电力拖动自动控制系统与MATLAB仿真PDF电子书下载

第1章 单环控制直流调速系统 1

1．1 开环直流调速系统及调速指标 1

1．1．1 直流电动机的调速方法和方案 1

1．1．2 晶闸管——直流电动机开环调速系统 2

1．1．3 V－M系统的机械特性 2

1．1．4 生产机械对转速控制的要求及调速指标 3

1．1．5 开环调速系统存在的问题 4

1．2 转速负反馈单闭环有静差直流调速系统 5

1．2．1 调速系统的组成及其工作原理 5

1．2．2 闭环调速系统的静特性 6

1．2．3 开环系统机械特性与闭环系统静特性的比较 7

1．2．4 闭环控制系统的基本特征 9

1．2．5 限流保护——电流截止负反馈 10

1．3 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析 12

1．3．1 反馈控制闭环直流调速系统的动态数学模型 12

1．3．2 单闭环有静差调速系统的动态结构图 15

1．3．3 单闭环有静差调速系统的稳定性分析 16

1．4 比例积分控制规律和无静差调速系统 17

1．4．1 积分调节器和比例积分调节器及其控制规律 17

1．4．2 采用PI调节器的无静差直流调速系统 19

1．5 电压反馈电流补偿控制的直流调速系统 21

1．5．1 电压负反馈直流调速系统 21

1．5．2 电流正反馈和补偿控制规律 22

思考题与习题 24

第2章 多环控制直流调速系统 27

2．1 转速、电流双闭环直流调速系统的组成及其静特性 27

2．1．1 问题的提出 27

2．1．2 转速、电流双闭环直流调速系统的组成 28

2．1．3 双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性 28

2．2 双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析 30

2．2．1 双闭环直流调速系统的动态结构图 30

2．2．2 起动过程分析 31

2．2．3 双闭环直流调速系统的动态抗扰性能 32

2．2．4 转速和电流两个调节器的作用 33

2．3 双闭环直流调速系统调节器的工程设计 33

2．3．1 调节器工程设计方法的必要性、可能性与基本思路 33

2．3．2 控制系统的动态性能指标 34

2．3．3 典型Ⅰ型系统以及系统性能指标和参数的关系 35

2．3．4 典型Ⅱ型系统以及系统性能指标和参数的关系 40

2．3．5 非典型系统的典型化 44

2．4 按工程设计方法设计双闭环调速系统的调节器 48

2．4．1 电流调节器的设计 49

2．4．2 转速调节器的设计 52

2．4．3 转速调节器退饱和时转速超调量的计算 56

2．5 转速超调的抑制——转速微分负反馈 58

2．5．1 带转速微分负反馈双闭环调速系统的基本原理 58

2．5．2 退饱和时间和退饱和转速 60

2．5．3 转速微分负反馈参数的工程设计方法 60

思考题与习题 61

第3章 直流电动机可逆调速及直流斩波调速系统 64

3．1 晶闸管—电动机（V－M）可逆调速系统主电路结构形式 64

3．2 可逆调速系统中环流分析 67

3．2．1 环流的定义 67

3．2．2 直流平均环流产生的原因及消除办法 68

3．2．3 瞬时脉动环流及其抑制 69

3．3 有环流可逆调速系统 70

3．3．1 α＝β配合控制的有环流可逆调速系统 70

3．3．2 可控环流可逆调速系统 72

3．4 无环流控制的可逆晶闸管——电动机系统 75

3．4．1 逻辑控制无环流可逆调速系统的组成和工作原理 75

3．5 直流脉宽调速系统 81

3．5．1 PWM变换器的工作状态和电压、电流波形 81

3．5．2 直流脉宽调速系统的机械特性 85

3．5．3 双闭环的PWM可逆直流调速系统 86

3．5．4 交流电源供电时的制动 87

思考题与习题 88

第4章 MATLAB简介与直流调速系统仿真 90

4．1 MATLAB简介 90

4．2 Simulink/SimPower Systems模型窗口 90

4．2．1 Simulink的工作环境 90

4．2．2 模型窗口工具栏 94

4．3 有关模块的基本操作及仿真步骤 94

4．4 测量模块及显示和记录模块的使用 98

4．5 建立子系统和系统模型的封装 103

4．6 Simulink模型库中的模块 106

4．7 SimPower Systems模型库浏览 111

4．8 仿真算法介绍 119

4．9 单闭环直流调速系统的仿真 122

4．9．1 开环直流调速系统的仿真 122

4．9．2 单闭环有静差转速负反馈调速系统的建模与仿真 126

4．9．3 单闭环无静差转速负反馈调速系统的建模与仿真 128

4．9．4 单闭环电流截止转速负反馈调速系统的建模与仿真 130

4．9．5 单闭环电压负反馈调速系统的建模与仿真 132

4．9．6 单闭环电压负反馈和带电流正反馈调速系统的建模与仿真 133

4．9．7 单闭环转速负反馈调速系统定量仿真 135

4．10 双闭环及PWM直流调速系统仿真 137

4．10．1 双闭环直流调速系统定量仿真 137

4．10．2 三闭环直流调速系统仿真 139

4．10．3 α＝β配合控制调速系统仿真 141

4．10．4 逻辑无环流可逆直流调速系统仿真 145

4．10．5 PWM直流调速系统仿真 148

思考题与习题 152

第5章 交流调压调速系统 153

5．1 异步电动机改变电压时的机械特性 154

5．2 异步电动机变压调速电路 155

5．3 闭环控制的调压调速系统及其特性 156

5．3．1 具有速度反馈的调压调速系统及其静特性 156

5．3．2 闭环变压调速系统的动态结构图 157

思考题与习题 160

第6章 交流异步电动机变压变频调速系统 161

6．1 变压变频调速的基本控制方式 161

6．2 异步电动机电压—频率协调控制时的机械特性 162

6．2．1 恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性 162

6．2．2 基频以下电压—频率协调控制时的机械特性 163

6．2．3 基频以上恒压变频的机械特性 165

6．3 电力电子变频器的主要类型 165

6．3．1 交-直-交和交-交变压变频器 165

6．4 电压源型和电流源型逆变器 168

6．5 变压变频调速系统中的脉宽调制技术 170

6．5．1 PWM变频调速系统中的功率接口 170

6．5．2 正弦波脉宽调制技术 175

6．5．3 电流滞环跟踪控制技术 178

6．5．4 电压空间PWM矢量控制技术 179

6．6 基于异步电动机稳态模型的变压变频调速系统 185

6．7 异步电动机的动态数学模型和坐标变换 189

6．7．1 异步电动机动态数学模型 189

6．7．2 坐标变换和变换矩阵 193

6．8 三相异步电动机在不同坐标系上的数学模型 198

6．9 基于动态模型按转子磁链定向的矢量控制系统 200

6．9．1 矢量控制系统的基本思路 200

6．9．2 按转子磁链定向的矢量控制方程及其解耦作用 201

6．9．3 转子磁链模型 203

6．10 磁链开环转差型矢量控制系统——间接矢量控制 204

6．11 转速、磁链闭环控制的矢量控制系统——直接矢量控制系统 205

思考题与习题 206

第7章 绕线转子异步电动机调速系统 208

7．1 绕线转子异步电动机串级调速原理 208

7．1．1 异步电动机转子附加电动势时的工作情况 208

7．1．2 串级调速的各种运行状态及功率传递关系 209

7．1．3 串级调速系统的基本类型 210

7．2 串级调速系统的性能 213

7．2．1 串级调速系统的机械特性 213

7．2．2 串级调速装置的电压和容量 217

7．2．3 串级调速系统的效率 218

7．2．4 串级调速系统的功率因数 220

7．3 转速、电流双闭环串级调速系统 220

7．3．1 双闭环控制串级调速系统的组成 221

7．3．2 串级调速系统的动态数学模型 221

7．3．3 串级调速系统调节器参数的设计 223

7．3．4 串级调速系统的起动方式 223

7．4 超同步串级调速系统 224

7．4．1 超同步串级调速系统的工作原理 225

7．4．2 超同步串级调速系统的再生制动 225

思考题与习题 226

第8章 交流调速系统的MAT1AB仿真 227

8．1 调压调速系统的仿真 227

8．1．1 交流调速系统仿真中常用模块简介 227

8．1．2 单闭环交流电动机调压调速系统的建模与仿真 229

8．2 变频调速系统的仿真 231

8．2．1 SPWM内置波调速系统仿真 231

8．2．2 SPWM外置波调速系统仿真 233

8．3 电流滞环跟踪控制调速系统仿真 234

8．4 电压空间矢量调速系统仿真 237

8．5 转速开环恒压频比的交流调速系统仿真 240

8．6 转速、磁链闭环控制的矢量控制系统仿真 241

8．7 绕线转子异步电动机双馈调速系统的仿真 246

思考题与习题 248

参考文献 249