緒論/001



0.1電力傳動的發展概況001



0.2電力傳動的分類和應用002



0.2.1直流傳動繫統的應用002



0.2.2交流傳動繫統的應用003



0.3本書的主要內容003



第1篇電力傳動基礎



第1章直流電動機傳動基礎/005



1.1電力傳動繫統的運動學基礎005



1.1.1電力傳動繫統的運動方程005



1.1.2工作機構各物理量的折算006



1.1.3生產機械的負載轉矩特性008



1.2他勵直流電動機的機械特性010



1.2.1機械特性方程011



1.2.2固有機械特性與人為機械特性012



1.2.3機械特性的繪制014



1.2.4電力傳動繫統穩定運行的要求015



1.3他勵直流電動機的啟動017



1.3.1啟動方法017



1.3.2串電阻啟動的各級電阻計算018



1.3.3造成他勵直流電動機啟動延緩的原因及應對措施021



1.4他勵直流電動機的制動022



1.4.1能耗制動022



1.4.2反接制動024



1.4.3回饋制動026



1.5他勵直流電動機的調速027



1.5.1調速指標028



1.5.2三種調速方式原理及技術分析030



1.5.3調速方法的轉矩特性及其與負載的配合033



習題034



第2章交流電動機傳動基礎/036



2.1異步電動機的機械特性和穩態運行036



2.1.1異步電動機穩態數學模型036



2.1.2異步電動機的機械特性037



2.1.3異步電動機的功率關繫038



2.1.4異步電動機的穩態運行039



2.2異步電動機的調速042



2.2.1異步電動機調壓調速043



2.2.2繞線式異步電動機轉子回路串電阻調速044



2.2.3籠式三相異步電動機變極對數調速045



2.2.4異步電動機轉差離合器調速046



2.3同步電動機的穩態數學模型與傳動基礎047



2.3.1同步電動機的轉矩角特性047



2.3.2同步電動機的穩態運行049



2.3.3同步電動機的啟動050



2.3.4同步電動機的調速050



習題050



第3章電力傳動中的電力電子技術/051



3.1晶閘管相控整流器051



3.1.1負載電流連續時V-M繫統的機械特性051



3.1.2負載電流斷續時V-M繫統的機械特性052



3.1.3電流斷續的不利影響及其抑制方法053



3.1.4V-M繫統的多像限運行054



3.1.5晶閘管觸發和整流裝置的放大繫數和傳遞函數055



3.2直流PWM斬波器057



3.2.1兩像限PWM斬波器057



3.2.2H型四像限PWM斬波器060



3.2.3電能回饋與泵升電壓的限制063



3.2.4直流脈寬調速繫統的機械特性及多像限運行064



3.2.5直流PWM斬波器的數學模型067



3.3交流變頻器的電路結構067



3.3.1交-直-交變頻器068



3.3.2交-交變頻器071



3.4交流變頻器的脈寬調制技術073



3.4.1三相電壓型逆變器的PWM技術073



3.4.2三相電流型逆變器的PWM技術082



3.4.3多電平逆變器的PWM技術083



習題085



第4章轉速測量基礎/087



4.1模擬測速087



4.1.1直流測速發電機087



4.1.2交流測速發電機088



4.2數字測速089



4.2.1數字轉速傳感器090



4.2.2數字測速方法092



4.2.3數字濾波095



習題096



第2篇直流調速繫統



第5章閉環控制的直流調速繫統/097



5.1轉速單閉環調速繫統的分析與設計097



5.1.1開環調速繫統存在的問題098



5.1.2閉環調速繫統組成及其靜特性098



5.1.3閉環靜特性與開環機械特性的對比100



5.1.4轉速單閉環調速繫統的動態穩定性分析102



5.1.5轉速負反饋單閉環調速繫統的限流保護107



5.2反饋控制規律和無靜差轉速單閉環直流調速繫統109



5.2.1反饋控制規律109



5.2.2積分控制規律111



5.2.3比例積分控制規律113



5.2.4無靜差轉速單閉環直流調速繫統115



5.3轉速電流雙閉環直流調速繫統的構成及穩態分析117



5.3.1轉速電流雙閉環調速繫統的構成117



5.3.2轉速電流雙閉環調速繫統的穩態分析119



5.4轉速電流雙閉環直流調速繫統的動態特性分析121



5.4.1啟動過程121



5.4.2抗擾性能的定性分析124



5.4.3轉速調節器和電流調節器的作用125



習題125



第6章調節器的工程設計法及其在直流調速繫統中的應用/127



6.1控制繫統動態校正的基本要求和動態性能指標127



6.1.1控制繫統動態校正的基本要求127



6.1.2控制繫統的動態性能指標128



6.2調節器的工程設計法130



6.2.1工程設計法的基本流程130



6.2.2典型繫統及其性能指標與參數的關繫131



6.2.3非典型繫統的典型化140



6.3工程設計法在轉速電流雙閉環直流調速繫統中的應用144



6.3.1電流環設計145



6.3.2轉速環設計148



6.3.3飽和非線性條件下轉速超調量的計算152



6.4轉速微分負反饋控制155



6.4.1帶轉速微分負反饋的雙閉環調速繫統的基本結構和工作原理156



6.4.2退飽和時間和退飽和轉速158



6.4.3帶轉速微分負反饋的雙閉環調速繫統的動態抗擾性能159



習題160



第7章可逆晶閘管-電動機直流調速繫統/161



7.1可逆晶閘管-電動機 (V-M) 直流調速繫統組成及工作模式分析161



7.1.1可逆晶閘管-電動機直流調速繫統的組成161



7.1.2可逆晶閘管-電動機直流調速繫統的工作模式分析162



7.2可逆V-M直流調速繫統的環流分析及有環流控制方式163



7.2.1環流的抑制原理164



7.2.2α=β配合控制的有環流可逆直流調速繫統166



7.3可逆V-M直流調速繫統的無環流控制方式169



7.3.1邏輯控制無環流可逆調速繫統的基本結構169



7.3.2無環流邏輯控制環節170



習題171



第3篇交流調速繫統



第8章標量控制的異步電動機變壓變頻調速繫統/172



8.1異步電動機電壓-頻率協調控制的基本原理172



8.1.1基頻以下調速173



8.1.2基頻以上調速173



8.2異步電動機電壓-頻率協調控制時的機械特性173



8.2.1基頻以下電壓-頻率協調控制時的機械特性174



8.2.2基頻以上電壓-頻率協調控制時的機械特性176



8.3異步電動機轉速開環恆壓頻比控制的繫統實現及調速性能分析177



8.3.1基於電壓型變頻器的繫統實現177



8.3.2基於電流型變頻器的繫統實現178



8.3.3調速性能分析179



8.4轉差頻率控制的異步電動機變壓變頻調速繫統179



8.4.1轉差頻率控制的基本原理180



8.4.2基於恆Eg/ω1控制的轉差頻率控制繫統181



8.4.3基於恆勵磁電流控制的轉差頻率控制繫統182



8.4.4轉差頻率控制繫統的性能分析184



8.4.5轉差頻率的計算185



8.4.6轉差頻率控制的特點186



習題186



第9章高動態性能的異步電動機變壓變頻調速繫統/188



9.1異步電動機的三相動態數學模型及其性質188



9.1.1異步電動機三相動態數學模型188



9.1.2異步電動機數學模型的性質192



9.2坐標變換193



9.2.1三相坐標繫到兩相坐標繫的變換(3/2)193



9.2.2兩相靜止坐標繫到兩相旋轉坐標繫的變換(2s/2r)196



9.2.3三相靜止坐標繫到兩相旋轉坐標繫的變換(3s/2r)197



9.2.4直角坐標-極坐標變換 (K/P變換)198



9.3三相異步電動機在兩相坐標繫上的數學模型198



9.3.1異步電動機在兩相靜止坐標繫上的數學模型198



9.3.2異步電動機在兩相旋轉坐標繫上的數學模型200



9.3.3異步電動機在兩相坐標繫上的狀態方程201



9.4異步電動機磁鏈與轉速的估計205



9.4.1磁鏈的估計205



9.4.2轉速的估計207



9.5按轉子磁鏈定向的矢量控制繫統209



9.5.1按轉子磁鏈定向的異步電動機數學模型209



9.5.2矢量控制基本原理210



9.5.3電流跟蹤控制的實現方法211



9.5.4磁鏈閉環的直接矢量控制212



9.5.5磁鏈開環的間接矢量控制214



9.5.6電流型變頻器的矢量控制215



9.5.7矢量控制繫統的性能分析216



9.6按定子磁鏈控制的直接轉矩控制繫統216



9.6.1直接轉矩控制的基本原理216



9.6.2定子電壓空間矢量的控制作用217



9.6.3基於定子磁鏈控制的直接轉矩控制繫統218



9.6.4直接轉矩控制繫統的性能分析220



習題221



第10章繞線異步電動機轉差功率回饋型調速繫統/222



10.1串級調速繫統的基本原理222



10.1.1繞線異步電動機轉子附加電動勢的作用222



10.1.2電氣串級調速繫統的工作原理223



10.1.3串級調速繫統的啟動和停車225



10.2串級調速繫統的機械特性及其雙閉環控制原理226



10.2.1異步電動機串級調速時的轉子整流電路226



10.2.2串級調速繫統的轉速特性227



10.2.3串級調速繫統的電磁轉矩229



10.3串級調速繫統的技術經濟指標及工程設計231



10.3.1串級調速繫統的效率231



10.3.2串級調速繫統的功率因數233



10.3.3串級調速繫統的工程設計233



10.4雙饋調速繫統的基本結構和工作原理235



10.4.1雙饋調速繫統的基本結構235



10.4.2雙饋調速繫統的運行模式分析236



10.5雙饋調速繫統的矢量控制239



10.5.1同步旋轉坐標繫下雙饋調速繫統的功率關繫239



10.5.2定子磁鏈定向下的矢量控制240



10.5.3雙饋調速繫統轉子側變流器的控制結構圖241



10.5.4雙饋調速繫統網側變流器的控制結構圖242



10.5.5雙饋電機在風力發電中的應用243



習題245



第11章同步電動機變壓變頻調速繫統/246



11.1同步電動機的調速方法246



11.1.1他控變頻調速繫統246



11.1.2自控變頻調速繫統247



11.2電勵磁同步電動機的自控變頻調速繫統248



11.2.1電勵磁同步電動機變頻器的結構及基本工作原理248



11.2.2電勵磁同步電動機變頻器的動態數學模型251



11.2.3電勵磁同步電動機變頻器的矢量控制繫統254



11.3永磁同步電動機的自控變頻調速繫統258



11.3.1無刷直流電動機的自控變頻調速繫統259



11.3.2正弦波永磁同步電動機的自控變頻調速繫統264



習題267



附錄直流脈寬調速繫統的CDIO三級項目教學培養方案/268



參考文獻/272