特种电动机调速控制技术及应用PDF电子书下载

1 开关磁阻电动机 1

1.1　概述 1

1.2　开关磁阻电动机调速系统简介 2

1.2.1 开关磁阻电动机调速系统（SRD）原理 2

1.2.2　电动机结构 2

1.2.3　控制电路 4

1.2.4 开关磁阻电动机调速系统SRD的特点 5

1.3 开关磁阻电动机调速系统和交流变频调速系统的区别 7

1.3.1　主电路比较 7

1.3.2　控制策略比较 8

1.4　开关磁阻电动机技术参数及应用场合 8

1.4.1 开关磁阻电动机的外形及安装尺寸 8

1.4.2　性能曲线 8

1.4.3 开关磁阻电动机调速系统应用场合 12

1.4.4　SRD10系列开关磁阻电动机调速系统的效率 12

1.5　开关磁阻电动机无位置传感器的CGSM驱动策略 15

1.5.1　CGSM原理 15

1.5.2　CGSM在开关磁阻发电机上的应用 17

1.5.3 应用 18

1.5.4　实验结果 19

1.5.5 启动 20

1.6　电动车用开关磁阻电动机全工况运行方案 22

1.6.1　SRD的基本分析 23

1.6.2　SRM全工况运行分析 24

1.6.3　SRM全工况运行仿真结果 26

1.6.4　SRM全工况运行试验结果分析 26

1.7　基于DSP的大功率开关磁阻电动机全数字控制系统在矿山绞车上的应用 27

1.7.1 开关磁阻电动机的数学模型 27

1.7.2 电流斩波控制（CCC） 28

1.7.3 系统主回路 29

1.7.4　控制器硬件和软件设计 29

1.7.5　现场运行结果 32

1.8　开关磁阻调速电动机在煤矿上的应用 33

1.8.1 在煤矿中应用的几种调速方式的比较 33

1.8.2 开关磁阻电动机调速系统在煤矿中的应用实例 34

1.8.3　技术性能和特点 34

1.8.4　保护和故障诊断功能 35

1.8.5 开关磁阻电动机调速系统的维护 35

1.9　开关磁阻调速电动机在抽油机上的应用 36

1.9.1 主要特点 37

1.9.2　现场应用及效果分析 38

1.9.3 问题及对策 39

2　永磁同步电动机 40

2.1　永磁同步电动机的转子磁路结构及隔磁措施 40

2.1.1 转子磁路结构 40

2.1.2　隔磁措施 43

2.2　永磁同步电动机数学模型 43

2.3　永磁同步电动机的变频调速 46

2.3.1 永磁同步电动机及其运行控制方法 46

2.3.2　永磁同步电动机的恒压频比控制 48

2.4　永磁同步电动机空间电压矢量控制（SVM） 49

2.4.1 永磁同步电动机的SVM-DTC控制 50

2.4.2　调速方式的比较 52

2.4.3　永磁同步电动机变频调速在化纤、玻璃行业中的应用 53

2.5　基于奇异摄动的永磁同步电动机无位置传感器控制 55

2.5.1　PMSM驱动系统数学模型 56

2.5.2　双时间尺度分解 56

2.5.3　基于双时间尺度的位置及速度估计算法 57

2.5.4　仿真结果 58

2.6　永磁同步电动机变结构直接转矩控制及定子磁链的观测 60

2.6.1　PMSM同步电动机变结构直接转矩控制器 61

2.6.2　数字化PMSM变结构直接转矩控制系统 62

2.6.3 实验结果 62

2.6.4 自适应滑模观测器 64

2.7　永磁同步电动机的直接转矩控制策略 67

2.7.1 永磁同步电动机的直接转矩控制基本方案 68

2.7.2　基于电磁转矩和定子电流直轴分量的直接转矩控制方案 69

2.7.3　基于电磁转矩和无功转矩的直接转矩控制方案 70

2.7.4　基于预测控制算法的直接转矩控制方案 71

2.8　永磁同步电动机的弱磁控制策略仿真研究 72

2.8.1 永磁同步电动机弱磁扩速原理分析 72

2.8.2 电流控制器的饱和 74

2.8.3　永磁同步电动机弱磁控制区域的确定 74

2.8.4　基于最小端电压比的永磁同步电动机弱磁控制策略 75

2.8.5 永磁同步电动机的弱磁控制策略的仿真 75

3　大功率普通同步电动机 78

3.1　结构和工作原理 78

3.2　同步电动机变频调速 79

3.3 同步电动机的控制方式 81

3.3.1 工作原理 81

3.3.2 同步转速 81

3.3.3　运行方式 81

3.4　跟转子励磁有关的两种同步电动机 82

3.5 中高压变频器在大功率同步电动机上的应用 82

3.5.1 同步电动机的工频启动投励过程 83

3.5.2 变频器驱动同步电动机时的启动整步过程 83

3.5.3 电流型变频器用于大型风机的启动 84

3.5.4 同步变频启动的工作原理 86

3.5.5 实际使用效果 86

3.6 电压型PWM变频装置在同步电动机调速中的应用 87

3.6.1 同步电动机适宜变频调速的范围 87

3.6.2 同步电动机变频调速的特点 87

3.7 同步电动机变频启动中的典型故障 88

3.7.1 启动装置的基本组成及主要参数 88

3.7.2　启动过程 89

3.7.3　故障现象及原始处理过程 90

3.8　负载换相同步电动机（可控硅电动机） 92

3.8.1 系统结构 92

3.8.2 工作原理 93

3.8.3 机械特性和调速 94

3.9　PH系列变频器在同步电动机上的应用 96

4　直流无刷电动机 98

4.1　直流无刷电动机的结构与工作原理 98

4.1.1 系统结构 98

4.1.2 工作原理 99

4.1.3 运行特性和调速原理 100

4.1.4　直流无刷电动机调速特性 101

4.1.5 直流无刷电动机调速器技术参数 101

4.2　一种新型永磁双凸极直流无刷电动机 102

4.2.1 DSPM—BLDC电动机基本运行原理 103

4.2.2 变参数PI转速调节与单斩电流滞环相结合的双闭环控制 105

4.2.3　9kW DSPM-BLDC电动机恒速系统 107

4.3　直流无刷电动机EPS系统的控制策略及一种PWM调制方法 113

4.3.1　EPS系统概述 113

4.3.2　EPS系统控制策略 114

4.3.3　一种低损耗的PWM调制方法 116

4.3.4 实验结果 117

4.4　直流无刷电动机的直接自控制 121

4.4.1 DSC原理 121

4.4.2 BLDC-DSC的实现 123

4.4.3　仿真及结果 126

4.4.4　实验及结果 128

4.5　集中绕组永磁无刷电动机 131

4.5.1 永磁无刷电动机的应用 131

4.5.2 集中绕组永磁无刷电动机的绕组构成 131

4.5.3　集中绕组永磁无刷电动机的转矩分析 133

4.6　基于DSP的无位置传感器的直流无刷电动机控制系统 135

4.6.1　基于TMS320LF240x芯片方案一 135

4.6.2　基于MC56F8013芯片方案二 139

4.7　雷达伺服系统中直流无刷电动机换相检测算法研究 144

4.7.1　反电势检测和预估结合算法 144

4.7.2 实验结果 146

4.8　开关电容变换器在直流无刷电动机驱动电路中的应用 147

4.8.1 自举电路工作原理 147

4.8.2 开关电容变换器工作原理分析 148

4.8.3　控制方法 149

4.8.4　仿真和实验结果 149

4.9　缝纫机用直流无刷电动机位置伺服系统设计 151

4.9.1 位置伺服系统控制框图 151

4.9.2　位置伺服系统的硬件组成 152

4.9.3　位置伺服系统的软件设计 153

4.9.4　实验结果 154

5　步进电动机及其控制 155

5.1　步进电动机的结构与工作原理 155

5.1.1 步进电动机的工作原理 155

5.1.2　反应式步进电动机 157

5.1.3 永磁式和感应子式步进电动机 158

5.1.4　步进电动机的特点 160

5.2　反应式步进电动机的特性 161

5.2.1 步进电动机的静态特性 161

5.2.2　步进电动机的单步运行 164

5.2.3 步进电动机的连续运行和动特性 165

5.3　步进电动机驱动控制器的构成 168

5.4　步进电动机的功率驱动电路 170

5.4.1　单极性驱动电路 170

5.4.2　双极性驱动电路 173

5.5　步进电动机的角度细分控制 175

5.5.1 角度细分控制原理 175

5.5.2 角度细分控制的电路实现 177

5.5.3　细分控制专用集成电路 178

5.6　步进电动机的单片机控制 179

5.6.1　脉冲分配 179

5.6.2　步进电动机的速度控制 183

5.6.3 步进电动机的加减速与定位控制 184

6　直线电动机 187

6.1　概述 187

6.1.1 直线电动机的原理和分类 187

6.1.2 直线电动机的国内外发展概况 189

6.2　直线感应电动机 190

6.2.1 直线感应电动机的主要类型和基本结构 190

6.2.2　直线感应电动机的基本工作原理 192

6.2.3 直线感应电动机的工作特性 193

6.2.4　直线感应电动机的边缘效应 193

6.3　直线直流电动机 194

6.3.1 永磁式直线电流电动机 195

6.3.2 电磁式直线直流电动机 196

6.4　直线和平面步进电动机 196

6.4.1 直线步进电动机 197

6.4.2　平面步进电动机 199

6.5　直线感应电动机的应用 200

6.5.1 直线感应电动机的应用原则 200

6.5.2　直线感应电动机的应用情况 201

7　超声波电动机 206

7.1　超声波电动机概述 206

7.1.1 超声波电动机的基本原理 206

7.1.2　超声波电动机的发展 207

7.1.3　超声波电动机的优点及其应用 208

7.1.4　超声波电动机存在的问题及研究重点 209

7.2　超声波电动机的常见结构与分类 210

7.2.1 超声波电动机的常见结构 210

7.2.2　超声波电动机的分类 213

7.3　行波型超声波电动机的调速机理 214

7.3.1　行波的形成 214

7.3.2　超声波电动机的调速机理 215

7.4　行波型超声波电动机的驱动控制 217

7.4.1 行波型超声波电动机的调速控制方法 217

7.4.2　逆变器主回路 218

7.4.3　频率跟踪技术 218

8　其它型电动机调速及应用 221

8.1　绕线转子异步电动机调速控制 221

8.2　球磨机的调整 222

8.2.1　概况 222

8.2.2 负荷特性 222

8.2.3 选用新型的U形外特性变频器来实现节电 222

8.2.4　TM系列球磨机用同步电动机 224

8.2.5 陶瓷行业球磨机节能改造 225

8.3　电磁离合器调速 228

8.3.1 电磁离合器概述 229

8.3.2 电磁离合器的效率 229

8.3.3　节电效率估算 229

8.4　单相电容电动机调速 230

8.4.1 单相电容电动机的工作原理 230

8.4.2　单相电容电动机变频逆变原理 230

8.4.3 单相电容电动机变频调速应用实例 233

8.5　双异步电动机组合移相调速 234

8.5.1 双电机移相调速的思路 234

8.5.2　组合移相调速电路的结构及控制方式 235

8.5.3　移相变流的调速原理 236

8.5.4　移相变流电路的参数选择及功率传输的分析 236

8.6　变频器调速对环境的影响 237

8.6.1 对电动机的影响 237

8.6.2　对电缆的影响 237

8.6.3 对于EMC、绝缘、接地的影响 237

8.6.4　其它的影响 238

参考文献 239