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1.1 概述 1

第1章 导论 1

1.2 增量运动中的电动机 2

1.2.1 步进电动机 2

1.2.2 开关磁阻电动机 3

1.2.3 无换向器电动机 5

1.2.4 交流步进同步电动机 6

1.3.1 增量运动控制与电力电子技术 8

1.3.2 正弦波与阶梯波 8

1.3 增量运动的交流控制 8

1.3.3 离散控制与数字控制 9

第2章 步进电动机的步进传动 11

2.1 概述 11

2.2 由定位电磁铁构成的步进电动机 12

2.3 反应式步进电动机 13

2.3.1 多段反应式步进电动机 13

2.3.2 单段反应式步进电动机 17

2.3.3 反应转矩 20

2.3.4 反应式步进电动机的供电方式和转矩星形图 22

2.4.1 结构 26

2.4 两相混合式步进电动机 26

2.4.2 工作原理 29

2.4.3 供电方式 33

2.5 五相混合式步进电动机 36

2.5.1 结构 36

2.5.2 工作原理 36

2.5.3 供电方式 41

2.6 直线步进电动机 45

2.6.1 结构 45

2.6.2 工作原理 46

第3章 同步电动机步进运动的基本特征 50

3.1 概述 50

3.2 圆旋转磁场的离散化 51

3.2.1 三相交流电动机的旋转磁场 51

3.2.2 旋转磁场离散为步进磁场 53

3.2.3 马鞍形直流电流的离散 57

3.2.4 离散波形分析 59

3.3 步进运动的转矩矢量 62

3.3.1 步进运动的矩角特性 62

3.3.2 定位转矩星形图 64

3.4 旋转矢量的解耦 66

3.4.1 矢量分解法 66

3.4.2 三相电动机的矢量变换 69

3.5 同步电动机的步进运动及数学描述 71

3.5.1 反应式同步电动机 71

3.5.2 永磁式同步电动机 84

第4章 交流步进电源 92

4.1 概述 92

4.2.1 步进电动机的直流供电 93

4.2 步进传动的直流供电 93

4.2.2 马鞍形直流供电 94

3.5.3 直流励磁同步电动机 96

4.2.3 普通同步电动机的直流供电 96

4.3 交-直-交电流型变频器 100

4.3.1 工作原理 100

4.3.2 交-直-交步进电源 104

4.4 电流型变频器的多重化 105

4.4.1 多重化技术 105

4.4.2 步进传动的多重化 109

4.5.1 工作原理 110

4.5 交-交变频器 110

4.5.2 由六个三相全控桥构成的变频器 114

4.5.3 由四个三相全控桥构成的变频器 115

4.5.4 由三个三相全控桥构成的变频器 116

4.5.5 双H桥交-交变频器 118

第5章 步进传动的动态计算 125

5.1 概述 125

5.2 步进传动特性的计算 126

5.2.1 步进传动系统的传动比 126

5.2.2 步进传动系统的转速和调速比 128

5.3.1 转矩的折算 130

5.3 步进传动的折算 130

5.3.2 转动惯量的折算 132

5.4 步进传动的静态角误差 136

5.4.1 静态角误差 136

5.4.2 永磁式步进同步电动机的静态角误差 137

5.4.3 反应式步进同步电动机的静态角误差 140

5.4.4 步进电动机的静态角误差 140

5.5 步进传动的动态角误差 141

5.5.1 点动过程 141

5.5.2 突跳过程 145

5.5.3 动态角误差 147

5.5.4 突跳频率的计算 150

5.6 步进传动的基本工作状态 151

5.6.1 静态 151

5.6.2 极限同步状态 153

5.6.3 非极限同步状态 155

5.6.4 过渡状态 156

6.1 概述 159

第6章 同步电动机的步进控制 159

6.2 步进传动的控制特性 161

6.2.1 典型控制特性 161

6.2.2 混合式步进电动机的矩频特性 164

6.3 同步电动机的位置开环控制 169

6.3.1 点动控制 169

6.3.2 恒频控制 173

6.3.3 升降频控制 177

6.3.4 电轴和电齿轮 179

6.4.1 旋转编码器 184

6.4.2 转换角与超前角 184

6.4 同步电动机的位置闭环控制 184

6.4.3 转换角与超前角在闭环控制中的作用 187

6.4.4 采用编码器反馈的闭环点位控制 190

6.4.5 同步电动机伺服系统 193

6.5 同步电动机的矩角直接控制 197

6.5.1 磁动势幅值恒定的矩角控制 197

6.5.2 功率因数为1的矩角控制 201

6.5.3 步进运动的转矩矢量控制 207

6.6 同步电动机的数字控制 210

6.6.1 电压前馈控制 210

6.6.2 位置状态反馈控制 212

第7章 同步电动机步进运动的分析方法 215

7.1 概述 215

7.2 步进运动的状态空间描述 216

7.2.1 转子磁链的状态方程 216

7.2.2 电磁转矩的状态方程 220

7.2.3 电压的状态方程 220

7.3 步进运动的状态关系 221

7.3.1 定子电流与磁链的状态关系 221

7.3.2 电压的状态关系 223

7.4.1 状态空间稳态分析 224

7.4 步进运动的状态空间分析 224

7.4.2 稳定性分析 227

7.5 同步电动机步进运动的电路仿真模型 230

7.5.1 PSPICE及器件的建模 230

7.5.2 同步电动机的电路仿真模型 236

7.5.3 同步电动机步进控制的电路仿真模型 241

7.5.4 模拟计算机运算部件的电路模拟 243

7.6 步进运动的谐波分析与抑制 246

7.6.1 电流谐波的傅里叶分析 246

7.6.2 谐波的抑制与消除对策 248

8.1 概述 251

第8章 电动机参数对同步电动机步进运动的动态影响 251

8.2 同步电动机参数的辨识 252

8.2.1 直流衰减法中参数的辨识 252

8.2.2 同步电动机参数的计算 253

8.2.3 基于微机的参数测定 256

8.3 电动机参数对步进运动特性的影响 258

8.3.1 动态分析基础 258

8.3.2 定子电阻对步进特性的影响 261

8.3.3 转子电阻对步进特性的影响 262

8.3.4 电枢反应电感对步进特性的影响 265

8.3.5 漏感对步进特性的影响 272

8.4 电动机结构对步进运动特性的影响 273

8.4.1 同步电动机转子结构特性分析 273

8.4.2 步进运动中凸极的作用 274

8.4.3 步进运动中阻尼绕组的作用 276

第9章 交流步进控制的应用 278

9.1 概述 278

9.2 基于步进磁场的步进电动机设计 279

9.2.1 伯格五相步进电动机的改进 279

9.2.2 他励减速式步进同步电动机 285

9.3 步进控制的大功率晶体管PWM变频器 296

9.3.1 实用型PWM变频器 296

9.3.2 开关模式及步进控制 299

9.3.3 变频器及步进系统特性 304

9.4 同步电动机电齿轮在异步恒延伸轧制中的应用 306

9.4.1 异步恒延伸轧制对S辊传动电动机的要求 306

9.4.2 同步电动机电齿轮控制系统 308

9.4.3 同步电动机电齿轮的实现 313

参考文献 315