高性能变频调速及其典型控制系统PDF电子书下载

第1章 变频调速引言 1

1.1　调速系统指标 1

1.1.1　调速系统的静态调速指标 1

1.1.2　调速系统的动态调速指标 2

1.2　调速系统分类 4

1.2.1　按驱动电动机类型分类 4

1.2.2　按应用领域分类 4

1.2.3　按调速方式分类 5

1.3　交流调速系统分类 6

1.4　变频调速概述 7

1.5　典型工艺控制系统概述 9

参考文献 11

第2章 数字控制基础 12

2.1　模拟控制和数字控制 12

2.2　离散和采样 12

2.3　变量和参数的相对值 14

2.4　连续变量的量化 16

2.5　电压、电流等模拟信号的量化 17

2.5.1　瞬时值法 17

2.5.2　平均值法 18

2.6　脉冲频率信号的量化（f/D变换） 22

2.7　常用数字控制单元 24

2.7.1　常用数字调节器 25

2.7.2　数字斜坡给定（数字给定积分） 28

2.8　开环前馈补偿 32

2.9　处理器和现场可编程门阵列 33

2.9.1　常用处理器 33

2.9.2　现场可编程门阵列 35

参考文献 36

第3章 调速系统中的信号检测 37

3.1 电压和电流检测 37

3.1.1　取样电阻直接检测法 37

3.1.2　隔离放大器 38

3.1.3　交流互感器 39

3.1.4　霍尔传感器 41

3.1.5　基于∑/△变换的电压、电流检测器 43

3.2　转速和位置测量 44

3.2.1　测速发电机 44

3.2.2　编码器 44

3.2.3　旋转变压器 47

参考文献 48

第4章 变频调速用变频器 49

4.1　基于晶闸管移相控制的变频器 49

4.1.1　电源自然换相的交-交变频器 49

4.1.2　负载自然换相的交-直-交电流型变频器 58

4.1.3　CC和LCI变频器的应用 63

4.1.4　CC/LCI混合变频器 64

4.2　基于可关断器件的PWM低压变频器 65

4.2.1　PWM变流基础 66

4.2.2　交-直-交电压型变频器 68

4.2.3　交-直-交电压型变频器的应用 75

4.2.4　交-直-交电流型变频器 83

4.2.5　矩阵变频器 85

4.3　基于可关断器件的PWM中压交-直-交变频器 90

4.3.1　中压电压等级问题 90

4.3.2　电压型中点钳位三电平变频器 91

4.3.3　电压型电容钳位四电平变频器 99

4.3.4　电压型H桥级联变频器 100

4.3.5　电流型变频器 104

4.4　电压型PWM控制策略 105

4.4.1　几个名词和概念 105

4.4.2　二电平变频器的PWM控制策略 106

4.4.3　三电平中点钳位变频器的PWM控制策略 123

4.4.4　H桥级联变频器的PWM控制策略 132

参考文献 133

第5章 高性能交流电动机调速基础 135

5.1 电动机统一控制理论 135

5.1.1　调速的关键是转矩控制 135

5.1.2　统一的电动机转矩公式 136

5.2　直流电动机的调速控制 137

5.3　交流电动机的调速控制 138

5.3.1　标量控制系统 139

5.3.2　高性能控制概念 141

5.4　坐标系及符号规定 143

5.4.1　交流电动机的坐标系 144

5.4.2　符号规定 144

5.5　交流电动机的空间矢量概念 145

5.6　矢量的坐标变换 148

5.7　三相交流电流控制 150

5.8　三相PWM整流的控制 153

5.9　高性能调速系统中电动机的加、减速和正、反转 155

参考文献 156

第6章 异步电动机矢量控制系统 157

6.1　选取基准矢量 157

6.2　异步电动机的转矩和磁链 158

6.3　异步电动机的模型 162

6.3.1 电压模型 163

6.3.2　电流模型 168

6.3.3　电压模型和电流模型的合成 172

6.4　异步电动机矢量控制系统框图 175

6.5　异步电动机参数的估算和测量 176

6.6　无转速传感器矢量控制系统 180

参考文献 183

第7章 异步电动机直接转矩控制系统 185

7.1　选取和计算基准矢量 185

7.2　DTC的磁链控制 187

7.3　DTC的转矩控制 188

7.4　DTC系统框图 190

7.5　DTC与矢量控制VC的比较 191

参考文献 192

第8章 异步电动机定子磁链轨迹控制 194

8.1　问题的提出 194

8.2　同步对称优化PWM的应用 196

8.3　定子磁链轨迹控制 198

8.4　基于SFTC的闭环调速系统 202

8.5　SFTC与常规矢量控制及直接转矩控制的比较 206

参考文献 207

第9章 同步电动机矢量控制系统 208

9.1　引言 208

9.1.1　调速同步电动机 208

9.1.2　同步电动机的它控变频与自控变频 211

9.2　永磁同步电动机矢量控制系统 211

9.3　励磁同步电动机矢量控制系统 214

9.3.1　励磁同步电动机矢量控制系统的特点 214

9.3.2　励磁同步电动机矢量控制原理 214

9.3.3　励磁同步电动机的电动机模型 217

9.3.4　励磁同步电动机功率因数控制 223

9.3.5　励磁同步电动机转子位置角λ测量 224

9.3.6　磁链闭环及弱磁控制 225

9.3.7　两个动态问题 227

参考文献 228

第10章 矢量控制系统的解耦与调节器参数工程计算 230

10.1　典型控制系统的调节器设计 231

10.1.1　典型Ⅰ型系统 231

10.1.2　典型Ⅱ型系统 232

10.1.3　调节对象传递函数的近似处理 233

10.1.4　典型系统调节器设计 234

10.2　异步电动机矢量控制系统的解耦与调节器设计 235

10.2.1 三相交流电流控制块 236

10.2.2　转速控制块 239

10.2.3　磁链控制块 241

10.3　励磁同步电动机矢量控制系统的解耦与调节器设计 243

10.3.1　三相交流电流控制块和转速控制块 243

10.3.2　直流励磁电流控制块 244

10.3.3　磁链控制块 246

参考文献 248

第11章 典型工艺控制系统及环节 249

11.1　风机和泵类节能调速系统 249

11.1.1　旁路变频器 250

11.1.2　越过暂时失电功能 251

11.1.3　转速跟踪起动 252

11.1.4　效率优化控制 252

11.1.5　工艺闭环控制 253

11.2　基础调速系统 254

11.3　工艺调速的典型转速控制系统 256

11.3.1　一般调速系统 256

11.3.2　稳速系统 256

11.3.3　宽调速系统 256

11.3.4　频繁加减速、正反转系统 257

11.3.5　提升系统 260

11.3.6　抗负载扰动系统 261

11.3.7　多质量系统 264

11.4　多电动机转速控制系统 269

11.4.1　有转速静差系统 269

11.4.2　多单元协调控制系统 271

11.4.3　有机械联系的多电动机主从控制系统 274

11.4.4　大型轧机的单辊传动系统 282

11.5　张力控制系统 283

11.5.1　张力控制系统分类 283

11.5.2　通过转矩给定控制张力系统的单动、联动和断带（线）保护 284

11.5.3　卷取和开卷机的间接张力控制系统 286

11.5.4　直接张力控制系统 291

11.5.5　间接张力控制系统的弹性振荡及抑制 294

11.6　位置控制系统 297

11.6.1　单电动机位置控制系统 297

11.6.2　多电动机角同步控制系统 299

参考文献 300