机电动力系统分析PDF电子书下载

目录 1

第一章　机电动力系统分析基础 1

1.1　电磁耦合系统 1

1.1.1 线性分析模型 3

1.1.2　非线性分析模型 7

1.2　机电耦合系统 12

1.2.1 机电耦合系统的构成及示例 12

1.2.2 机电耦合系统的能量平衡 14

1.2.3 机电耦合系统中的能量分布 16

1.2.4 机电耦合系统中的电磁力和电磁转矩 18

1.3　旋转电机的电磁转矩和转子运动方程 24

1.3.1 旋转电机电磁转矩的一般形式 24

1.3.2 均匀气隙电机产生恒定电磁转矩的条件 25

1.3.3 非均匀气隙电机产生恒定电磁转矩的条件 29

1.3.4 有槽电机电磁转矩的构成 32

1.3.5 转子运动方程 36

1.3.6 转动惯量和摩擦系数的确定 37

1.4　拉格朗日-麦克斯韦方程 41

1.4.1 哈密顿原理 41

1.4.2 机电动力系统的拉格朗日-麦克斯韦方程 43

1.4.3 拉格朗日-麦克斯韦方程的应用 45

1.5　机电动力系统运动方程的解法 51

1.5.1 机电动力系统的状态方程 51

1.5.2 非线性常微分方程初值问题的龙格-库塔算法 57

1.5.3 机电动力系统初始条件的确定 58

1.5.4 数值仿真的稳定性 60

问题与思考 63

第二章　直流电机及系统 67

2.1　直流电机的数学分析模型 67

2.1.1 他励直流电机 68

2.1.2 并励直流电机 70

2.1 3 串励直流电机 71

2.1 4复励直流电机 72

2.2　并励直流电机的状态方程、方块图、标幺值和传递函数 75

2.2.1　状态方程 75

2.2.2　方块图 76

2.2.3　标幺值 77

2.2.4　传递函数 80

2.3　恒压源供电的并励直流电动机的动态行为 81

2.3.1 启动过程分析 81

2.3.2　转矩阶跃响应 87

2.4　整流电源供电的并励直流电动机 90

2.4.1　单相全控整流器-并励直流电动机系统 90

2.4.2　三相全控整流器-并励直流电动机系统 98

2.5　晶闸管直流传动系统分析 103

2.5.1 晶闸管直流电机闭环调速系统 104

2.5.2 晶闸管直流调速系统的一般化分析模型 105

2.5.3 晶闸管直流传动系统的线性化分析模型 107

2.5.4 晶闸管直流调速系统的数值仿真分析 109

问题与思考 111

第三章　参照系理论 112

3.1　导言 112

3.2 变量在三相静止参照系a-b-c和任意参照系d-q-n之间的变换关系 114

3.2.1 满秩线性变换 114

3.2.2 a-b-c参照系和d-q-n参照系之间的变量代换关系 115

3.2.3 变换矩阵的物理意义 117

3.3　任意参照系中的电路元件方程 120

3.3.1 电阻元件 120

3.3.2 电感元件 122

3.3.3　电容元件 131

3.4.2 不同参照系之间的转换 133

3.4.1 几个常用的参照系 133

3.4　常用参照系及不同参照系之间的转换 133

3.5　变量在不同参照系中的波形 136

问题与思考 141

第四章　异步电机及系统 144

4.1　a-b-c参照系中的分析模型 144

4.1.1 理想化异步电机的假设 144

4.1.2　绕组电感计算 145

4.1.3 分析模型 154

4.2　d-q-n参照系中的分析模型 159

4.2.1　定、转子变量的变换方程 159

4.2.2　d-q-n参照系中的磁链方程和电感系数 160

4.2.3　d-q-n参照系中的电压方程 162

4.2.4　d-q-n参照系中的电磁转矩和转子运动方程 163

4.2.5　标幺值系统 165

4.2.6　常用参照系中的标幺化状态方程 167

4.3　正弦电压源供电的异步电机的动态行为 171

4.3.1 端电压条件和初始条件 171

4.3.2 理想空载启动过程 175

4.3.3 负载转矩的突加和突减过程 186

4.3.4 端部三相突然短路过程 188

4.4　鼠笼式异步电机矢量控制变频调速系统 191

4.4.1 交流电机矢量控制原理 191

4.4.2 鼠笼式异步电机的矢量控制模型 194

4.4.3 非正弦电源转换及PWM波形的谐波消除技术 200

4.4.4 数值仿真结果分析 210

4.5　绕线式异步电机矢量控制变速恒频发电系统 218

4.5.1 序言 218

4.5.2 绕线式异步电机矢量控制变速恒频发电系统 219

4.5.3 稳态特性分析 224

4.5.4 动态特性仿真 228

问题与思考 235

第五章 同步电机及系统 237

5.1　a-b-c参照系中的分析模型 237

5.1.1 理想化同步电机的假设 237

5.1.2　绕组电感计算 238

5.1.3　分析模型 247

5.2　d-q-n参照系中的分析模型 255

5.2.1 定子变量的变换方程 255

5.2.2　d-q-o参照系中的磁链方程和电感系数 256

5.2.3　d-q-o参照系中的电压方程 258

5.2.4　d-q-o参照系中的电磁转矩和转子运动方程 259

5.2.5　标幺值系统 262

5.3　同步发电机的动态行为 267

5.3.1　稳态运行条件 267

5.3.2 动态行为仿真的初始条件和端口约束条件 270

5.3.3　动态行为仿真分析 275

5.4　同步电动机的分析模型 287

5.4.1　磁链方程 288

5.4.2　电压方程 289

5.4.3 电磁转矩和转子运动方程 291

5.4.4　数值仿真模型 292

5.5　轴向叠片转子同步电动机矢量控制调速系统 293

5.5.1　概述 293

5.5.2　分析模型 295

5.5.3 矢量控制模型及系统 297

5.5.4　系统仿真 301

问题与思考 312

附录A　实用三角恒等式 314

附录B　矩阵求逆和代数方程组求解子程序 315

附录C 通用龙格-库塔算法子程序 318

参考文献 321