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《电气自动化新技术丛书》序言 1

前言 1

第1章 绪论 1

1.1 交流调速系统的发展 1

1.2 交流调速系统的基本类型 2

1.2.1 异步电机调速系统的基本类型 2

1.2.2 同步电机调速系统的基本类型 3

1.3 电力电子和微机控制技术是现代交流调速的物质基础 4

1.3.1 电力电子器件与技术决定着现代交流调速的主要装置 4

1.3.2 微处理器的进步使数字控制成为现代控制器的发展方向 11

第2章 异步电机转差功率消耗型调速系统 16

2.1 异步电机变压调速系统 16

2.1.1 异步电机改变电压时的机械特性 19

2.1.2 闭环控制的变压调速系统及其静特性 22

2.1.3 近似的动态结构图 25

2.1.4 转差功率损耗分析 29

2.2 电磁转差离合器调速系统 32

第3章 异步电机转差功率回馈型调速系统--绕线转子异步电机串级调速系统 36

3.1 串级调速系统的工作原理 36

3.1.1 异步电机转子附加电动势的作用 36

3.1.2 电气串级调速系统的工作原理 38

3.1.3 串级调速系统的其它类型 40

3.2 异步电机在串级调速工作时的机械特性 42

3.2.1 串级调速时异步电机机械特性的特征 43

3.2.2 异步电机转子整流电路的特点 44

3.2.3 异步电机转子整流电路的电压与电流 45

3.2.4 异步电机在串级调速时的电磁转矩 49

3.2.5 异步电机串级调速机械特性方程式 55

3.3 双闭环控制的串级调速系统 57

3.3.1 双闭环控制系统的组成 57

3.3.2 串级调速系统的动态数学模型 58

3.3.3 双闭环串级调速系统调节器参数的确定 62

3.4 串级调速系统中的逆变变压器 64

3.5 双馈调速系统 66

3.5.1 双馈调速的工作原理 67

3.5.2 双馈调速系统的再生制动 68

3.5.3 双馈调速系统的优点 69

3.6.1 串级调速系统的效率 70

3.6 串级调速系统的能量指标 70

3.6.2 串级调速系统的功率因数 73

3.7 串级调速系统的起动与停车控制 80

3.7.1 间接起动 81

3.7.2 直接起动 82

第4章 异步电机变压变频调速原理和静止式变压变频装置 83

4.1 变压变频调速的基本控制方式 83

4.1.1 基频以下调速 84

4.1.2 基频以下调速 85

4.2 异步电机电压、频率协调控制时的机械特性 86

4.2.1 正弦波恒压恒频供电时异步电机的机械特性 86

4.2.2 基频以下电压、频率协调控制时的机械特性 87

4.2.3 基频以上变频调速时的机械特性 92

4.2.4 正弦波恒流供电时的机械特性 93

4.3.1 间接变压变频装置(交-直-交变压变频装置) 95

4.3 静止式电力电子变压变频装置 95

4.3.2 直接变压变频装置(交-交变压变频装置) 97

4.3.3 电压源型变频器和电流源型变频器 99

4.3.4 180°导通型和120°导通型逆变器 103

4.4 正弦波脉宽调制(SPWM)变压变频器 106

4.4.1 正弦脉宽调制原理 107

4.4.2 SPWM波形的基波电压 112

4.4.3 对脉宽调制的制约条件 114

4.4.4 同步调制与异步调制 115

4.4.5 变压变频器输出的谐波分析 118

4.4.6 桥臂器件开关死区对SPWM变压变频器工作的影响 131

4.5.2 SPWM的数字控制 137

4.5 脉宽调制变压变频器的控制方法 137

4.5.1 SPWM的模拟控制 137

4.5.3 消除指定次数谐波的PWM控制 143

4.5.4 电流跟踪控制 145

4.5.5 电压空间矢量控制(磁链跟踪控制) 150

第5章 异步电机转差功率不变型调速系统--笼型异步电机变压变频调速系统 161

5.1 转速开环恒压频比控制的调速系统 161

5.1.1 电压源型晶闸管变频器-异步电机调速系统 162

5.1.2 电流源型晶闸管变频器-异步电机调速系统 167

5.1.3 数字控制的SPWM变频调速系统 171

5.2 转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统 175

5.2.1 转差频率控制的基本概念 175

5.2.2 转差频率控制的规律 176

5.2.3 转差频率控制的变压变频调速系统 179

5.2.4 优点与不足 180

5.3 异步电机的多变量数学模型和坐标变换 182

5.3.1 异步电机动态数学模型的性质 183

5.3.2 三相异步电机的多变量非线性数学模型 184

5.3.3 坐标变换和变换矩阵 190

5.3.4 三相异步电机在两相坐标系上的数学模型 198

5.4 按转子磁场定向的矢量控制系统 206

5.4.1 异步电机的坐标变换结构图和等效直流电机模型 206

5.4.2 矢量控制系统的构想 207

5.4.3 矢量控制的基本方程式及其解耦性质 208

5.4.4 转速、磁链闭环控制的矢量控制系统和转子磁链模型 211

5.5 按定子磁场控制的直接转矩控制系统 216

5.5.1 直接转矩控制系统的原理和特点 217

5.5.2 直接转矩控制系统的控制方案和模型算法 218

5.5.3 直接转矩控制系统和矢量控制系统的比较 220

第6章 同步电机变频调速系统 223

6.1 他控变频同步电机调速系统 223

6.1.1 转速开环恒压频比控制的同步电机群调速系统 223

6.1.2 由交-交变压变频器供电的大型低速同步电机调速系统 224

6.1.3 按气隙磁场定向的同步电机矢量控制系统 225

6.1.4 同步电机的多变量动态数学模型 230

6.2 自控变频同步电机调速系统 233

6.2.1 大中容量晶闸管自控变频同步电机(无换向器电机)调速系统 234

6.2.2 小容量永磁同步电机自控变频调速系统 244

参考文献 250