交流调速系统 第3版PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1交流调速系统的发展和应用 1

1.2交流调速系统的基本类型 2

1.2.1异步电动机调速系统的基本类型 2

1.2.2同步电动机调速系统的基本类型 3

1.3现代交流调速的技术基础 3

第2章 异步电动机转差功率消耗型调速系统 5

2.1异步电动机恒频变压调速系统 5

2.1.1异步电动机恒频变压调速电路 5

2.1.2异步电动机改变电压时的机械特性 6

2.1.3闭环控制的恒频变压调速系统及其静特性 8

2.2异步电动机恒频变压调速时的转差功率损耗分析 9

2.3变压控制在软起动器和轻载减压节能运行中的应用 11

2.3.1轻载减压节能运行 12

2.3.2软起动器 13

第3章 异步电动机变压变频调速原理和按稳态模型控制的转差功率不变型调速系统 15

3.1异步电动机变压变频调速的基本控制方式 15

3.1.1基频以下调速 15

3.1.2基频以上调速 16

3.2异步电动机电压-频率协调控制时的稳态特性 17

3.2.1异步电动机的稳态等效电路和感应电动势 17

3.2.2恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性 17

3.2.3基频以下电压-频率协调控制时的机械特性 18

3.2.4基频以上恒压变频控制时的机械特性 21

3.3笼型异步电动机恒压频比控制的调速系统 22

3.3.1转速开环恒压频比控制调速系统的构成 22

3.3.2转速开环恒压频比控制调速系统的控制作用 24

3.4转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统 25

3.4.1转差频率控制的基本概念 25

3.4.2基于异步电动机稳态模型的转差频率控制规律 25

3.4.3转差频率控制的变压变频调速系统 26

第4章 静止式变压变频器和PWM控制技术 28

4.1静止式变压变频器的主要类型 28

4.1.1交-直-交和交-交变压变频器 28

4.1.2电压源型和电流源型逆变器 31

4.1.3 180°导通型和120°导通型逆变器 32

4.2六拍交-直-交变频器输出电压的谐波分析 36

4.2.1谐波分析 36

4.2.2变频器输出谐波对异步电动机工作的影响 38

4.3正弦波脉宽调制（SPWM）控制技术 41

4.3.1基本思想 41

4.3.2正弦波脉宽调制原理 42

4.3.3 SPWM波的基波电压 45

4.3.4脉宽调制的制约条件 47

4.3.5同步调制与异步调制 48

4.3.6 SPWM波的实现 50

4.3.7 SPWM变压变频器的输出谐波分析 53

4.4消除指定次数谐波的PWM （SHEPWM）控制技术 56

4.5电流滞环跟踪PWM （CHBPWM）控制技术 57

4.6电压空间矢量PWM （SVPWM）控制技术 61

4.6.1电压空间矢量 61

4.6.2电压空间矢量与磁链空间矢量的关系 64

4.6.3六拍阶梯波逆变器供电时异步电动机的基本电压矢量 64

4.6.4六拍阶梯波逆变器供电时异步电动机的旋转磁场 67

4.6.5期望电压空间矢量的形成 69

4.6.6 SVPWM的实现方法 71

4.6.7 SVPWM控制时的电动机定子磁链 72

4.6.8 SVPWM控制时逆变器的输出电压 74

4.7桥臂器件开关死区对PWM变压变频器工作的影响 76

4.7.1死区及其对变压变频器输出波形的影响 76

4.7.2死区对变压变频器输出电压的影响 77

第5章 中压大功率变频技术 79

5.1中压大功率变频技术的各种方案 79

5.2三电平逆变器 80

5.2.1工作原理 80

5.2.2中性点箝位型逆变器工作状态的切换 82

5.2.3中性点箝位型逆变器的输出电压波形 83

5.2.4中性点箝位型逆变器的特点 85

5.2.5三电平逆变器的控制策略 86

5.3单元串联式多电平PWM变频器 90

5.3.1单元串联式多电平变频器的工作原理 90

5.3.2变频器整流电路的多重化连接 92

5.3.3多电平移相式PWM控制 95

第6章 异步电动机的动态数学模型和坐标变换 98

6.1异步电动机动态数学模型的性质 98

6.2三相异步电动机的多变量非线性动态数学模型 99

6.2.1电压方程式 100

6.2.2磁链方程式 100

6.2.3转矩方程式 103

6.2.4电气传动系统的运动方程式 104

6.2.5三相异步电动机的动态数学模型 104

6.3坐标变换和变换矩阵 105

6.3.1坐标变换的原则和基本思路 105

6.3.2三相-两相变换（3/2变换） 107

6.3.3两相-两相旋转变换（2s/2r变换） 108

6.3.4直角坐标-极坐标变换（K/P变换） 109

6.4三相异步电动机在两相正交坐标系上的动态数学模型 110

6.4.1异步电动机在静止两相正交坐标系（αβ坐标系）上的动态数学模型 110

6.4.2异步电动机在两相同步旋转坐标系（dq坐标系）上的动态数学模型 112

6.5三相异步电动机在两相坐标系上的状态方程式 114

6.5.1ω-ψr-is状态方程式 114

6.5.2ω-ψs-is状态方程式 116

第7章 异步电动机按动态模型控制的高性能调速系统 117

7.1矢量控制系统的发展历史和基本思路 117

7.2按转子磁链定向的矢量控制方程式及其解耦控制 119

7.3转子磁链模型 121

7.3.1计算转子磁链的电流模型 122

7.3.2计算转子磁链的电压模型 124

7.3.3电压模型与电流模型的选择和切换 125

7.4转速、磁链闭环控制的矢量控制系统——直接矢量控制系统 125

7.4.1带磁链除法环节和电流内环的直接矢量控制系统 125

7.4.2带转矩内环的直接矢量控制系统 126

7.5磁链开环转差型矢量控制系统——间接矢量控制系统 127

7.6异步电动机按定子磁链砰-砰控制的直接转矩控制系统 129

7.6.1直接转矩控制系统的发展历史和基本特点 129

7.6.2定子磁链和转矩反馈模型 130

7.6.3定子电压矢量开关状态的选择 131

7.6.4直接转矩控制系统与矢量控制系统的比较 133

7.6.5改善直接转矩控制系统性能的方案 135

第8章 异步电机转差功率馈送型控制系统——绕线转子异步电机双馈控制和串级调速 137

8.1绕线转子异步电机双馈时的转子回路 137

8.1.1异步电机转子回路附加电动势的作用 138

8.1.2转子回路的电力变流单元 139

8.2异步电机双馈控制的五种工况 140

8.2.1次同步转速电动状态 140

8.2.2反转倒拉制动状态 141

8.2.3超同步转速回馈制动状态 141

8.2.4超同步转速电动状态 142

8.2.5次同步转速回馈制动状态 142

8.3绕线转子异步电动机串级调速系统 143

8.3.1电气串级调速系统的组成 143

8.3.2串级调速系统的起动、调速与停车 144

8.3.3异步电动机串级调速机械特性的特征 146

8.3.4串级调速装置的电压和功率 148

8.3.5串级调速系统的效率和功率因数 149

8.3.6其他类型的串级调速系统 151

8.3.7串级调速系统的双闭环控制 153

8.4绕线转子异步电机双馈控制技术 153

8.4.1双馈控制的工况与应用 153

8.4.2双馈工作用的AC/DC双向PWM变流器 155

第9章 无速度传感器的高性能异步电动机调速系统 159

9.1开环计算角速度——基于电动机数学模型计算转子角速度或角转差 159

9.1.1利用转子电动势计算同步角速度后求得转子角速度 160

9.1.2利用转矩计算转差角速度后求得转子角速度 163

9.2闭环构造角速度——基于闭环控制作用构造角速度信号 163

9.2.1比较定子电流转矩分量用PI闭环控制构造角速度 164

9.2.2比较电磁转矩用PI闭环控制构造角速度 165

9.2.3比较转子磁链的电压、电流模型用PI闭环控制构造角速度 165

9.2.4比较定子电压用PI闭环控制构造角速度 166

9.2.5比较定子电流用PI闭环控制构造角速度 167

9.2.6基于模型参考自适应系统用PI闭环控制构造角速度 167

9.3特征信号处理——利用电动机结构上的特征产生角速度信号 169

9.3.1检测转子齿谐波磁场的感应电动势产生角速度信号 169

9.3.2注入高频信号获取角速度信号 170

第10章 同步电动机调速系统 171

10.1同步电动机的特点和类型 171

10.2转速开环恒压频比控制的同步电动机群调速系统 172

10.3直流励磁同步电动机调速系统 173

10.3.1负载换相交-直-交电流型变频直流励磁同步电动机调速系统 173

10.3.2交-交变压变频器供电的大功率低速直流励磁同步电动机调速系统 173

10.3.3按气隙磁场定向的同步电动机矢量控制系统 174

10.3.4直流励磁同步电动机的多变量动态数学模型 178

10.3.5交-直-交电压源型变频器供电的直流励磁同步电动机调速系统 180

10.4永磁同步电动机调速系统 181

10.4.1梯形波永磁同步电动机（无刷直流电动机）调速系统 182

10.4.2正弦波永磁同步电动机调速系统 185

参考文献 188