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1 电气传动系统基础 1

1.1 直流调速概述 1

1.1.1 直流电机 1

1.1.2 可控直流电源 3

1.1.3 直流调速系统的调速方式及机械特性 5

1.1.4 生产机械对调速系统的控制要求及调速指标 7

1.2 交流调速概述 8

1.2.1 交流电动机调速的基本类型 8

1.2.2 变频调速的原则 10

1.2.3 变频控制时的电动机运行状态 16

1.2.4 变频器的控制方式 18

1.3 小结 25

习题与思考题 26

2 自动控制系统的设计 27

2.1 自动控制系统的基本控制方式 27

2.1.1 开环控制方式 27

2.1.2 闭环控制方式 28

2.2 自动控制系统的指标 29

2.2.1 对自动控制系统的基本要求 29

2.2.2 自动控制系统的单项性能指标 30

2.3 PID控制器的设计方法 32

2.3.1 PID调节规律 33

2.3.2 数字式PID调节器 37

2.4 数字式PID调节器参数的整定 38

2.4.1 PID整定方法综述 39

2.4.2 工程实验法 40

2.5 小结 42

习题与思考题 43

3 闭环控制的直流调速系统 44

3.1 双闭环直流调速系统的组成 44

3.2 双闭环直流调速系统稳态结构图与参数计算 45

3.2.1 稳态结构图和静特性 45

3.2.2 各变量的稳态工作点和稳态参数计算 47

3.3 双闭环直流调速系统数学模型与动态过程 47

3.3.1 双闭环直流调速系统的动态数学模型 47

3.3.2 双闭环直流调速系统的动态过程分析 48

3.4 双闭环直流调速系统的工程设计 50

3.4.1 调节器的工程设计方法 51

3.4.2 Ⅰ型典型系统 52

3.4.3 Ⅱ型典型系统 57

3.4.4 工程设计中的近似处理 63

3.4.5 双闭环直流调速系统的设计 66

3.5 直流调速系统的数字控制 73

3.5.1 数字控制的特殊问题 74

3.5.2 转速检测的数字化 75

3.5.3 调节器的数字化 79

3.5.4 触发器的数字化 80

3.5.5 数字无环流控制逻辑 81

3.5.6 数字控制软件的实现 82

3.5.7 SIMOREG 6RA70直流数字控制系统 82

3.6 小结 89

习题与思考题 89

4 电压型变频器系统 91

4.1 电压型PWM逆变器的基本工作原理 91

4.1.1 单相电压型PWM逆变器及其控制方法 92

4.1.2 三相电压型PWM逆变器及其控制方法 94

4.2 脉冲宽度调制技术 96

4.2.1 SPWM调制法 96

4.2.2 加入3次谐波的HIPWM调制法 100

4.2.3 规则采样法 101

4.2.4 谐波消除法 106

4.2.5 电流滞环跟踪法 108

4.2.6 电压空间矢量法 109

4.3 电压型变频调速系统 118

4.3.1 PWM变频器控制系统硬件电路 118

4.3.2 SPWM逆变器控制系统 122

4.3.3 SVPWM逆变器控制系统 125

4.4 三电平逆变器 127

4.4.1 三电平逆变器主电路结构 127

4.4.2 三电平逆变器工作原理 129

4.4.3 三电平逆变器空间矢量调制 131

4.5 小结 134

习题与思考题 135

5 异步电动机矢量控制系统 136

5.1 异步电动机在ABC坐标系下的动态数学模型 136

5.1.1 磁链方程式 137

5.1.2 电压方程式 140

5.1.3 转矩方程式 141

5.2 异步电动机空间矢量 143

5.2.1 空间矢量的定义 143

5.2.2 空间矢量的变换 145

5.2.3 异步电动机空间矢量方程式 146

5.3 异步电动机坐标变换 148

5.3.1 坐标变换的意义 148

5.3.2 3相／2相坐标变换的一般公式 149

5.3.3 3相／2相之间的静止变换 151

5.3.4 2相／2相之间的旋转变换 152

5.3.5 3相／2相之间的旋转变换 152

5.3.6 直角坐标系与极坐标系之间的变换 154

5.4 异步电动机在两相坐标系上的数学模型 154

5.4.1 异步电动机在任意两相坐标系上的数学模型 154

5.4.2 异步电动机在两相静止坐标系上的数学模型 156

5.4.3 异步电动机在转子两相旋转坐标系上的数学模型 157

5.4.4 异步电动机在两相同步旋转坐标系上的数学模型 157

5.5 异步电动机的矢量控制 159

5.5.1 矢量控制的基本思想 159

5.5.2 异步电动机的矢量控制原理 160

5.5.3 转子磁链模型 163

5.5.4 异步电动机矢量控制系统 167

5.6 小结 171

习题与思考题 172

6 同步电动机矢量控制系统 173

6.1 引言 173

6.1.1 同步电动机概述 173

6.1.2 同步电动机的变频调速 174

6.2 永磁同步电动机矢量控制系统 175

6.2.1 ABC三相坐标系下的数学模型 176

6.2.2 dq两相坐标系下的数学模型 177

6.3 励磁同步电动机矢量控制系统 178

6.3.1 励磁同步电动机的数学模型 179

6.3.2 转矩、磁链和励磁电流的控制 181

6.3.3 气隙磁链计算方法 183

6.3.4 定子磁链矢量控制方法 186

6.4 凸极励磁同步电动机控制系统 188

6.4.1 凸极励磁同步电动机模型 188

6.4.2 凸极励磁同步电动机的转矩、电流控制 189

6.4.3 系统控制器的设计 189

6.5 小结 194

习题与思考题 194

参考文献 195