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第1章 绪论 1

1.1 交流电动机调速技术的发展和现状 1

1.2 现代交流调速系统的类型 6

1.2.1 同步电动机调速系统的基本类型 7

1.2.2 异步电动机调速系统的基本类型 8

1.3 现代交流调速系统今后的发展趋势和动向 8

第2章 基于静态模型的异步电动机变频调速系统 13

2.1 基于静态模型的异步电动机变频调速系统控制原理及其机械特性 13

2.1.1 电压与频率之比为常数的控制方式 14

2.1.2 转差频率控制方式 19

2.2 交流调速的脉宽调制（PWM）控制技术 23

2.2.1 电压正弦PWM法 23

2.2.2 PWM模式的优化 40

2.2.3 电压空间矢量PWM技术——磁链轨迹法 47

2.2.4 PWM技术性能指标 55

2.3.1 变频器（变频调速装置） 57

2.3 恒压频比控制的异步电动机变压变频调速系统 57

2.3.2 电压源型频率开环的异步电动机变压变频调速系统 60

2.3.3 电流源型频率开环的异步电动机变压变频调速系统 61

2.4 异步电动机转差频率控制的变频调速系统 65

2.4.1 电流源型异步电动机转差频率控制的变频调速系统构成及工作原理 68

2.4.2 转差频率控制的变频调速系统数学模型 68

2.5 电流正弦PWM控制的异步电动机变频调速系统 71

2.6.1 系统构成 74

2.6 电压源型IGBT—SPWM异步电动机变压变频调速系统数字化设计 74

2.6.2 电压源型IGBT—PWM异步电动机变压变频调速系统软件设计 85

第3章 异步电动机矢量控制系统 92

3.1 矢量控制的基本概念 93

3.1.1 直流电动机和异步电动机的电磁转矩 93

3.1.2 矢量控制的基本思路 96

3.2 矢量坐标变换及变换矩阵 99

3.2.1 异步电动机坐标系与空间矢量 99

3.2.2 矢量坐标变换原理及实现方法 101

3.3 三相异步电动机在不同坐标系上的数学模型 112

3.3.1 三相异步电动机在三相静止坐标系上的数学模型 113

3.3.2 三相异步电动机在二相静止坐标系上的数学模型 119

3.3.3 三相异步电动机在两相同步旋转坐标系上的数学模型 125

3.4 磁场定向和矢量控制的基本控制结构 126

3.4.1 按转子磁场定向的异步电动机矢量控制系统 127

3.4.2 异步电动机其他两种磁场定向方法 131

3.5 转子磁链观测器 132

3.5.1 建立在二相静止坐标系（a,β）上的开环转子磁链观测器 133

3.5.2 闭环方式转子磁链观测器 135

3.6 异步电动机矢量控制系统 139

3.6.1 带转矩内环的转速、磁链闭环异步电动机矢量控制系统 139

3.6.2 转差型异步电动机矢量控制系统 140

3.6.3 具有参数自校正的转差型矢量控制系统 142

3.6.4 无速度传感器的矢量控制系统 145

3.7 数字化异步电动机矢量控制系统设计 147

3.7.1 以DSP为控制核心的数字异步电动机矢量控制系统的硬件组成 147

3.7.2 软件设计（运算程序和控制算法） 150

第4章 异步电动机直接转矩控制变频调速系统 166

4.1 概述 166

4.1.1 直接转矩控制技术的诞生与发展 166

4.1.2 直接转矩控制系统的特点 167

4.2 异步电动机直接转矩控制系统的理论基础 168

4.2.1 直接转矩控制（DSC）的基本思想 168

4.2.2 异步电动机定子轴系的数学模型 169

4.2.3 逆变器的八种开关状态和逆变器的电压状态 174

4.2.4 电压空间矢量的概念 177

4.2.5 电压空间矢量与磁链空间矢量的关系 179

4.2.6 电压空间矢量对电动机转矩的影响 180

4.2.7 电压空间矢量的正确选择 181

4.2.8 异步电动机直接转矩控制的基本结构 184

4.3 异步电动机直接转矩控制（DSC）系统的基本组成及工作原理 188

4.3.1 磁链自控制 189

4.3.2 转矩调节 196

4.3.3 磁链调节 203

4.3.4 电压状态的选择 206

4.3.5 最小开关持续时间 211

4.3.6 逆变器的开关频率调节 214

4.4 在低速范围内直接转矩控制系统的转矩控制与调节方法 216

4.4.1 在低速范围内直接转矩控制系统的结构特点 216

4.4.2 区段的电压状态选择 218

4.4.3 低速范围内转矩与磁链调节的协调 221

4.4.4 使用-120°电压的磁链调节 223

4.5 在弱磁范围内直接转矩控制系统的转矩控制及恒功率调节 224

4.5.1 弱磁范围内直接转矩控制系统的结构特点 224

4.5.2 弱磁范围内的转矩控制与调节 224

4.5.3 弱磁范围内的功率调节 226

第5章 同步电动机调速系统 230

5.1 同步电动机调速的基本原理 230

5.1.1 同步电动机的基本结构 230

5.1.2 同步电动机的调速原理 231

5.1.3 自控式同步电动机变频调速原理 232

5.2 永磁同步电动机调速控制系统 236

5.2.1 永磁同步电动机的调速原理 237

5.2.2 正弦波永磁同步电动机控制系统的构成和运行 240

5.3 无刷直流电动机调速系统 243

5.3.1 无刷直流电动机的调速原理 243

5.3.2 无刷直流电动机的数学模型 245

5.3.3 无刷直流机调速系统 246

5.4 负载换向的同步电动机控制系统 249

5.4.1 负载换向同步电动机的基本工作原理 250

5.4.2 负载换向同步电动机的换流方法 255

5.4.3 负载换向同步电动机的运行特点 259

5.4.4 负载换向同步电动机调速系统 266

5.4.5 负载换向同步电动机的应用实例 271

5.5 气隙磁场定向的同步电动机矢量控制调速系统 278

5.5.1 同步电动机气隙磁场定向控制的原理 278

5.5.2 三相交－交变频器的电流控制 282

5.5.3 同步电动机矢量控制系统中的电流、电压模型 287

5.5.4 同步电动机的磁链控制 292

5.5.5 同步电动机的功率因数控制 294

5.5.6 采用增量式光电码盘检测转子位置的方法 296

5.5.7 同步电动机矢量控制系统的构成和四象限运行 300

第6章 绕线式异步电动机的串级调速和双馈调速系统 305

6.1 串级调速和双馈调速的基本原理 305

6.1.1 绕线式异步电动机双馈调速的基本工作原理 305

6.1.2 绕线式异步电动机串级调速的基本工作原理 314

6.2 双馈调速系统和串级调速系统的稳态特性 317

6.2.1 双馈调速系统的稳态特性 317

6.2.2 调速系统的稳态特性 323

6.3 双馈调速和串级调速的闭环控制系统 340

6.3.1 双馈调速的简单闭环控制系统 341

6.3.2 串级调速的闭环控制系统 342

6.4 双馈调速系统和串级调速系统的其他形式 345

6.4.1 双馈调速系统的其他形式 346

6.4.2 超同步串级调速系统 348

6.5.1 电动机及变流器的容量选择特点 351

6.5 绕线式异步电动机串级调速系统和双馈调速系统的设计 351

6.5.2 主电路设计 352

6.5.3 起动装置的选择 355

6.6 绕线式异步电动机双馈矢量控制系统 357

6.6.1 双馈电机矢量控制原理 358

6.6.2 双馈电机的数学模型 359

6.6.3 气隙磁链观测器 360

6.6.4 转子电流的转矩分量和励磁分量设定与控制 361

6.6.5 转子电流闭环控制及转子电压的前馈补偿环节 362

6.6.6 双馈电机矢量控制的其他方案 363

第7章 异步电动机晶闸管调压调速系统 366

7.1 异步电动机晶闸管调压调速系统工作原理 366

7.2 异步电动机调压调速时的机械特性 367

7.3 异步电动机调压调速的功率损耗 368

7.4 闭环控制的异步电动机调压调速系统 370

7.4.1 闭环控制的异步电动机调压调速系统静态分析 371

7.4.2 闭环控制的异步电动机调压调速系统动态分析 372

7.5 交流电动机晶闸管软起动器 374