绪论 1
第1章 电力传动控制系统的基本结构与组成 3
1.1 电力传动控制系统的基本结构和共性问题 3
1.1.1 电力传动控制系统的组成与分类 3
1.1.2 电力传动控制系统的共性问题 4
1.2 电动机的主要类型与调速方法 4
1.2.1 直流电动机及其调速方法 4
1.2.2 交流电动机及其调速方法 6
1.3 电力电子变流器的结构与类型 8
1.3.1 直流输出变换器 9
1.3.2 交流输出变换器 14
1.4 电力传动控制系统的检测方法 27
1.4.1 直接检测方法 27
1.4.2 信号处理 31
1.4.3 状态观测和参数估计 35
1.5 电力传动控制系统的控制与分析方法 36
1.5.1 电力传动控制系统的要求和指标 36
1.5.2 PID控制器 38
1.5.3 先进控制方法 40
1.5.4 系统分析和仿真 40
本章小结 41
思考题与习题 41
第2章 电力传动系统的模型 43
2.1 直流电动机的模型 43
2.2 统一电机理论模型 44
2.2.1 统一电机理论的基本思路 44
2.2.2 第一种原型电机 45
2.2.3 第二种原型电机 48
2.2.4 由统一电机理论建立的直流电动机模型 49
2.3 交流电动机模型 51
2.4 坐标变换理论 55
2.4.1 线性变换简介 55
2.4.2 坐标变换的原则及约束 56
2.4.3 Park变换 56
2.5 基于统一电机理论的交流电动机建模 60
2.5.1 异步电动机模型变换 60
2.5.2 同步电动机模型 64
2.6 电力电子变流器的建模 66
本章小结 69
思考题与习题 69
第3章 直流传动控制系统 71
3.1 开环直流调速系统的组成与主要问题 71
3.1.1 开环直流调速系统的组成 71
3.1.2 开环直流调速系统的主要问题 71
3.1.3 开环系统的静特性计算 74
3.2 转速闭环直流调速系统 74
3.2.1 转速闭环直流调速系统的组成 74
3.2.2 转速闭环直流调速系统的稳态分析 75
3.2.3 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计 78
3.2.4 比例积分控制规律和无静差调速系统 82
3.3 转速、电流双闭环直流调速系统 84
3.3.1 直流电动机起动的要求及控制策略 84
3.3.2 转速、电流双闭环直流调速系统的结构 85
3.3.3 转速、电流双闭环直流调速系统的稳态分析 85
3.3.4 转速、电流双闭环直流调速系统的动态分析 87
3.3.5 转速和电流两个调节器的作用 89
3.4 直流调速系统的电压与磁场协调控制 90
3.4.1 直流电动机磁场控制的问题 90
3.4.2 直流电动机的电压与磁场协调控制策略 90
3.4.3 电压与磁场协调控制的直流调速系统结构与控制原理 92
3.5 直流调速系统的可逆控制 93
3.5.1 可逆控制的主要问题 93
3.5.2 无环流控制的可逆直流调速系统 97
3.5.3 有环流控制的可逆直流调速系统 101
3.6 直流调速系统的MATLAB仿真 104
本章小结 107
思考题与习题 108
第4章 交流传动控制系统 109
4.1 异步电动机的变压控制系统 109
4.1.1 异步电动机在任意旋转坐标系上的动态等效电路 109
4.1.2 异步电动机的变压控制系统 110
4.1.3 转速反馈闭环控制的异步电动机变压调速系统 112
4.1.4 变压控制在异步电动机软起动中的应用 113
4.2 异步电动机的变压变频控制系统 116
4.2.1 变压变频调速的控制模式及其机械特性 116
4.2.2 转速开环恒压频比控制的调速系统 120
4.2.3 转速闭环恒定子电动势频比控制的调速系统 122
4.2.4 按转子磁场定向的矢量控制系统 123
4.2.5 按定子磁链控制的直接转矩控制系统 129
4.3 绕线转子异步电动机的双馈控制系统 132
4.3.1 绕线转子异步电动机双馈控制的基本原理和运行模式 132
4.3.2 绕线转子异步电动机的次同步转速调速——串级调速系统 134
4.3.3 绕线转子异步电动机的超同步转速调速——双馈调速系统 137
4.4 同步电动机控制系统 139
4.4.1 同步电动机在旋转坐标系的动态等效电路及方程 140
4.4.2 同步电动机按定子磁链定向的矢量控制调速系统 141
4.4.3 永磁同步电动机按转子位置定向的矢量控制系统 144
4.4.4 直流无刷同步电动机控制系统 146
本章小结 149
思考题与习题 149
第5章 电力传动控制系统的分析与设计 151
5.1 电力传动控制系统的性能指标 151
5.1.1 电力传动控制系统的控制要求 151
5.1.2 电力传动控制系统的稳态性能指标 151
5.1.3 电力传动控制系统的动态性能指标 152
5.2 电力传动控制系统的设计方法 153
5.2.1 系统设计的基本原理和方法 153
5.2.2 调节器最佳整定设计法 155
5.2.3 基于典型系统的工程设计方法［1］ 157
5.2.4 数字控制系统的设计方法 163
5.3 基于MATLAB的系统仿真方法 168
5.3.1 MATLAB的Simulink仿真平台 168
5.3.2 电力传动控制系统的MATLAB仿真举例 169
本章小结 175
思考题与习题 176
参考文献 177