光电编码器绝对式光电编码器 a a）光电码盘的平面结构（光电码盘的平面结构（8 8码道）码道） b b）光电码盘与光源、光敏元件的对应关系（光电码盘与光源、光敏元件的对应关系（4 4码
10、道）码道） 高位高位低位低位 绝对式光电编码器的测量精度取决于它绝对式光电编码器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度，而这与码盘上的码道所能分辨的最小角度，而这与码盘上的码道数数n 有关，即最小能分辨的角度及分辨率为：有关，即最小能分辨的角度及分辨率为： =360/2n分辨率分辨率=1/2n增量式编码器转轴转轴盘码及狭缝盘码及狭缝光敏元件光敏元件光栏板及辨向用光栏板及辨向用的的A、B狭缝狭缝LEDABC零位标志零位标志ABC 为了判断码盘旋转的方向，光栏板上的两个狭为了判断码盘旋转的方向，光栏板上的两个狭缝距离是码盘上的两个缝距离是码盘上的两个狭缝距离的（狭缝距离的（m +1/4）倍，倍，m
11、为正整数，并设置两组光敏元件为正整数，并设置两组光敏元件A、B，有时又称为有时又称为sin、cos元件。元件。光光电电编编码码器器内内部部发发光光元元件件产产生生的的光光线线通通过过旋旋转转光光栅栅和和固固定定光光栅栅后后由由光光电电元元件件转转换换成成电电信信号号输输出出。由由于于旋旋转转光光栅栅分分为为很很多多等等分分，每每一一等等分分内内一一半半可可透透过过光光线线，一一半半不不可可透透过过光光线线，因因此此旋旋转转光光栅栅在在旋旋转转轴轴的的带带动动下下转转动动时时，光光电电元元件件将将输输出出连连续续脉脉冲冲序序列列，常常用用增增量量式式光光电电编编码码器器每每转输出脉冲数为转输出脉
12、冲数为2001024个。个。 当当编编码码器器正正转转时时，A信信号号超超前前B信信号号90 ；当当码码盘盘反反转转时，时，B信号超前信号超前A信号信号90 。(请画出反转时信号请画出反转时信号B的波形）的波形） 在在码码盘盘里里圈圈，还还有有一一狭狭缝缝C，每每转转能能产产生生一一个个脉脉冲冲，该该脉脉冲冲信信号号又又称称“一一转转信信号号”或或零零标标志志脉脉冲冲，作作为为测测量量的起始基准的起始基准。 增量式光电编码器的测量精度取决于它所增量式光电编码器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度，而这与码盘圆周上的狭能分辨的最小角度，而这与码盘圆周上的狭缝条纹数缝条纹数n 有关，即最小能分辨的
13、角度及分辨有关，即最小能分辨的角度及分辨率为：率为： 光电编码器的输出形式光电编码器的输出形式集集电电极极开开路路输输出出型型和和推推挽挽输输出出型型光光电电编编码码器器的的电电源源电电压压一一般般为为DC1224V；线线驱驱动动型型光光电电编编码码器器的的电电源源电电压压为为DC5V。线线驱驱动动型型适适用用于于长长距距离离安安装装因因此此又又称称长长线线驱驱动动型型或或RS422型型，这这种种编编码码器器通通过过比比较较两两根根线线的的电电平平差差确确定输出信号，所以具有较强的抗干扰性能。定输出信号，所以具有较强的抗干扰性能。光电编码器的输出引脚光电编码器的输出引脚棕棕棕棕蓝蓝蓝蓝黑黑黑黑
14、紫紫紫紫白白白白灰灰灰灰橙橙橙橙黄黄黄黄屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽光光光光洋洋洋洋KKOOY YOO 2.1.22.1.2任务目标任务目标任务目标任务目标 （1 1）明确任务设备）明确任务设备）明确任务设备）明确任务设备 ATV71转矩矢量高性能转矩矢量高性能变频器、变频调速电动机。变频器、变频调速电动机。 （2 2）按图接线）按图接线）按图接线）按图接线 ATV71ATV71变频器的动力引出线和变频器的动力引出线和变频器的动力引出线和变频器的动力引出线和控制线已经引出到实训板的端子上，在接线时不控制线已经引出到实训板的端子上，在接线时不控制线已经引出到实训板的端子上，在接线时不控制线已经引出到实训板的
15、端子上，在接线时不需打开变频器的面板，将电机线直接引到相应的需打开变频器的面板，将电机线直接引到相应的需打开变频器的面板，将电机线直接引到相应的需打开变频器的面板，将电机线直接引到相应的端子上，并确认相应的线号。端子上，并确认相应的线号。端子上，并确认相应的线号。端子上，并确认相应的线号。任务1 转矩矢量高性能变频器操作 2.1.22.1.2任务目标任务目标任务目标任务目标 （1 1）明确任务设备）明确任务设备）明确任务设备）明确任务设备 ATV71转矩矢量高性能转矩矢量高性能变频器、变频调速电动机。变频器、变频调速电动机。 （2 2）按图接线）按图接线）按图接线）按图接线 ATV71ATV7
16、1变频器的动力引出线和变频器的动力引出线和变频器的动力引出线和变频器的动力引出线和控制线已经引出到实训板的端子上，在接线时不控制线已经引出到实训板的端子上，在接线时不控制线已经引出到实训板的端子上，在接线时不控制线已经引出到实训板的端子上，在接线时不需打开变频器的面板，将电机线直接引到相应的需打开变频器的面板，将电机线直接引到相应的需打开变频器的面板，将电机线直接引到相应的需打开变频器的面板，将电机线直接引到相应的端子上，并确认相应的线号。端子上，并确认相应的线号。端子上，并确认相应的线号。端子上，并确认相应的线号。任务1 转矩矢量高性能变频器操作任务1 转矩矢量高性能变频器操作变频专用电动变
17、频专用电动变频专用电动变频专用电动机自带的标准配机自带的标准配机自带的标准配机自带的标准配置置置置550W550W冷却风冷却风冷却风冷却风机采用单相机采用单相机采用单相机采用单相220V220V电源。电源。电源。电源。在电动机在电动机在电动机在电动机运行以前应先起运行以前应先起运行以前应先起运行以前应先起动电机风机，以动电机风机，以动电机风机，以动电机风机，以增强冷却效果。增强冷却效果。增强冷却效果。增强冷却效果。 电路图电路图电路图电路图 （3 3）变频器以及风机通电，确认变频器状态）变频器以及风机通电，确认变频器状态）变频器以及风机通电，确认变频器状态）变频器以及风机通电，确认变频器状态并
18、设定参数并设定参数并设定参数并设定参数 。任务1 转矩矢量高性能变频器操作 （4 4）起动变频器，电动机运行）起动变频器，电动机运行）起动变频器，电动机运行）起动变频器，电动机运行。 （5 5）变频器自整定操作）变频器自整定操作）变频器自整定操作）变频器自整定操作 1 1）关闭）关闭）关闭）关闭S1S1开关，电机停止运行。开关，电机停止运行。开关，电机停止运行。开关，电机停止运行。 2 2）进入）进入）进入）进入SIMSIM菜单组的菜单组的菜单组的菜单组的TUNTUN菜单（自整定），按下面板菜单（自整定），按下面板菜单（自整定），按下面板菜单（自整定），按下面板上的上的上的上的ENTENT按钮
19、，变频器进入自整定状态。变频器将根据所连按钮，变频器进入自整定状态。变频器将根据所连按钮，变频器进入自整定状态。变频器将根据所连按钮，变频器进入自整定状态。变频器将根据所连接的负载进行参数整定及修改，直至面板显示为接的负载进行参数整定及修改，直至面板显示为接的负载进行参数整定及修改，直至面板显示为接的负载进行参数整定及修改，直至面板显示为DONEDONE（自（自（自（自整定完成）。整定完成）。整定完成）。整定完成）。在自整定过程中，不允许按下启动按钮！在自整定过程中，不允许按下启动按钮！在自整定过程中，不允许按下启动按钮！在自整定过程中，不允许按下启动按钮！ （6 6）* *进行不同的宏功能启
20、动进行不同的宏功能启动进行不同的宏功能启动进行不同的宏功能启动 。 （7 7）变频器的参数恢复为出厂设定值，关闭变变频器的参数恢复为出厂设定值，关闭变频器电源。频器电源。 任务1 转矩矢量高性能变频器操作 2.1.32.1.3任务准备任务准备任务准备任务准备 认真阅读变频器使用说明书及实训指导。认真阅读变频器使用说明书及实训指导。认真阅读变频器使用说明书及实训指导。认真阅读变频器使用说明书及实训指导。 2.1.42.1.4任务实施报告任务实施报告任务实施报告任务实施报告 （1 1）写出变频调速专用电机型号、参数）写出变频调速专用电机型号、参数）写出变频调速专用电机型号、参数）写出变频调速专用电
21、机型号、参数 （2 2）自行设计表格，记录实训参数。）自行设计表格，记录实训参数。）自行设计表格，记录实训参数。）自行设计表格，记录实训参数。 （3 3）查找资料，确认光电编码器的信号输出）查找资料，确认光电编码器的信号输出）查找资料，确认光电编码器的信号输出）查找资料，确认光电编码器的信号输出种类以及相应的光电编码器反馈卡的不同情况。种类以及相应的光电编码器反馈卡的不同情况。种类以及相应的光电编码器反馈卡的不同情况。种类以及相应的光电编码器反馈卡的不同情况。任务1 转矩矢量高性能变频器操作任务一：转矩矢量高性能变频器任务一：转矩矢量高性能变频器（ATV71)使用使用（实施）（实施）实施内容与
22、步骤实施内容与步骤 1.了解了解Schneider ATV71转矩矢量控制型变频器的基本功能。转矩矢量控制型变频器的基本功能。2.了解高性能变频器的功能码设定方法。了解高性能变频器的功能码设定方法。3.基本掌握高性能变频器的应用宏的使用方法。基本掌握高性能变频器的应用宏的使用方法。4.基本掌握高性能变频器的电动机参数自整定方法。基本掌握高性能变频器的电动机参数自整定方法。一一.目的目的二二.电路图电路图 三三.实施步骤实施步骤2.合上实训台电源总开关，合上合上实训台电源总开关，合上ATV71实训板组件的三相开关实训板组件的三相开关Q3，同时合上变，同时合上变 频电动机强迫风机开关频电动机强迫风
23、机开关Q5，确认电动机后罩内风机运行正常（感觉电机外壳有，确认电动机后罩内风机运行正常（感觉电机外壳有 风）。观察变频器面板显示是否正常。风）。观察变频器面板显示是否正常。1. 按照电路图接线，并确认接线正确、可靠。确认按照电路图接线，并确认接线正确、可靠。确认S1启动按钮未合上。启动按钮未合上。3.变频器的简单启动。变频器的简单启动。 参数组SIM参数出厂设定本次实训设定值TCC2C2CCFGSTSSTSBFR50HZ50HZNPR075KW055KWUnS380VnCr电动机铭牌额定电流（A）FrS50HZ50HZnSP电动机铭牌额定转速TFR60HZ50HZITH15倍电动机铭牌额定电流
24、ACC30S150SDEC30S150SLSP0HZ0HZHSP50HZ50HZ参数设定表参数设定表 4. 进入进入SUP菜单，将变频器的面板显示转换为菜单，将变频器的面板显示转换为FRH（频率给定值）。按下变频器操作（频率给定值）。按下变频器操作面板上升、下降按钮，将变频器的频率值设定为面板上升、下降按钮，将变频器的频率值设定为30HZ。转换显示内容为。转换显示内容为RFR（频率（频率输出值），此时输出值为输出值），此时输出值为0HZ。旋转。旋转S1按钮，启动变频器，电机从按钮，启动变频器，电机从0HZ开始直至开始直至30HZ稳定运行。变频器运行过程中，可将面板显示转换为稳定运行。变频器运行
25、过程中，可将面板显示转换为FRH，改变设定值，变频，改变设定值，变频器的输出值（电机的运行频率）将改变。器的输出值（电机的运行频率）将改变。5. 关闭关闭S1开关，电机停止运行。进入开关，电机停止运行。进入SIM菜单组的菜单组的TUN菜单（自整定），按下变频器菜单（自整定），按下变频器操作面板的操作面板的ENT按钮，变频器进入自整定状态。变频器将根据所连接的负载进行参数按钮，变频器进入自整定状态。变频器将根据所连接的负载进行参数整定及修改，直至面板显示为整定及修改，直至面板显示为DONE（自整定完成）。在自整定过程中，不允许按下（自整定完成）。在自整定过程中，不允许按下启动按钮！启动按钮！6.
26、 若时间允许，可进行不同的宏功能启动。（将若时间允许，可进行不同的宏功能启动。（将CFG菜单设定为菜单设定为HDG、HST、GEN等）。等）。7. 电动机运行后，利用闪光测速仪测量变频器不同输出频率下的电机转速，记录在实电动机运行后，利用闪光测速仪测量变频器不同输出频率下的电机转速，记录在实验报告中。验报告中。8.关闭变频器电源前，将变频器的参数恢复为出厂设定值。关闭变频器电源前，将变频器的参数恢复为出厂设定值。任务二任务二 ATV71变频器、变频调速专用变频器、变频调速专用异步电机光电编码器闭环运行异步电机光电编码器闭环运行（实施）（实施）实施内容与步骤实施内容与步骤一一.目的目的1. 了解
27、了解ATV71变频器的无速度传感器转矩矢量控制功能实现。变频器的无速度传感器转矩矢量控制功能实现。2. 了解了解ATV71变频器光电编码器闭环检测功能。变频器光电编码器闭环检测功能。3. 了解了解ATV71变频器带速度传感器转矩矢量控制功能实现。变频器带速度传感器转矩矢量控制功能实现。4. 了解高性能变频器转矩矢量控制状态频率输出了解高性能变频器转矩矢量控制状态频率输出0HZ时额定转矩输出功能时额定转矩输出功能的实现。的实现。二二.电路图电路图三三.任务内容及步骤任务内容及步骤 1明确任务设备：明确任务设备：ATV71变频器、光电编码器、变频器专用异步电动机变频器、光电编码器、变频器专用异步电
28、动机2电路接线并确认连接可靠。电路接线并确认连接可靠。3变频器以及风机通电，确认变频器状态变频器以及风机通电，确认变频器状态 （1）确认S1启动按钮未合上。（2）合上实训台电源总开关，合上ATV71实训板组件的三相开关 Q3，同 时合 上变频电动机强迫风机开关，确认电动机后罩内风机运行正常（感觉电机外壳有风）。观察变频器面板显示是否正常。4实现无速度传感器矢量控制实现无速度传感器矢量控制参数设定参数设定 参数组SET参数出厂设定值任务设定值ACC3.0s15.0sDEC3.0s15.0sLSP0Hz0HzHSP50Hz50HzITH电动机铭牌额定电流（A）CL112倍电动机铭牌额定电流（A）参
29、数设定参数设定 (1)按上述设定，变频器运行在开环电流磁通矢量控制方式下。本内容重点是按上述设定，变频器运行在开环电流磁通矢量控制方式下。本内容重点是利用利用TUN（电动机参数自整定）和（电动机参数自整定）和ENC（编码器检查）两项功能。光电编码器检（编码器检查）两项功能。光电编码器检查请参阅查请参阅ATV71变频器编程手册变频器编程手册P72。（2）将变频器面板显示为）将变频器面板显示为FRH，设定频率值为，设定频率值为35Hz，合上，合上S1开关，变频器运开关，变频器运行。该方式下，光电编码器监控电动机运行速度，通过面板显示行。该方式下，光电编码器监控电动机运行速度，通过面板显示SPD状态
30、，可读状态，可读取取35Hz时电动机运行速度。时电动机运行速度。（3）利用闪光测速仪测量电动机实际输出速度，对两速度值进行比较，计算该）利用闪光测速仪测量电动机实际输出速度，对两速度值进行比较，计算该种方式下电动机的滑差率。种方式下电动机的滑差率。（4）改变频率设定值，重复以上操作，记录数据。）改变频率设定值，重复以上操作，记录数据。5实现电动机闭环电流磁通控制实现电动机闭环电流磁通控制（1）将上表中）将上表中CTT的参数改成的参数改成FUC，电动机处于闭环电流磁通控制方式（在，电动机处于闭环电流磁通控制方式（在进入该方式前，应首先完成编码器的检查）。进入该方式前，应首先完成编码器的检查）。（
31、2）将变频器输出频率调为）将变频器输出频率调为0Hz（FRH），合上），合上S1开关，电动机不旋转。通过开关，电动机不旋转。通过转换监控内容，观察变频器的输出电流（变频器应有一定的输出电流值，且电转换监控内容，观察变频器的输出电流（变频器应有一定的输出电流值，且电动机输出轴上有转矩输出）。在确认电动机不旋转的状态下，验证电动机动机输出轴上有转矩输出）。在确认电动机不旋转的状态下，验证电动机0Hz输出的转矩输出值。输出的转矩输出值。（3）关闭）关闭S1开关，将变频器的输出频率调整为开关，将变频器的输出频率调整为50Hz以下，启动电动机，记录以下，启动电动机，记录不同给定频率下的电动机实际运行转速
32、。不同给定频率下的电动机实际运行转速。四四.报告报告1. 根据以上的实训记录的结果，比较两种电动机控制方式，观察有何不同。根据以上的实训记录的结果，比较两种电动机控制方式，观察有何不同。2. 将本次实训内容与以前的将本次实训内容与以前的ATV31实验结果进行比较，观察有何不同。实验结果进行比较，观察有何不同。3. 比较异步电动机在转矩矢量控制状态下的电流闭环控制方式时的输出转速和永磁比较异步电动机在转矩矢量控制状态下的电流闭环控制方式时的输出转速和永磁同步电动机在变频器控制状态下的输出转速情况。考虑异步电动机在电流闭环控制方同步电动机在变频器控制状态下的输出转速情况。考虑异步电动机在电流闭环控制方式下的转矩输出特性硬的原因。式下的转矩输出特性硬的原因。
