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绪论 1

第1章 机电传动系统的动力学基础 6

1.1机电传动系统的运动方程 6

1.2转矩和转动惯量的折算 7

1.3负载机械和电动机的机械特性 9

1.4机电传动系统稳定运行的条件 11

习题与思考题 12

第2章 常用电力电子开关器件 13

2.1可关断晶闸管的特性和参数 13

2.1.1可关断晶闸管的原理和性能 13

2.1.2可关断晶闸管的门极驱动电路 17

2.2功率晶体管的性能和应用 18

2.2.1功率晶体管的特性和参数 18

2.2.2功率晶体管的驱动 21

2.3功率场效应管的性能和应用 23

2.3.1功率场效应管的特性和参数 23

2.3.2功率场效应管的驱动 27

2.4绝缘栅双极晶体管的性能和应用 29

2.4.1绝缘栅双极晶体管的特性和参数 29

2.4.2绝缘栅双极晶体管的驱动 32

2.5智能功率模块的性能和应用 35

2.5.1智能功率模块的结构 35

2.5.2智能功率模块的自保护特性 41

2.5.3智能功率模块的应用 43

习题与思考题 45

第3章C8051单片机对电动机控制的支持 46

3.1 C8051F05/15单片机的特点 46

3.2 C8051单片机的组成 49

3.2.1 C8051单片机的结构 49

3.2.2中断系统 53

3.2.3定时器/计数器 56

3.3C8051用于控制电动机时的输入/输出端口设置 61

3.4电动机控制中A/D转换在C8051中的实现 65

3.5 电动机控制中 PWM和测频在C8051中的实现 70

3.6 C8051 与5V电动机控制系统的接口方法 80

习题与思考题 82

第4章 数字PID控制器与数字滤波 83

4.1模拟PID控制原理 83

4.2数字PID控制算法 85

4.2.1位置式PID控制算法 85

4.2.2增量式PID控制算法 86

4.2.3数字PID控制算法子程序 87

4.3数字PID的改进算法 94

4.3.1对积分作用的改进 94

4.3.2对微分作用的改进 96

4.4数字PID控制器参数的选择方法和采样周期的选择 98

4.4.1参数的选择方法 98

4.4.2采样周期的选择 100

4.5数字滤波技术 101

4.5.1算术平均值法 102

4.5.2移动平均滤波法 102

4.5.3防脉冲干扰平均值法 105

4.5.4 数字低通滤波法 107

习题与思考题 110

第5章 位移、角度、转速检测传感器 111

5.1光栅位移检测传感器 111

5.1.1光栅传感器的特点和分类 111

5.1.2光栅位移传感器的组成 113

5.1.3光栅位移传感器的工作原理 114

5.1.4光栅细分技术 117

5.1.5光栅位移传感器与单片机的接口 119

5.2光电编码盘角度检测传感器 121

5.2.1绝对式光电编码盘 121

5.2.2增量式光电编码盘 124

5.2.3光电编码盘与单片机的接口 126

5.3直流测速发电机 128

5.3.1直流测速发电机的工作原理 128

5.3.2影响直流测速发电机输出特性的因素及对策 129

5.3.3直流测速发电机与单片机的接口 132

习题与思考题 133

第6章 直流电动机调速系统 134

6.1直流电动机电枢的PWM调压调原理 134

6.2直流电动机的不可逆PWM系统 137

6.2.1无制动的不可逆PWM系统 137

6.2.2有制动的不可逆PWM系统 139

6.3直流电动机双极性驱动可逆PWM系统 141

6.3.1双极性驱动可逆PWM系统的控制原理 141

6.3.2采用专用直流电动机驱动芯片LMD18200实现双极性控制 143

6.4直流电动机单极性驱动可逆PWM系统 146

6.4.1受限单极性驱动可逆PWM系统的控制原理 146

6.4.2受限倍频单极性驱动可逆PWM系统的控制原理 147

6.4.3用单片机实现受限单极性控制 148

6.5小功率直流伺服系统 149

6.5.1 LM629的功能和工作原理 149

6.5.2 LM629的指令 151

6.5.3 LM629的应用 155

习题与思考题 155

第7章 交流异步电动机变频调速系统 157

7.1交流异步电动机变频调速原理 157

7.1.1交流异步电动机调速原理 157

7.1.2主电路和逆变电路工作原理 158

7.2变频与变压 161

7.2.1问题的提出 161

7.2.2变频与变压的实现——SPWM调制波 163

7.2.3载波频率的选择 166

7.3变频后的机械特性及其补偿 167

7.3.1变频后的机械特性 167

7.3.2 U/f转矩补偿法 168

7.4SPWM波发生器SA4828芯片 169

7.4.1 SA4828的工作原理 169

7.4.2 SA4828的编程 171

7.5单片机控制交流异步电动机变频调速应用举例 175

7.5.1硬件接口电路 175

7.5.2编程举例 176

习题与思考题 183

第8章 步进电动机的单片机控制 184

8.1步进电动机的结构和工作原理 184

8.1.1步进电动机的分类与结构 184

8.1.2反应式步进电动机的工作原理 187

8.1.3二相混合式步进电动机的工作原理 192

8.2步进电动机的特性 194

8.2.1步进电动机的振荡、失步及解决方法 194

8.2.2步进电动机的矩角特性 196

8.2.3步进电动机的矩频特性 197

8.3步进电动机的驱动 199

8.3.1单电压驱动 199

8.3.2双电压驱动 199

8.3.3斩波驱动 201

8.3.4细分驱动 201

8.3.5集成电路驱动 203

8.3.6双极性驱动 204

8.4步进电动机的单片机控制 207

8.4.1脉冲分配 208

8.4.2速度控制 210

8.5步进电动机的运行控制 212

8.5.1位置控制 212

8.5.2加、减速控制 214

习题与思考题 220

第9章 无刷直流电动机的原理及单片机控制 221

9.1无刷直流电动机的结构和原理 221

9.1.1无刷直流电动机的结构 221

9.1.2位置传感器 222

9.1.3无刷直流电动机的工作原理 226

9.2无刷直流电动机的驱动 228

9.2.1三相无刷直流电动机全桥驱动的连接方式 228

9.2.2无刷直流电动机的PWM控制方式 231

9.2.3正反转 233

9.3无刷直流电动机的单片机控制 236

9.3.1有位置传感器无刷直流电动机的单片机控制 236

9.3.2无位置传感器无刷直流电动机的单片机控制 242

习题与思考题 250

第10章 交流永磁同步伺服电动机的磁场定向矢量控制 251

10.1矢量控制技术 251

10.1.1矢量控制的基本思想 251

10.1.2矢量控制的坐标变换 252

10.2电压空间矢量SVPWM技术 258

10.2.1电压矢量与磁链矢量的关系 258

10.2.2基本电压空间矢量 259

10.2.3链轨迹的控制 261

10.2.4t1、t2、t0的计算和扇区号的确定 263

10.3转子磁场定向矢量控制 264

10.4用单片机实现交流永磁同步伺服电动机的磁场定向矢量控制 265

10.4.1交流伺服控制芯片的功能 265

10.4.2应用举例 276

习题与思考题 289

参考文献 290