高速發(fā)電機系統(tǒng)理論與技術(shù)

前言

　　國民經(jīng)濟的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進步和人民生活水平的不斷提高，以及自然災(zāi)害和應(yīng)急突發(fā)事件越來越頻繁，都對便攜式移動發(fā)電機系統(tǒng)的性能、重量、體積提出了新的、更高的要求。傳統(tǒng)電機理論無法滿足新的要求。隨著高性能稀土永磁材料研究的不斷完善，電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，控制技術(shù)的日趨完善，為新型發(fā)電機發(fā)展注入了嶄新的活力，使新一代便攜式移動電源為滿足這些要求提供了可能?！　∫贡銛y式移動發(fā)電機組體積大幅度減小，電能質(zhì)量提高，傳統(tǒng)發(fā)電機理論已不能滿足要求。作者大膽創(chuàng)新，突破傳統(tǒng)電機設(shè)計方法，在電機理論、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、自動控制理論、計算機仿真、檢測技術(shù)等交叉學(xué)科領(lǐng)域進行系統(tǒng)研究，提出了“高速發(fā)電機系統(tǒng)”的概念，并獲得國家發(fā)明專利；通過原動機、發(fā)電機、電力電子、數(shù)字控制等相關(guān)技術(shù)，實現(xiàn)整體系統(tǒng)設(shè)計，達到減小體積、重量，提高發(fā)電機質(zhì)量的目的。在傳統(tǒng)發(fā)電機理論的基礎(chǔ)上引入電力電子技術(shù)，將發(fā)電機技術(shù)擴展為發(fā)電機電源技術(shù)，實現(xiàn)了發(fā)電電源的高性能化，解決了便攜式發(fā)電機長期困擾的體積大、重量重、電壓頻率波動大的難題?！　榇龠M高速發(fā)電機性能的進一步提高和理論的進一步完善，推動高速發(fā)電機在我國的應(yīng)用，作者在查閱大量文獻的基礎(chǔ)上，將十年從事高速發(fā)電機研究的成果進行總結(jié)，撰寫本書，并期望本書的出版對我國新型發(fā)電機的進一步發(fā)展作出貢獻?！　”緯闹饕獌?nèi)容由王維俊撰寫，參加編寫的還有尹玉君、毛龍波、郭軍華。全書由王維俊負責(zé)定稿?！　〈藭I給一直關(guān)心、幫助、教導(dǎo)、支持作者的敬愛的父親和母親?！　∽髡邔W(xué)識有限，且高速發(fā)電機系統(tǒng)仍在發(fā)展中，本書難免有不妥之處，懇切希望能得到廣大讀者的批評指正。

內(nèi)容概要

本書是作者從事高速發(fā)電機系統(tǒng)理論與實踐研究的總結(jié)，高速發(fā)電機系統(tǒng)涉及原動機、電機理論、計算機仿真、電力電子技術(shù)、自動控制技術(shù)等領(lǐng)域。高速發(fā)電機系統(tǒng)理論在傳統(tǒng)發(fā)電機理論的基礎(chǔ)上引入電力電子技術(shù)，將發(fā)電機技術(shù)擴展為發(fā)電機電源技術(shù)，實現(xiàn)了發(fā)電機技術(shù)的高性能化。全書共分6章。第1章闡述高速發(fā)動機原理、結(jié)構(gòu)及作用，并討論和研究了高速發(fā)電機組風(fēng)道冷卻和降噪問題；第2章介紹了高速發(fā)電機理論；第3章介紹了高速發(fā)電機應(yīng)用的電力電子器件；第4章介紹和分析了高速發(fā)電機系統(tǒng)中采用的變流、控制技術(shù)；第5章討論了高速發(fā)電機的電源仿真；第6章研究了高速發(fā)電機的系統(tǒng)控制。    本書可供從事電機技術(shù)與電源技術(shù)的科研工作者參考閱讀，也可作為高等院校電氣工程專業(yè)的研究生教材或電機專業(yè)、電力電子與傳動技術(shù)專業(yè)的高年級本科生教材和參考書。

作者簡介

王維俊，1964年3月出生，武漢人。重慶大學(xué)電力電子與傳動專業(yè)博士，現(xiàn)任后勤工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。 
    自1986年以來，長期從事移動電源和新能源發(fā)電技術(shù)的研究和開發(fā)。獲得國家科技進步二等獎、“九五”重大科技成果獎、軍隊科技進步一等獎、重慶市科技進步一等

書籍目錄

前言第1章  高速發(fā)動機理論  1.1  高速發(fā)動機概述  1.2  高速發(fā)動機原理    1.2.1  發(fā)動機的基本知識    1.2.2  四沖程發(fā)動機的工作過程    1.2.3  二沖程發(fā)動機的工作過程  1.3  高速發(fā)動機的結(jié)構(gòu)及作用  1.4  高速發(fā)電機組冷卻和降噪系統(tǒng)第2章  高速發(fā)電機理論  2.1  高速發(fā)電機概述  2.2  高速永磁式同步發(fā)電機的特點    2.2.1  永磁材料的發(fā)展    2.2.2  高速永磁式同步發(fā)電機的特點  2.3  高速永磁式同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)  2.4  高速永磁式同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子的磁路結(jié)構(gòu)與嵌入式一體化結(jié)構(gòu)    2.4.1  永磁式同步發(fā)電機切向式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)    2.4.2  永磁式同步發(fā)電機徑向式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)    2.4.3  永磁式同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子嵌入式一體化結(jié)構(gòu)  2.5  高速永磁式同步發(fā)電機的參數(shù)、性能和運行特性    2.5.1  電抗參數(shù)和矢量圖    2.5.2  外特性、固有電壓調(diào)整率    2.5.3  電動勢波形和正弦性畸變率    2.5.4  損耗與效率  2.6  高速永磁式同步發(fā)電機設(shè)計要點第3章  高速發(fā)電機應(yīng)用的電力電子器件  3.1  電力電子器件概述    3.1.1  電力電子器件的發(fā)展    3.1.2  電力電子器件的分類  3.2  功率MOSFET    3.2.1  結(jié)構(gòu)與工作原理    3.2.2  MOSFET的特性  3.3  IGBT    3.3.1  IGBT的結(jié)構(gòu)和工作原理    3.3.2  IGBT的特性    3.3.3  IGBT的主要參數(shù)  3.4  智能功率模塊    3.4.1  智能功率模塊的結(jié)構(gòu)與特點    3.4.2  智能功率模塊的保護功能及死區(qū)時間    3.4.3  智能功率模塊參數(shù)第4章  高速發(fā)電機系統(tǒng)中采用的變流、控制技術(shù)  4.1  高速發(fā)電機系統(tǒng)中采用的變流技術(shù)    4.1.1  整流技術(shù)    4.1.2  逆變技術(shù)  4.2  高速發(fā)電機系統(tǒng)中采用的逆變電路控制技術(shù)    4.2.1  PWM控制的基本原理    4.2.2  PWM逆變電路及其控制方法    4.2.3  PWM跟蹤控制技術(shù)  4.3  功率器件驅(qū)動和緩沖技術(shù)    4.3.1  驅(qū)動電路設(shè)計    4.3.2  緩沖電路設(shè)計第5章  高速發(fā)電機電源仿真系統(tǒng)  5.1  電源仿真技術(shù)    5.1.1  電源仿真技術(shù)概述    5.1.2  電源仿真方法特點  5.2  基于Matlab／Simulink的電力電子系統(tǒng)仿真    5.2.1  電力系統(tǒng)工具箱簡介    5.2.2  電力電子建模與仿真要點  5.3  高速發(fā)電機電源系統(tǒng)建模及其仿真分析    5.3.1  仿真模型實現(xiàn)    5.3.2  仿真結(jié)果第6章  高速發(fā)電機系統(tǒng)控制  6.1  高速發(fā)電機系統(tǒng)控制概述  6.2  高速發(fā)電機系統(tǒng)硬件設(shè)計  6.3  高速發(fā)電機系統(tǒng)軟件設(shè)計    6.3.1  主程序    6.3.2  SPWM波形產(chǎn)生子程序說明    6.3.3  其他說明參考文獻附錄    附錄1  以TMS320LF2407A為主控芯片的程序    附錄2  以PIC16F716為主控的程序

章節(jié)摘錄

　　永磁式同步發(fā)電機的發(fā)展是與永磁材料的發(fā)展緊密相關(guān)的。我國最早發(fā)現(xiàn)了永磁材料的磁性能。在兩千多年前，我國用永磁材料做成了指南針，成為古代四大發(fā)明之一。　　19世紀20年代，出現(xiàn)了第一臺由永磁體產(chǎn)生勵磁的永磁發(fā)電機。由于當(dāng)時的永磁材料是天然磁鐵礦石，磁能密度很低，用它制成的電機體積龐大，不久就被電勵磁發(fā)電機取代了?！　∮捎诟鞣N電機迅速發(fā)展的需要和電流充磁器的發(fā)明，人們對永磁材料的機理、制造進行了深入研究，相繼發(fā)明了碳鋼、鎢鋼、鈷鋼等多種永磁材料。特別是20世紀30年代出現(xiàn)的鋁鎳鈷永磁和50年代出現(xiàn)的鐵氧體永磁，磁性能有了很大提高，各種微型和小型電機又紛紛使用永磁材料勵磁。但是，鋁鎳鈷永磁的矯頑力偏低，鐵氧體永磁的剩磁密度不高，限制了它們在發(fā)電機中的應(yīng)用范圍。20世紀60～80年代，稀土鉆永磁和釹鐵硼永磁相繼出現(xiàn)，它們的高剩磁密度、高矯頑力、高磁能積和線性退磁曲線的良好磁性能特別適合于制造電機，使永磁發(fā)電機進入了新的發(fā)展時期?！　∠⊥劣来挪牧习l(fā)展經(jīng)歷了三個階段：1967年出現(xiàn)的第一代稀土永磁，最大磁能積199kJ／m3；1973年出現(xiàn)的第二代稀土永磁，最大磁能積Z58kJ／m3；1983年出現(xiàn)的第三代稀土永磁，最大磁能積398kJ／m3。由于釹鐵硼永磁的磁性能高于其他永磁材料，價格低于稀土鈷永磁材料，在稀土礦中釹的含量是釤的十幾倍，且不含鈷，因此，引起磁學(xué)界極大關(guān)注，投入大量人力物力進行研發(fā)。目前，永磁材料正向釤鐵氮永磁、納米復(fù)合稀土永磁等方向發(fā)展。

圖書封面

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