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第1章 电力传动的基础 1

1.1 直流电机 2

1.1.1 直流电机的结构和基本运行原理 2

1.1.2 直流电机的铭牌数据 5

1.1.3 直流电机的电枢绕组 5

1.1.4 直流电机的励磁方式及磁场 8

1.1.5 电枢电动势与电磁转矩 12

1.2 交流电机 13

1.2.1 交流电机的结构 14

1.2.2 交流电机工作原理 16

1.2.3 三相异步电机的铭牌数据 18

1.2.4 交流电机绕组及旋转磁场的建立 19

1.2.5 交流电机的感应电动势 29

1.2.6 异步电动机运行的电磁过程 33

1.3 电力传动系统 42

1.3.1 电力传动系统运动方程式 42

1.3.2 常见的负载转矩特性 44

1.3.3 电力拖动系统稳定运行的条件 46

1.3.4 电力拖动系统的运行状态分析 48

1.4 电气传动中的检测技术 52

1.4.1 速度、位置检测技术 52

1.4.2 电流检测技术 63

1.4.3 电压检测技术 68

第2章 变频器中的电力电子技术 73

2.1 常用电力电子器件 74

2.1.1 电力二极管 74

2.1.2 晶闸管 81

2.1.3 电力场效应晶体管 88

2.1.4 绝缘栅双极型晶体管 92

2.1.5 智能功率模块 97

2.2 直流斩波电路 98

2.2.1 直流降压斩波 98

2.2.2 直流升压斩波 101

2.2.3 可逆斩波电路 105

2.3 逆变电路 107

2.3.1 电压型逆变电路 109

2.3.2 电流型逆变电路 112

2.3.3 电压型逆变电路和电流型逆变电路的对比 120

2.4 变频器的PWM控制技术 122

2.4.1 PWM控制的基本原理 122

2.4.2 三相变频器的SPWM控制技术 123

2.4.3 三相变频器电流跟踪控制技术 126

2.4.4 三相变频器磁链跟踪控制技术 131

第3章 直流电机的调速控制技术 143

3.1 调速原理及性能指标 144

3.1.1 直流机调速的基本原理 144

3.1.2 调速性能指标 145

3.1.3 开环调速系统的性能及存在问题 150

3.2 调速系统的各环节的数学模型 151

3.2.1 可控直流电源的数学模型 151

3.2.2 直流电机的数学模型 154

3.2.3 调节器的数学模型 155

3.3 转速电流双闭环直流调速系统 156

3.3.1 双闭环调速系统的组成 156

3.3.2 电流环的设计 158

3.3.3 转速环的设计 167

3.3.4 双闭环调速系统静态分析 176

3.3.5 双闭环直流调速系统动态性能分析 179

3.3.6 弱磁控制的直流调速系统 184

3.4 直流PWM可逆调速系统 188

3.4.1 直流PWM可逆调速系统组成 189

3.4.2 H桥逆变电路工作原理 190

3.4.3 直流脉宽调速系统的机械特性 193

3.5 全数字直流调速系统举例说明 194

3.5.1 无环流可逆调速系统工作原理 194

3.5.2 西门子6RA70系统组成 198

3.5.3 系统运行与优化 202

第4章 交流电机的开环U/f控制和闭环转差频率控制 207

4.1 变压变频调速原理 208

4.1.1 变压变频的基本控制方式 208

4.1.2 恒压频比U1/f1控制方式 209

4.1.3 恒气隙磁链E1/f1控制方式 212

4.1.4 恒Er/f1控制 214

4.1.5 恒功率控制方式 216

4.2 开环U/f控制系统 217

4.2.1 U/f控制系统结构 217

4.2.2 变压变频装置 219

4.2.3 加减速过程 223

4.2.4 U1/f1曲线及电压补偿 229

4.3 闭环转差频率控制技术 234

4.3.1 转差频率控制的基本概念 234

4.3.2 转差频率控制的规律及其实现 235

4.3.3 转差频率控制的变压变频调速系统结构 237

4.3.4 转差频率控制的变压变频调速系统工况分析 239

4.4 开环U/f控制和闭环转差频率控制性能分析 243

4.4.1 U/f控制技术性能分析 243

4.4.2 闭环转差频率控制性能分析 243

第5章 高动态性能的矢量控制 247

5.1 异步电动机的动态数学模型和坐标变换 248

5.1.1 动态数学模型 248

5.1.2 坐标变换 256

5.1.3 两相坐标系下的状态方程 266

5.2 矢量控制技术 274

5.2.1 矢量控制技术的概念及发展 274

5.2.2 矢量控制的基本思想 276

5.2.3 按转子磁链定向的矢量控制方程及其解耦作用 277

5.3 矢量控制变频调速系统 281

5.3.1 直接矢量控制系统 281

5.3.2 间接矢量控制系统 291

5.4 无速度传感器矢量控制系统 292

5.4.1 有速度传感器矢量控制系统存在的问题 294

5.4.2 无速度传感器矢量控制的速度观测 294

5.4.3 典型无速度传感器矢量控制 295

5.5 矢量控制控制技术性能分析 296

5.5.1 技术优势 297

5.5.2 不足之处 297

5.5.3 改进方案 298

第6章 高动态性能的直接转矩控制 299

6.1 直接转矩控制技术 300

6.1.1 直接转矩控制技术的诞生与发展概况 300

6.1.2 定子磁链定向时的异步电机模型 301

6.2 直接转矩控制系统的原理及结构 309

6.2.1 直接转矩控制原理分析 309

6.2.2 定子磁链定向时磁链、转矩与离散电压的矢量关系 312

6.2.3 直接转矩控制系统结构 317

6.2.4 控制单元 320

6.3 直接转矩控制技术性能分析 330

6.3.1 技术优势 330

6.3.2 不足之处 331

6.3.3 改进方案 332

6.3.4 矢量控制与直接转矩控制特性的比较 334

第7章 交流步进传动控制系统 337

7.1 交流步进传动技术 338

7.1.1 增量运动控制中的电动机 338

7.1.2 增量运动的交流控制 343

7.1.3 直接转矩控制到步进传动的过渡 345

7.2 永磁同步电机定子电流定向的增量运动控制 346

7.2.1 定子电流定向控制的理论基础 346

7.2.2 永磁同步电机的位置开环控制 351

7.2.3 永磁同步电机的位置闭环控制 356

7.2.4 永磁同步电机增量运动控制的位置及速度响应 359

7.3 开关磁阻电机的步进传动控制系统 362

7.3.1 SR电机步进传动的磁势离散化方法 364

7.3.2 SR电机步进控制转矩矢量分析 367

7.3.3 基于转矩矢量控制理论的微步控制 369

7.3.4 SR电机步讲传动的动态分析 373

参考文献 380