电机系统及其计算机仿真PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 什么是仿真 1

1.2 模型与仿真 1

1.2.1 物理模型和物理仿真 2

1.2.2 数学模型和数学仿真 2

1.2.3 建模与仿真 2

1.2.4 系统辨识与参数估计 2

1.3 系统辨识的步骤及方法 3

1.3.1 系统辨识步骤 3

1.3.2 参数估计的基本方法——最小二乘法 3

1.3.3 加权最小二乘法 5

1.4 仿真技术的应用 5

1.5 计算机仿真技术 5

1.5.1 模拟仿真 6

1.5.2 数字仿真 7

1.5.3 模拟仿真与数字仿真比较 13

1.5.4 仿真稳定性与步长选择 13

1.6 基本内容和学习方法 16

第2章 仿真软件基础 17

2.1 MATLAB介绍 17

2.1.1 MATLAB的概况 17

2.1.2 MATLAB产生的历史背景 17

2.1.3 MATLAB的语言特点 18

2.1.4 MTALAB的功能 19

2.2 MATLAB入门 20

2.2.1 MATLAB的安装与启动 20

2.2.2 MATLAB的运行环境 20

2.3 Simulink环境和模型库 21

2.3.1 Simulink环境 21

2.3.2 Simulink模型库中的模块 23

2.3.3 电力系统模型库 29

2.4 MATLAB简单仿真算例演示 34

2.5 Ansoft介绍 37

2.5.1 Ansoft的概况 37

2.5.2 Ansoft各模块的简单介绍 37

2.5.3 Ansoft的特点 37

2.6 Ansoft入门 38

2.6.1 Ansoft的安装与启动 38

2.6.2 Ansoft的运行环境 39

2.7 Ansoft电机仿真应用 40

2.7.1 电机模型的建立 40

2.7.2 材料属性与管理 42

2.7.3 边界条件和激励源 47

2.7.4 网格剖分和求解 47

2.7.5 电磁场特性的可视化 50

第3章 直流电机系统的仿真 53

3.1 直流电机开环系统的仿真 53

3.2 转速闭环控制系统的仿真 57

3.2.1 带转速负反馈的直流调速系统 57

3.2.2 带电流截止负反馈的直流调速系统 59

3.3 转速电流双闭环控制系统的仿真 60

3.3.1 按直流双闭环系统动态结构图的仿真 61

3.3.2 使用Power System模块的直流双闭环系统仿真 65

3.4 直流PWM-M可逆调速系统仿真 67

3.4.1 H型主电路的仿真 67

3.4.2 双极式控制直流PWM-M可逆调速系统仿真 70

3.4.3 受限单极式PWM可逆系统仿真 72

第4章 异步电机系统的仿真 75

4.1 坐标变换理论 75

4.1.1 三相静止坐标系和两相静止坐标系的变换 75

4.1.2 两相静止坐标系和两相旋转坐标系的变换 75

4.1.3 三相静止轴系到两相同步旋转轴系的变换 76

4.2 感应电机性能的数字仿真 77

4.2.1 数学模型的建立 77

4.2.2 感应电机连接正弦电压工作 80

4.2.3 PWM变频器-感应电机系统仿真 83

4.3 交流异步电机的磁链观测 85

4.3.1 转子磁链计算的电流模型 85

4.3.2 转子磁链的电压模型 86

4.3.3 转子磁链模型的仿真 86

4.4 交流异步电机的矢量控制仿真 89

4.4.1 转差频率控制的异步电机矢量控制仿真 89

4.4.2 带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制仿真 93

4.4.3 无速度传感器的矢量控制仿真 96

4.5 异步电机的软起动仿真 99

第5章 基于有限元方法的电机系统仿真 102

5.1 电机模型建立 102

5.1.1 CAD电机仿真模型的绘制 102

5.1.2 创建项目 103

5.1.3 构建几何模型 105

5.1.4 材料定义及分配 109

5.1.5 激励源的添加 109

5.1.6 加载边界条件 111

5.1.7 运动选项设置 112

5.1.8 求解选项参数设定 114

5.2 空载电磁场分析 116

5.2.1 空载场求解 116

5.2.2 查看磁力线分布 116

5.2.3 查看磁通密度云图分布 118

5.2.4 获取气隙磁场波形 118

5.3 负载特性分析 121

5.3.1 负载运行激励源设定 121

5.3.2 编辑外电路 122

5.3.3 外电路与有限元连接 128

5.3.4 负载仿真结果输出 129

第6章 永磁电机系统的仿真 134

6.1 永磁同步电机的仿真 134

6.1.1 永磁同步电机的数学模型 134

6.1.2 基于PWM的永磁同步电机矢量控制系统仿真 138

6.1.3 无传感器永磁同步电机直接转矩控制系统仿真 139

6.2 永磁无刷直流电机的仿真 147

6.2.1 永磁无刷直流电机的数学模型 147

6.2.2 永磁无刷直流电机变频调速系统仿真 151

6.2.3 无传感器永磁无刷直流电机系统仿真 152

第7章 电机系统的精确线性化仿真 163

7.1 永磁同步电动机的状态反馈精确线性化控制 163

7.1.1 永磁同步电动机精确线性化模型 163

7.1.2 永磁同步电机非线性系统精确线性化条件 163

7.1.3 坐标变换及转速输出函数 164

7.1.4 控制器设计 165

7.1.5 模型仿真研究 167

7.1.6 小结 167

7.2 电机系统渐进输出跟踪控制 168

7.2.1 局部渐近稳定性 168

7.2.2 渐近输出跟踪 171

7.2.3 渐进跟踪参考模型输出 174

7.2.4 永磁同步电机的参考模型匹配控制 175

7.3 电机系统的非交互式控制 181

7.3.1 输入输出解耦不变性 181

7.3.2 状态反馈非交互式控制描述 182

7.3.3 永磁同步电动机的非交互式控制 188

参考文献 196