电力拖动自动控制系统 第2版PDF电子书下载

第一篇 直流调速系统和随动系统 2

第一章 闭环控制的直流调速系统 2

1-1 直流调速系统用的可控直流电源 2

一、旋转变流机组 2

二、静止可控整流器 3

三、直流斩波器和脉宽调制变换器 4

1-2 晶闸管－电动机系统的特殊问题 6

一、触发脉冲相位控制 6

二、电流脉动的影响及其抑制措施 8

三、电流波形的连续和断续 8

四、晶闸管－电动机系统的机械特性 9

一、转速控制的要求和调速指标 10

1-3 反馈控制闭环调速系统的稳态分析和设计 10

二、开环调速系统的性能和存在的问题 12

三、闭环调速系统的组成及其静特性 13

四、开环系统机械特性和闭环系统静特性的比较 14

五、反馈控制规律 16

六、反馈控制调速系统的主要部件和稳态参数计算 17

七、限流保护——电流截止负反馈 21

八、小结 23

1-4 反馈控制闭环调速系统的动态分析和设计 24

一、反馈控制闭环调速系统的动态数学模型 24

二、稳定条件 29

三、动态校正——PI调节器设计 30

二、比例积分控制规律 33

四、小结 35

一、积分调节器和积分控制规律 36

1-5 无静差调速系统和积分、比例积分控制规律 36

三、稳态抗扰误差分析 39

四、无静差调速系统举例及稳态参数计算 41

1-6 电压反馈电流补偿控制的调速系统 43

一、电压负反馈调速系统 43

二、电流正反馈和补偿控制规律 44

三、电流补偿控制调速系统的数学模型和稳定条件 47

第二章 多环控制的直流调速系统 48

2-1 转速、电流双闭环调速系统及其静特性 48

一、问题的提出 48

二、转速、电流双闭环调速系统的组成 49

三、稳态结构图和静特性 50

四、各变量的稳态工作点和稳态参数计算 51

2-2 双闭环调速系统的动态性能 51

一、动态数学模型 51

二、起动过程分析 52

三、动态性能和两个调节器的作用 53

四、调节器的设计问题 55

五、小结 55

2-3 调节器的工程设计方法 56

一、工程设计方法的基本思路 56

二、典型系统 57

三、感应同步器（BIS） 1 58

三、控制系统的动态性能指标 58

四、典型Ⅰ型系统参数和性能指标的关系 60

五、典型Ⅱ型系统参数和性能指标的关系 64

六、调节器结构的选择和传递函数的近似处理——非典型系统的典型化 68

七、调节器最佳整定设计法 72

2-4 按工程设计方法设计双闭环系统的电流调节器和转速调节器 76

一、电流调节器的设计 76

二、转速调节器的设计 80

三、转速调节器退饱和时转速超调量的计算 83

四、设计举例 86

2-5 转速超调的抑制——转速微分负反馈 90

一、问题的提出 90

二、带转速微分负反馈双闭环调速系统的基本原理 90

三、退饱和时间和退饱和转速 92

四、转速微分反馈参数的工程设计方法 92

五、带转速微分负反馈双闭环调速系统的抗扰性能 93

一、带电流变化率内环的三环调速系统 94

六、小结 94

2-6 三环调速系统 94

二、带电压内环的三环调速系统 96

2-7 弱磁控制的直流调速系统 99

一、电枢电压与励磁配合控制 99

二、非独立控制励磁的调速系统 99

第三章 可逆调速系统 102

3-1 晶闸管－电动机系统的可逆线路 102

一、电枢反接可逆线路 102

二、励磁反接可逆线路 103

3-2 晶闸管－电动机系统的回馈制动 104

一、晶闸管装置的整流和逆变状态 104

三、如何在V-M系统中实现发电回馈制动 106

二、电动机的发电回馈制动 106

一、环流及其种类 107

3-3 两组晶闸管可逆线路中的环流 107

二、直流平均环流与配合控制 108

三、瞬时脉动环流及其抑制 109

3-4 有环流可逆调速系统 110

一、α=β配合控制的有环流可逆调速系统 110

二、制动过程分析 111

三、可控环流的可逆调速系统 114

3-5 无环流可逆调速系统 116

一、逻辑控制的无环流可逆调速系统 116

二、错位控制的无环流可逆调速系统 124

4-1 脉宽调制变换器 127

第四章 直流脉宽调速系统 127

一、不可逆PWM变换器 128

二、可逆PWM变换器 130

4-2 脉宽调速系统的开环机械特性 133

4-3 脉宽调速系统的控制电路 134

一、脉宽调制器 134

二、逻辑延时环节 136

三、基极驱动器 136

4-4 晶体管脉宽调速系统的特殊问题 137

一、电流脉动量和转速脉动量 137

三、电力晶体管的安全工作区和缓冲电路 142

二、脉宽调制器和PWM变换器的传递函数 142

四、电力晶体管的开关过程、开关损耗和最佳开关频率 147

五、泵升电压限制电路 150

第五章 位置随动系统 151

5-1 位置随动系统概述 151

一、位置随动系统的应用 151

二、位置随动系统的主要组成部件及其工作原理 151

三、位置随动系统与调速系统的比较 152

四、位置随动系统的分类 153

5-2 位置信号的检测 154

一、自整角机（BS） 154

二、旋转变压器（BR） 157

四、光电编码盘 159

5-3 自整角机位置随动系统及其设计 161

一、自整角机位置随动系统的组成和数学模型 161

二、位置随动系统的稳态误差分析及参数计算 164

三、位置随动系统的动态校正 172

四、小结 187

第二篇 交流调速系统 189

第六章 交流调速的基本类型和交流变压调速系统 189

6-1 交流调速的基本类型 190

6-2 闭环控制的交流变压调速系统——一种转差功率消耗型调速系统 190

一、异步电动机改变电压时的机械特性 191

二、闭环控制的变压调速系统及其静特性 192

三、近似的动态结构图 193

7-1 变频调速的基本控制方式 197

第七章 异步电动机变压变频调速系统（VVVF系统）——转差功率不变型的调速系统 197

二、基频以上调速 198

一、基频以下调速 198

7-2 静止式变频装置 199

一、间接变频装置（交－直－交变频装置） 199

二、直接变频装置（交－交变频装置） 200

三、电压源和电流源变频器 201

7-3 正弦波脉宽调制（SPWM）逆变器 202

一、SPWM逆变器的工作原理 203

二、SPWM逆变器的同步调制和异步调制 208

三、SPWM的控制模式及其实现 209

四、高开关频率的电流滞环控制SPWM逆变器 213

二、电压、频率协调控制下的机械特性 215

7-4 异步电动机电压、频率协调控制的稳态机械特性 215

一、恒压恒频时异步电动机的机械特性 215

三、小结 218

7-5 转速开环、恒压频比控制的变频调速系统 218

一、转速开环的交－直－交电压源变频调速系统 219

二、转速开环的交－直－交电流源变频调速系统 225

7-6 转速闭环、转差频率控制的变频调速系统 228

一、转差频率控制的基本概念 228

二、转差频率控制规律 229

三、转差频率控制的变频调速系统 230

四、优点与不足 231

五、近似动态结构图 232

7-7 异步电动机的多变量数学模型和坐标变换 233

一、异步电动机动态数学模型的性质 234

二、三相异步电动机的多变量数学模型 235

三、坐标变换和变换阵 239

四、异步电动机在任意二相旋转坐标系上的数学模型 246

六、异步电动机在二相同步旋转坐标系上的数学模型 253

四、磁链开环、转差型矢量控制的交－直－交电流源变频调速系统 253

五、异步电动机在二相静止坐标系上的数学模型 253

七、异步电动机在二相同步旋转坐标系上按转子磁场定向的数学模型——M、T坐标系数学模型 254

八、小结 255

7-8 矢量控制的变频调速系统 255

一、异步电机的坐标变换结构图和等效直流电机模型 255

二、矢量控制系统的构想 256

三、矢量控制基本方程式 257

五、转子磁链观测模型 259

七、矢量控制系统中调节器的设计问题 261

六、转速、磁链闭环控制的电流滞环型PWM变频调速系统 261

第八章 绕线转子异步电动机串级调速系统——转差功率回馈型的调速系统 264

8-1 串级调速原理及其基本类型 264

一、异步电动机转子附加电动势时的 265

二、附加电动势的获得与电气串级调速系统 265

三、串级调速系统的其它类型 267

8-2 串级调速系统性能的讨论 268

一、串级调速机械特性 268

二、逆变变压器 268

三、串级调速装置的容量 269

四、串级调速系统的效率 270

8-3 异步电动机在串级调速工作时的机械特性 272

一、异步电动机转子整流电路的电压与电流 272

二、异步电动机在串级调速时的电磁转矩 274

三、异步电动机在串级调速工作时的机械特性方程式 278

8-4 具有双闭环控制的串级调速系统 279

一、闭环控制系统的组成 279

二、串级调速系统的动态数学模型 279

三、调速系统调节器参数的确定 281

8-5 超同步串级调速系统 282

一、超同步串级调速工作原理 283

二、超同步串级调速系统的再生制动工作 283

一、串级调速系统的功率因数及其改善途径 284

8-6 串级调速系统的几个特殊问题 284

二、串级调速系统的控制方式 288

第九章 同步电动机的变频调速系统 290

9-1 同步电动机的变频调速 290

9-2 他控变频同步电动机调速系统和矢量控制 291

一、转速开环恒压频比控制的同步电动机群调速系统 291

二、由交－交变频器供电的大型低速同步电动机调速系统 291

三、同步电动机的矢量控制系统 292

四、同步电动机的多变量数学模型 295

9-3 自控变频同步电动机（无换向器电机）调速系统 297

一、工作原理 297

二、控制系统 301

附录 305

参考文献 309