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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