电机及其传动系统 原理、控制、建模和仿真PDF电子书下载

第1章 电机的物理基础 1

1.1 引言 1

1.2 感应和相互作用定律：定性讨论 1

1.3 感应和相互作用定律：深入讨论 3

1.3.1 线圈中的感应电压 3

1.3.2 感应电流和相互作用定律 5

1.3.3 一个简单的电动机：运动中的相互作用定律 5

1.3.4 感应定律和相互作用定律的共同作用 7

1.4 电机系统的能量转换 8

1.4.1 利用相互作用定律计算转矩 8

1.4.2 基于能量守恒原理的能量转换分析 10

1.4.3 线性系统的能量转换 13

1.5 磁路的非线性现象 15

1.5.1 线性铁心的解 16

1.5.2 非线性铁心的解 16

1.5.3 考虑磁滞因素 18

1.6 结束语 19

习题 20

参考文献 21

第2章 交流电机原理 22

2.1 引言 22

2.2 交流电机绕组的布置 22

2.2.1 集中绕组 22

2.2.2 短距绕组 24

2.2.3 分布式绕组 26

2.2.4 正弦分布式绕组 27

2.3 多相电机的绕组 28

2.3.1 三相集中绕组 29

2.3.2 三相正弦分布式绕组 29

2.4 增加极数 31

2.4.1 单相多极绕组 31

2.4.2 三相绕组布置 31

2.4.3 多极电机的旋转磁场 32

2.5 绕组布置实例 33

2.6 绕组的电感 34

2.6.1 简单圆形转子电机的自感和互感 34

2.6.2 凸极转子电机的自感和互感 36

2.6.3 分布式绕组的电机互感 38

2.6.4 交流电机的分析方法 40

习题 41

第3章 直流电机原理 43

3.1 引言 43

3.2 简单的直流电机 43

3.2.1 直流电机的感应电压及其整流 43

3.2.2 换向过程及要求 46

3.3 直流电机中主磁场和电枢的相互作用 47

3.4 他励直流电机的动态模型 48

3.5 稳态性质及其传动系统的原理 53

3.5.1 稳态运行 53

3.5.2 传动系统 53

3.6 直流电机的闭环速度控制 55

3.6.1 基本调压速度控制环 55

3.6.2 带有电流内环的调速系统 57

3.7 调速系统的变流器电路 59

3.8 结束语 59

习题 60

参考文献 60

第4章 感应电机模型 61

4.1 引言 61

4.2 在abc坐标系上的电机方程 61

4.3 电机方程的坐标变换 64

4.3.1 坐标变换的原理 64

4.3.2 磁链方程和电压方程的变换 65

4.3.3 电机转矩方程的变换 67

4.4 稳态模型的推导 68

4.5 等效电路参数的确定及处理 70

4.6 结束语 75

习题 75

参考文献 77

第5章 感应电机的稳态控制方法 78

5.1 引言 78

5.2 稳态模型分析 78

5.3 控制方法简介 83

5.4 定子电压控制 83

5.5 定子频率控制 84

5.6 恒V/f控制 85

5.7 定子电流控制 89

5.8 结束语 93

习题 93

参考文献 94

第6章 感应电机的高性能控制方法 95

6.1 引言 95

6.2 磁场定向（矢量）控制 95

6.2.1 其他实现方法 100

6.2.2 其他类型的磁场定向控制 101

6.3 直接转矩控制 101

6.3.1 直接转矩控制的原理 101

6.3.2 定子磁链和转矩估计器 103

6.4 结束语 105

习题 105

参考文献 106

第7章 同步电机的高性能控制方法 107

7.1 引言 107

7.2 三相永磁同步电机模型 107

7.2.1 在ABC三相坐标系中的电机模型 108

7.2.2 转矩方程推导 109

7.2.3 转子参考坐标系中的电机方程 111

7.2.4 稳态模型 112

7.3 PMSM的转矩控制 113

7.3.1 转矩和速度控制原理 113

7.3.2 实际问题 114

7.4 结束语 115

习题 116

参考文献 117

第8章 电机驱动用电力电子电路 118

8.1 引言 118

8.2 交流电源变换 118

8.2.1 三相AC-DC整流器 119

8.2.2 AC-AC变换：三相交-交变流器 122

8.3 直流电源的变换 124

8.3.1 两电平VSC开关单元 125

8.3.2 可控直流电压 125

8.3.3 可控交流电压 126

8.3.4 可控交流电流 128

8.3.5 AC-DC-AC变流器 129

8.4 电力电子电路的实际问题 131

8.4.1 转矩波动 131

8.4.2 开关损耗 131

8.4.3 噪声和电磁辐射 132

8.5 结束语 132

习题 133

参考文献 134

第9章 基于仿真技术的电机传动系统设计 135

9.1 引言 135

9.2 基于仿真技术的优化设计方法 136

9.2.1 目标函数的设计 137

9.2.2 非线性优化算法的必要条件 137

9.3 电机传动系统的优化设计实例 138

9.3.1 间接矢量控制系统的优化设计 138

9.3.2 多目标优化 143

9.3.3 多最优解 145

9.4 结束语 149

参考文献 150

附录A：动态系统的数字仿真 151

A.1 引言 151

A.2 动态系统的状态空间表示法 151

A.3 Euler数字积分法 152

A.4 结束语 153

习题 153

参考文献 154

附录B：功率半导体器件 155

B.1 引言 155

B.2 控型开关器件 155

B.3 半控型开关器件 156

B.4 全控型开关器件 156

B.5 结束语 157

参考文献 157

附录C：三角恒等式 158

C.1 基本运算 158

C.2 和差与乘积 158

C.3 组合公式 159