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第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 矿井提升机系统概述 2

1.2.1 矿井提升设备的发展历程 2

1.2.2 国内提升设备的发展与现状 3

1.3 矿井提升机电力传动的发展现状 4

1.3.1 绕线转子异步电动机转子回路串金属电阻调速系统 5

1.3.2 绕线转子异步电动机转子回路串液体电阻调速系统 5

1.3.3 发电机-电动机直流可逆调速系统 6

1.3.4 晶闸管-电动机直流可逆调速系统 6

1.3.5 绕线转子异步电动机转子串级调速系统 7

1.3.6 交流电动机交-交变频调速系统 8

1.4 矿井提升机调速性能分析 8

1.4.1 矿井提升机直流调速性能分析 8

1.4.2 提升机交流调速性能分析 9

1.5 交流变频调速技术的发展现状 11

1.6 本书的结构和内容安排 13

参考文献 14

第2章 感应电机数学模型及参数辨识方法基础 16

2.1 引言 16

2.2 感应电机数学模型 16

2.2.1 感应电机在两相同步旋转坐标系上的数学模型 17

2.2.2 按转子磁链定向的感应电机矢量控制方程式 17

2.3 感应电机参数离线辨识的传统方法 18

2.3.1 空载试验 19

2.3.2 堵转试验 20

2.4 感应电机参数离线辨识的改进方法 22

2.4.1 直流试验 22

2.4.2 单相试验 23

2.4.3 空载实验 24

2.4.4 离散傅里叶变换 25

2.5 本章小结 27

参考文献 27

第3章 基于正交反馈双补偿方法的转子磁链观测器 29

3.1 引言 29

3.2 转子磁链观测器 29

3.2.1 适于模拟实现的转子磁链电流模型 30

3.2.2 适于数字实现的转子磁链电流模型 31

3.2.3 转子磁链电压模型 31

3.3 转子磁链观测方法的改进 32

3.3.1 电压模型及其误差分析 33

3.3.2 非线性正交补偿 34

3.3.3 磁链观测响应速度的改进 35

3.3.4 仿真及结果分析 35

3.4 本章小结 38

参考文献 39

第4章 基于模型参考自适应的全阶磁链观测 40

4.1 引言 40

4.2 转子磁链观测模型 41

4.2.1 电流模型 41

4.2.2 电压模型 42

4.3 感应电机全阶磁链观测模型 43

4.3.1 全阶状态观测器理论基础 43

4.3.2 异步电机状态空间模型 43

4.3.3 模型参考自适应控制原理 46

4.3.4 改善的全阶磁链观测器数学模型 46

4.3.5 电机转速的获取 48

4.4 全阶磁链观测器反馈矩阵的设计 48

4.4.1 转子磁链观测器的复合形式 48

4.4.2 反馈矩阵的设计 50

4.5 仿真及结果分析 51

4.6 本章小结 54

参考文献 54

第5章 基于无速度传感器的感应电机矢量控制方案 55

5.1 引言 55

5.2 无速度传感器矢量控制方案 55

5.3 基于MRAS的矢量控制 56

5.3.1 基于MRAS的全阶磁链观测和速度估算 57

5.3.2 矢量控制算法推导 58

5.3.3 电压空间矢量脉宽调制技术 59

5.3.4 仿真及结果分析 62

5.4 本章小结 64

参考文献 64

第6章 LCL滤波的PWM整流器拓扑结构和数学模型 65

6.1 引言 65

6.2 LCL滤波的电压型PWM整流器拓扑结构 65

6.3 LCL滤波的三相电压型PWM整流器数学模型 66

6.3.1 a-b-c坐标系下的数学模型 66

6.3.2 α-β坐标系下的数学模型 68

6.3.3 d-q坐标系下的数学模型 70

6.4 LCL滤波器阻尼方法研究 73

6.4.1 LCL滤波器无源阻尼方法 74

6.4.2 LCL滤波器有源阻尼方法 74

6.5 本章小结 76

参考文献 76

第7章 基于粒子群算法的LCL滤波器参数设计 78

7.1 引言 78

7.2 LCL滤波器的参数设计原则 78

7.3 LCL滤波器传统的设计方法 81

7.3.1 分布设计法 81

7.3.2 简易设计法 82

7.4 基于粒子群算法的LCL滤波器参数智能优化设计 82

7.5 仿真及结果分析 85

7.6 本章小结 87

参考文献 87

第8章 基于LCL滤波的PWM整流器无阻尼控制 88

8.1 引言 88

8.2 PWM整流器固定开关频率控制概述 88

8.3 基于无阻尼控制的LCL滤波PWM整流方法 90

8.3.1 无阻尼控制原理 90

8.3.2 无阻尼控制策略实现 91

8.4 仿真及结果分析 93

8.4.1 较高直流电压输出时系统仿真 94

8.4.2 正常直流电压输出时系统仿真 97

8.5 本章小结 101

参考文献 101

第9章 基于虚拟磁链的PWM整流器直接功率控制 103

9.1 引言 103

9.2 虚拟磁链的估算 103

9.2.1 磁链概念和估算 103

9.2.2 PWM整流器虚拟磁链的估算 104

9.2.3 基于虚拟磁链的瞬时功率的计算 107

9.3 直接功率控制 108

9.4 基于虚拟磁链的直接功率控制系统的设计与实现 110

9.4.1 基于虚拟磁链的直接功率控制系统结构 110

9.4.2 积分初值问题 112

9.5 仿真及结果分析 116

9.6 本章小结 118

参考文献 119

第10章 基于直流预励磁的矢量控制启动方案 120

10.1 引言 120

10.2 直流预励磁矢量控制启动方法 120

10.2.1 直流预励磁矢量控制中励磁电流及转矩电流分析 121

10.2.2 直流预励磁矢量控制中磁链相角分析 123

10.2.3 传统矢量控制启动和直流预励磁启动的比较 124

10.3 基于矢量控制的直流预励磁启动方案模型 125

10.3.1 直流预励磁控制中励磁电流、转矩电流取值原则 125

10.3.2 直流励磁时间选取原则 126

10.4 仿真及结果分析 126

10.5 本章小结 129

参考文献 129

第11章 基于交流预励磁的矢量控制启动方案 130

11.1 引言 130

11.2 交流预励磁矢量控制启动方法 130

11.2.1 交流预励磁矢量控制中励磁电流及转矩电流分析 132

11.2.2 交流预励磁矢量控制中磁链相角分析 133

11.2.3 传统矢量控制启动和交流预励磁启动的比较 134

11.3 基于矢量控制的交流预励磁启动方案模型 134

11.3.1 交流预励磁控制中励磁电流、转矩电流取值原则 134

11.3.2 交流励磁时间选取原则 135

11.4 仿真及结果分析 135

11.5 本章小结 137

参考文献 138

第12章 基于负载电流前馈的双PWM变频协调控制 139

12.1 引言 139

12.2 双PWM变频系统独立控制存在的问题 139

12.3 负载电流前馈补偿技术的研究 140

12.3.1 负载电流的计算 140

12.3.2 PWM整流器双闭环控制 142

12.3.3 负载电流前馈补偿原理 143

12.4 仿真及结果分析 146

12.5 本章小结 150

参考文献 150

第13章 双PWM变频负载功率前馈协调控制 152

13.1 引言 152

13.2 基于固定开关频率的直接功率控制 152

13.3 基于负载功率前馈的协调控制 154

13.3.1 负载功率前馈补偿原理 154

13.3.2 负载功率前馈协调控制的动态分析 156

13.3.3 负载功率的估算 158

13.4 仿真及结果分析 160

13.5 本章小结 165

参考文献 165