目錄
前言
第1 章 直流電機拖動繫統的仿真與實驗 1
1.1 直流電機拖動繫統的仿真 1
1.1.1 直流電機的數學模型 1
1.1.2 直流電機電樞回路串電阻三級起動的仿真 8
1.1.3 兩像限單相晶閘管整流器直流電機拖動繫統的仿真 16
1.1.4 帶剎車制動的單相整流器直流電機拖動繫統的仿真 31
1.1.5 四像限單相整流器直流電機拖動繫統的仿真 41
1.1.6 兩像限三相整流器直流電機拖動繫統的仿真 53
1.1.7 四像限三相整流器直流電機拖動繫統的仿真 57
1.1.8 無環流四像限三相整流器直流電機拖動繫統的仿真 61
1.1.9 單像限buck 變換器直流電機拖動繫統的仿真 66
1.1.10 兩像限電流可逆變換器直流電機拖動繫統的仿真 71
1.1.11 四像限H 橋直流電機拖動繫統的仿真 76
1.1.12 直流電機拖動繫統的參數計算 81
1.2 直流電機拖動繫統的實驗 85
1.2.1 有刷直流電機雙閉環PWM 控制繫統的DSP 編程實驗 85
1.2.2 雙閉環晶閘管不可逆直流調速繫統的實驗 90
1.2.3 邏輯無環流可逆直流調速繫統的實驗 94
1.2.4 雙閉環可逆直流脈寬調速繫統的實驗 98
第2 章 異步電機拖動繫統的仿真與實驗 104
2.1 變壓變頻異步電機拖動繫統的仿真 104
2.1.1 變壓變頻的原理 104
2.1.2 變壓變頻異步電機拖動繫統的仿真分析 110
2.2 空間矢量脈寬調制異步電機拖動繫統的仿真 112
2.2.1 空間矢量脈寬調制（SVPWM）的原理 112
2.2.2 空間矢量脈寬調制（SVPWM）異步電機拖動繫統的仿真分析 118
2.3 磁鏈定向控制（FOC）的異步電機拖動繫統的仿真 124
2.3.1 磁鏈定向控制（FOC）的原理 124
2.3.2 磁鏈定向控制（FOC）異步電機拖動繫統的仿真分析 129
2.4 直接轉矩控制的異步電機拖動繫統的仿真 134
2.4.1 直接轉矩控制（DTC）的原理 134
2.4.2 直接轉矩控制（DTC）的異步電機拖動繫統的仿真分析 140
2.5 單相異步電機拖動繫統的仿真 144
2.5.1 單相異步電機的數學模型 144
2.5.2 單相異步電機二次繞組電壓控制繫統的仿真分析 147
2.5.3 磁鏈定向控制（FOC）的單相異步電機拖動繫統的仿真分析 149
2.6 異步電機的參數計算 152
2.7 異步電機自動拖動繫統的實驗 157
2.7.1 雙閉環三相異步電機調壓調速繫統實驗 157
2.7.2 磁鏈定向控制（FOC）的異步電機拖動繫統的DSP 編程實驗 161
第3 章 無刷直流電機拖動繫統的仿真與實驗 173
3.1 無刷直流電機的結構與數學模型 173
3.1.1 無刷直流電機的結構 173
3.1.2 無刷直流電機的數學模型 179
3.2 無刷直流電機拖動繫統的仿真 180
3.2.1 無刷直流電機變直流母線電壓的六步法仿真分析 180
3.2.2 無刷直流電機速度閉環控制的仿真分析 184
3.3 無刷直流電機拖動繫統的實驗 190
第4 章 同步電機拖動繫統的仿真與實驗 195
4.1 同步電機及其拖動繫統的仿真 195
4.1.1 同步電機的結構 195
4.1.2 同步電機的數學模型 196
4.1.3 同步發電機的仿真分析 200
4.1.4 同步發電機的短路故障仿真分析 203
4.1.5 同步電機的雙PWM 定子磁場定向的矢量控制仿真分析 205
4.2 永磁同步電機及其拖動繫統的仿真 209
4.2.1 三相永磁同步電機的數學模型 209
4.2.2 五相永磁同步電機的數學模型 211
4.2.3 三相永磁同步電機的速度閉環控制的仿真分析 212
4.2.4 三相永磁同步電機的磁場定向矢量控制仿真分析 214
4.2.5 三相與五相永磁同步電機的斷相仿真分析 217
4.3 永磁同步電機拖動繫統的實驗 221
第5 章 步進電機拖動繫統的仿真與實驗 230
5.1 步進電機的分類與工作原理 230
5.1.1 步進電機的分類 230
5.1.2 步進電機的工作原理 231
5.1.3 永磁式步進電機 233
5.1.4 混合式步進電機 234
5.2 步進電機拖動繫統的仿真 236
5.2.1 步進電機的仿真模型 236
5.2.2 混合式步進電機拖動繫統的仿真分析 238
5.3 步進電機拖動繫統的實驗 242
第6 章 開關磁阻電機拖動繫統的仿真與實驗 245
6.1 開關磁阻電機的結構和工作原理 245
6.1.1 開關磁阻電機的結構 245
6.1.2 開關磁阻電機的工作原理 246
6.1.3 開關磁阻電機的基本方程 247
6.2 開關磁阻電機拖動繫統的基本控制方式 248
6.2.1 角度控制方式 249
6.2.2 電流斬波方式 250
6.2.3 電壓斬波PWM 控制方式 251
6.2.4 組合控制方式 252
6.2.5 繫統控制方式及控制策略的確定 253
6.3 開關磁阻電機拖動繫統的仿真 254
6.3.1 開關磁阻電機的仿真模型 254
6.3.2 開關磁阻電機拖動繫統的仿真分析 255
6.4 開關磁阻電機拖動繫統的實驗 261
參考文獻 263

前言
本書是一本實踐性和應用性很強的教材，它綜合了電機拖動基礎、自動控制理論、DSP 原理與應用等多學科的知識。現代計算機仿真技術為電力拖動自動控制繫統的分析提供了嶄新的方法，可以使電力拖動自動控制繫統的設計變得更加容易和有效，也是學習電力拖動自動控制繫統的重要手段。
仿真不受硬件設備條件的限制，當讀者掌握了仿真的方法，在電機拖動方面有一些想法和靈感時，馬上可以通過仿真來驗證。仿真適合於原理性驗證，比較快速。當仿真通過以後，可以進行硬件實驗。仿真與硬件實驗相結合，加深讀者對電力拖動繫統的理解，激發讀者對電力拖動繫統的興趣，提高讀者的創新能力，提高電氣工程產品研發的效率。
本書繫統地講述了電力拖動自動控制繫統的仿真和實驗，是電力拖動自動控制繫統的重要補充，可作為電力拖動自動控制繫統仿真與實驗課程的配套教材，也可以作為電力拖動自動控制繫統課程設計和電氣工程及其自動化專業畢業設計的參考書。讀者通過對仿真與實驗的學習，提高電氣工程應用能力，以滿足企業對高層次應用型人纔的需要。
本書在應用型本科的建設方面將起到積極的推動作用。
全書共分6 章，詳細講述了直流電機、異步電機、同步電機、步進電機、開關磁阻電機拖動繫統的仿真與實驗，並對仿真和實驗案例進行了詳細分析，以饗讀者。由於仿真軟件為MATLAB 軟件中文版，其中文版沒有完全漢化，DSP 開發軟件為英文版，因此書中采用了部分英文圖，並對英文圖進行了解釋。為方便讀者閱讀和理解，書中部分框圖譯成了中文形式。
上海理工大學機械工程學院電氣工程繫李正博士撰寫了第1～4 章，馬立新教授撰寫了第5、6 章。
由於作者水平所限，書中難免還有不當之處，歡迎廣大讀者批評指正。
作 者
2021 年10 月