電氣傳動控制技術：高等（簡體書）

《普通高等教育"十二五"規劃教材:電氣傳動控制技術》內容深入淺出、通俗易懂，非常適合作為自動化和電氣工程類專業的本科生與研究生教材，對企業相關專業的工程技術人員也有參考價值。

1 電氣傳動系統基礎
1.1 直流調速概述
1.1.1 直流電機
1.1.2 可控直流電源
1.1.3 直流調速系統的調速方式及機械特性
1.1.4 生產機械對調速系統的控制要求及調速指標
1.2 交流調速概述
1.2.1 交流電動機調速的基本類型
1.2.2 變頻調速的原則
1.2.3 變頻控制時的電動機運行狀態
1.2.4 變頻器的控制方式
1.3 小結
習題與思考題

2 自動控制系統的設計
2.1 自動控制系統的基本控制方式
2.1.1 開環控制方式
2.1.2 閉環控制方式
2.2 自動控制系統的指標
2.2.1 對自動控制系統的基本要求
2.2.2 自動控制系統的單項性能指標
2.3 PID控制器的設計方法
2.3.1 PID調節規律
2.3.2 數字式PID調節器
2.4 數字式PID調節器參數的整定
2.4.1 PID整定方法綜述
2.4.2 工程實驗法
2.5 小結
習題與思考題

3 閉環控制的直流調速系統
3.1 雙閉環直流調速系統的組成
3.2 雙閉環直流調速系統穩態結構圖與參數計算
3.2.1 穩態結構圖和靜特性
3.2.2 各變量的穩態工作點和穩態參數計算
3.3 雙閉環直流調速系統數學模型與動態過程
3.3.1 雙閉環直流調速系統的動態數學模型
3.3.2 雙閉環直流調速系統的動態過程分析
3.4 雙閉環直流調速系統的工程設計
3.4.1 調節器的工程設計方法
3.4.2 I型典型系統
3.4.3 II型典型系統
3.4.4 工程設計中的近似處理
3.4.5 雙閉環直流調速系統的設計
3.5 直流調速系統的數字控制
3.5.1 數字控制的特殊問題
3.5.2 轉速檢測的數字化
3.5.3 調節器的數字化
3.5.4 觸發器數字化
3.5.5 數字無環流控制邏輯
3.5.6 數字控制軟件的實現
3.5.7 SIMOREG 6RA70直流數字控制系統
3.6 小結
習題與思考題

4 電壓型變頻器系統
4.1 電壓型PWM逆變器的基本工作原理
4.1.1 單相電壓型PWM逆變器及其控制方法
4.1.2 三相電壓型PWM逆變器及其控制方法
4.2 脈衝寬度調製技術
4.2.1 SPWM調製法
4.2.2 加入3次諧波的HIPWM調製法
4.2.3 規則採樣法
4.2.4 諧波消除法
4.2.5 電流滯環跟蹤法
4.2.6 電壓空間矢量法
4.3 電壓型變頻調速系統
4.3.1 PWM變頻器控制系統硬件電路
4.3.2 SPWM逆變器控制系統
4.3.3 SVPWM逆變器控制系統
4.4 三電平逆變器
4.4.1 三電平逆變器主電路結構
4.4.2 三電平逆變器工作原理
4.4.3 三電平逆變器空間矢量調製
4.5 小結
習題與思考題

5 異步電動機矢量控制系統
5.1 異步電動機在ABC坐標系下的動態數學模型
5.1.1 磁鏈方程式
5.1.2 電壓方程式
5.1.3 轉矩方程式
5.2 異步電動機空間矢量
5.2.1 空間矢量的定義
5.2.2 空間矢量的變換
5.2.3 異步電動機空間矢量方程式
5.3 異步電動機坐標變換
5.3.1 坐標變換的意義
5.3.2 3相/2相坐標變換的一般公式
5.3.3 3相/2相之間的靜止變換
5.3.4 2相/2相之間的旋轉變換
5.3.5 3相/2相之間的旋轉變換
5.3.6 直角坐標系與極坐標系之間的變換
5.4 異步電動機在兩相坐標系上的數學模型
5.4.1 異步電動機在任意兩相坐標系上的數學模型
5.4.2 異步電動機在兩相靜止坐標系上的數學模型
5.4.3 異步電動機在轉子兩相旋轉坐標系上的數學模型
5.4.4 異步電動機在兩相同步旋轉坐標系上的數學模型
5.5 異步電動機的矢量控制
5.5.1 矢量控制的基本思想
5.5.2 異步電動機的矢量控制原理
5.5.3 轉子磁鏈模型計算
5.5.4 異步電動機矢量控制系統
5.6 小結
習題與思考題

6 同步電動機矢量控制系統
6.1 引言
6.1.1 同步電動機概述
6.1.2 同步電動機的變頻調速
6.2 永磁同步電動機矢量控制系統
6.2.1 ABC三相坐標系下的數學模型
6.2.2 dq兩相坐標系下的數學模型
6.3 勵磁同步電動機矢量控制系統
6.3.1 勵磁同步電動機的數學模型
6.3.2 轉矩、磁鏈和勵磁電流的控制
6.3.3 氣隙磁鏈計算方法
6.3.4 定子磁鏈矢量控制方法
6.4 凸極勵磁同步電動機控制系統
6.4.1 凸極勵磁同步電動機模型
6.4.2 凸極勵磁同步電動機的轉矩、電流控制
6.4.3 系統控制器的設計
6.5 小結
習題與思考題

其中主磁極是產生直流電機氣隙磁場的主要部件，由永磁體或帶有直流勵磁繞組的疊片鐵芯構成。直流電機的轉子則由電樞、換向器（又稱整流子）和轉軸等部件構成，其中電樞由電樞鐵芯和電樞繞組兩部分組成。電樞鐵芯由硅鋼片疊成，在其外圓處均勻分布著齒槽，電樞繞組則嵌置于這些槽中。換向器是一種機械整流部件，由換向片疊成圓筒形后，利用金屬夾件或塑料緊固成型為一個整體，各換向片間互相絕緣。換向器的質量對運行可靠性有很大影響。
1.1.1.2直流電機的分類
直流電機的勵磁方式是指對勵磁繞組如何供電以產生勵磁磁通勢而建立主磁場的問題。根據勵磁方式的不同，直流電機可分為下列幾種類型，如圖1—2所示。
（1）他勵直流電機。勵磁繞組與電樞繞組無連接關系，而由其他直流電源對勵磁繞組供電的直流電機稱為他勵直流電機，接線如圖1—2（a）所示。圖中M表示電動機，若為發電機，則用G表示。永磁直流電機也可看做他勵直流電機。
（2）并勵直流電機。并勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組相并聯，接線如圖1—2（b）所示。對于并勵發電機來說，其通過電機本身發出來的端電壓為勵磁繞組供電；對于并勵電動機來說，勵磁繞組與電樞共用同一電源，從性能上講與他勵直流電動機相同。
（3）串勵直流電機。串勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組串聯后，再接于直流電源，接線如圖1—2（c）所示。這種直流電機的勵磁電流就是電樞電流。
（4）復勵直流電機。復勵直流電機有并勵和串勵兩個勵磁繞組，接線如圖1—2（d）所示。串勵繞組產生的磁通勢與并勵繞組產生的磁通勢方向相同時稱為積復勵。若兩個磁通勢方向相反，則稱為差復勵。
不同勵磁方式的直流電機有著不同的特性。一般情況下，直流電動機的主要勵磁方式是并勵式、串勵式和復勵式，直流發電機的主要勵磁方式是他勵式、并勵式和復勵式。
1.1.1.3 直流電機的工作原理
直流電機是根據通電導體在磁場中會受力的原理來工作的，其中，受力方向由左手定則確定。電動機的轉子上繞有線圈，通入電流；定子作為磁場線圈也通人電流，產生定子磁場。通人電流的轉子線圈在定子磁場中，就會產生電動力，推動轉子旋轉。轉子電流是通過換向器（整流子）上的炭刷連接到直流電源的。