交流調(diào)速系統(tǒng)

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)的基本原理、數(shù)學(xué)模型、控制系統(tǒng)和應(yīng)用性能，以理論聯(lián)系實際、深入淺出作為編寫方針。第2版在第1版的基礎(chǔ)上，按照技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展的需要做了必要的擴充與修訂，其中特別增加了“中壓大容量變頻技術(shù)”和“無速度傳感器的高性能異步電動機調(diào)速系統(tǒng)”兩章內(nèi)容。第3版又按實際發(fā)展需要做了一定的增刪，例如增加了SVPWM控制技術(shù)、繞線轉(zhuǎn)子異步電動機雙饋控制技術(shù)、基于模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)用PI閉環(huán)控制構(gòu)造轉(zhuǎn)速等內(nèi)容。
本書主要供電氣自動化領(lǐng)域的工程技術(shù)人員閱讀和參考，也可作為大專院校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考書，以及工程技術(shù)人員繼續(xù)教育的培訓(xùn)教材。

書籍目錄

第3版前言
第2版前言
第1版前言
第1章緒論1
1.1交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用1
1.2交流調(diào)速系統(tǒng)的基本類型2
1.2.1異步電動機調(diào)速系統(tǒng)的基本類型2
1.2.2同步電動機調(diào)速系統(tǒng)的基本類型3
1.3現(xiàn)代交流調(diào)速的技術(shù)基礎(chǔ)3
第2章異步電動機轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)5
2.1異步電動機恒頻變壓調(diào)速系統(tǒng)5
2.1.1異步電動機恒頻變壓調(diào)速電路5
2.1.2異步電動機改變電壓時的機械特性6
2.1.3閉環(huán)控制的恒頻變壓調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性8
2.2異步電動機恒頻變壓調(diào)速時的轉(zhuǎn)差功率損耗分析9
2.3變壓控制在軟起動器和輕載減壓節(jié)能運行中的應(yīng)用11
2.3.1輕載減壓節(jié)能運行12
2.3.2軟起動器13
第3章異步電動機變壓變頻調(diào)速原理和按穩(wěn)態(tài)模型控制的轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)15
3.1異步電動機變壓變頻調(diào)速的基本控制方式15
3.1.1基頻以下調(diào)速15
3.1.2基頻以上調(diào)速16
3.2異步電動機電壓頻率協(xié)調(diào)控制時的穩(wěn)態(tài)特性17
3.2.1異步電動機的穩(wěn)態(tài)等效電路和感應(yīng)電動勢17
3.2.2恒壓恒頻正弦波供電時異步電動機的機械特性17
3.2.3基頻以下電壓頻率協(xié)調(diào)控制時的機械特性18
3.2.4基頻以上恒壓變頻控制時的機械特性21
3.3籠型異步電動機恒壓頻比控制的調(diào)速系統(tǒng)22
3.3.1轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成22
3.3.2轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制調(diào)速系統(tǒng)的控制作用24
3.4轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)25
3.4.1轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念25
3.4.2基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律25
3.4.3轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)26
第4章靜止式變壓變頻器和PWM控制技術(shù)28
4.1靜止式變壓變頻器的主要類型28
4.1.1交直交和交交變壓變頻器28
4.1.2電壓源型和電流源型逆變器31
4.1.3 180°導(dǎo)通型和120°導(dǎo)通型逆變器32
4.2六拍交-直-交變頻器輸出電壓的諧波分析36
4.2.1諧波分析36
4.2.2變頻器輸出諧波對異步電動機工作的影響38
4.3正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)控制技術(shù)41
4.3.1基本思想41
4.3.2正弦波脈寬調(diào)制原理42
4.3.3SPWM波的基波電壓45
4.3.4脈寬調(diào)制的制約條件47
4.3.5同步調(diào)制與異步調(diào)制48
4.3.6SPWM波的實現(xiàn)50
4.3.7SPWM變壓變頻器的輸出諧波分析53
4.4消除指定次數(shù)諧波的PWM(SHEPWM)控制技術(shù)56
4.5電流滯環(huán)跟蹤PWM(CHBPWM)控制技術(shù)57
4.6電壓空間矢量PWM(SVPWM)控制技術(shù)61
4.6.1電壓空間矢量61
4.6.2電壓空間矢量與磁鏈空間矢量的關(guān)系64
4.6.3六拍階梯波逆變器供電時異步電動機的基本電壓矢量64
4.6.4六拍階梯波逆變器供電時異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場67
4.6.5期望電壓空間矢量的形成69
4.6.6 SVPWM的實現(xiàn)方法71
4.6.7 SVPWM控制時的電動機定子磁鏈72
4.6.8 SVPWM控制時逆變器的輸出電壓74
4.7橋臂器件開關(guān)死區(qū)對PWM變壓變頻器工作的影響76
4.7.1死區(qū)及其對變壓變頻器輸出波形的影響76
4.7.2死區(qū)對變壓變頻器輸出電壓的影響77
第5章中壓大功率變頻技術(shù)79
5.1中壓大功率變頻技術(shù)的各種方案79
5.2三電平逆變器80
5.2.1工作原理80
5.2.2中性點箝位型逆變器工作狀態(tài)的切換82
5.2.3中性點箝位型逆變器的輸出電壓波形83
5.2.4中性點箝位型逆變器的特點85
5.2.5三電平逆變器的控制策略86
5.3單元串聯(lián)式多電平PWM變頻器90
5.3.1單元串聯(lián)式多電平變頻器的工作原理90
5.3.2變頻器整流電路的多重化連接92
5.3.3多電平移相式PWM控制95
第6章異步電動機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型和坐標變換98
6.1異步電動機動態(tài)數(shù)學(xué)模型的性質(zhì)98
6.2三相異步電動機的多變量非線性動態(tài)數(shù)學(xué)模型99
6.2.1電壓方程式100
6.2.2磁鏈方程式100
6.2.3轉(zhuǎn)矩方程式103
6.2.4電氣傳動系統(tǒng)的運動方程式104
6.2.5三相異步電動機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型104
6.3坐標變換和變換矩陣105
6.3.1坐標變換的原則和基本思路105
6.3.2三相兩相變換(3/2變換)107
6.3.3兩相兩相旋轉(zhuǎn)變換(2s/2r變換)108
6.3.4直角坐標-極坐標變換(K/P變換)109
6.4三相異步電動機在兩相正交坐標系上的動態(tài)數(shù)學(xué)模型110
6.4.1異步電動機在靜止兩相正交坐標系(αβ坐標系)上的動態(tài)數(shù)學(xué)模型110
6.4.2異步電動機在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系(dq坐標系)上的動態(tài)數(shù)學(xué)模型112
6.5三相異步電動機在兩相坐標系上的狀態(tài)方程式114
6.5.1ω-ψr-is狀態(tài)方程式114
6.5.2ω-ψs-is狀態(tài)方程式116
第7章異步電動機按動態(tài)模型控制的高性能調(diào)速系統(tǒng)117
7.1矢量控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史和基本思路117
7.2按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制方程式及其解耦控制119
7.3轉(zhuǎn)子磁鏈模型121
7.3.1計算轉(zhuǎn)子磁鏈的電流模型122
7.3.2計算轉(zhuǎn)子磁鏈的電壓模型124
7.3.3電壓模型與電流模型的選擇和切換125
7.4轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)控制的矢量控制系統(tǒng)——直接矢量控制系統(tǒng)125
7.4.1帶磁鏈除法環(huán)節(jié)和電流內(nèi)環(huán)的直接矢量控制系統(tǒng)125
7.4.2帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的直接矢量控制系統(tǒng)126
7.5磁鏈開環(huán)轉(zhuǎn)差型矢量控制系統(tǒng)——間接矢量控制系統(tǒng)127
7.6異步電動機按定子磁鏈砰砰控制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)129
7.6.1直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史和基本特點129
7.6.2定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩反饋模型130
7.6.3定子電壓矢量開關(guān)狀態(tài)的選擇131
7.6.4直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)與矢量控制系統(tǒng)的比較133
7.6.5改善直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)性能的方案135
第8章異步電機轉(zhuǎn)差功率饋送型控制系統(tǒng)——繞線轉(zhuǎn)子異步電機雙饋控制和串級調(diào)速137
8.1繞線轉(zhuǎn)子異步電機雙饋時的轉(zhuǎn)子回路137
8.1.1異步電機轉(zhuǎn)子回路附加電動勢的作用138
8.1.2轉(zhuǎn)子回路的電力變流單元139
8.2異步電機雙饋控制的五種工況140
8.2.1次同步轉(zhuǎn)速電動狀態(tài)140
8.2.2反轉(zhuǎn)倒拉制動狀態(tài)141
8.2.3超同步轉(zhuǎn)速回饋制動狀態(tài)141
8.2.4超同步轉(zhuǎn)速電動狀態(tài)142
8.2.5次同步轉(zhuǎn)速回饋制動狀態(tài)142
8.3繞線轉(zhuǎn)子異步電動機串級調(diào)速系統(tǒng)143
8.3.1電氣串級調(diào)速系統(tǒng)的組成143
8.3.2串級調(diào)速系統(tǒng)的起動、調(diào)速與停車144
8.3.3異步電動機串級調(diào)速機械特性的特征146
8.3.4串級調(diào)速裝置的電壓和功率148
8.3.5串級調(diào)速系統(tǒng)的效率和功率因數(shù)149
8.3.6其他類型的串級調(diào)速系統(tǒng)151
8.3.7串級調(diào)速系統(tǒng)的雙閉環(huán)控制153
8.4繞線轉(zhuǎn)子異步電機雙饋控制技術(shù)153
8.4.1雙饋控制的工況與應(yīng)用153
8.4.2雙饋工作用的AC/DC雙向PWM變流器155
第9章無速度傳感器的高性能異步電動機調(diào)速系統(tǒng)159
9.1開環(huán)計算角速度——基于電動機數(shù)學(xué)模型計算轉(zhuǎn)子角速度或角轉(zhuǎn)差159
9.1.1利用轉(zhuǎn)子電動勢計算同步角速度后求得轉(zhuǎn)子角速度160
9.1.2利用轉(zhuǎn)矩計算轉(zhuǎn)差角速度后求得轉(zhuǎn)子角速度163
9.2閉環(huán)構(gòu)造角速度——基于閉環(huán)控制作用構(gòu)造角速度信號163
9.2.1比較定子電流轉(zhuǎn)矩分量用PI閉環(huán)控制構(gòu)造角速度164
9.2.2比較電磁轉(zhuǎn)矩用PI閉環(huán)控制構(gòu)造角速度165
9.2.3比較轉(zhuǎn)子磁鏈的電壓、電流模型用PI閉環(huán)控制構(gòu)造角速度165
9.2.4比較定子電壓用PI閉環(huán)控制構(gòu)造角速度166
9.2.5比較定子電流用PI閉環(huán)控制構(gòu)造角速度167
9.2.6基于模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)用PI閉環(huán)控制構(gòu)造角速度167
9.3特征信號處理——利用電動機結(jié)構(gòu)上的特征產(chǎn)生角速度信號169
9.3.1檢測轉(zhuǎn)子齒諧波磁場的感應(yīng)電動勢產(chǎn)生角速度信號169
9.3.2注入高頻信號獲取角速度信號170
第10章同步電動機調(diào)速系統(tǒng)171
10.1同步電動機的特點和類型171
10.2轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的同步電動機群調(diào)速系統(tǒng)172
10.3直流勵磁同步電動機調(diào)速系統(tǒng)173
10.3.1負載換相交-直-交電流型變頻直流勵磁同步電動機調(diào)速系統(tǒng)173
10.3.2交-交變壓變頻器供電的大功率低速直流勵磁同步電動機調(diào)速系統(tǒng)173
10.3.3按氣隙磁場定向的同步電動機矢量控制系統(tǒng)174
10.3.4直流勵磁同步電動機的多變量動態(tài)數(shù)學(xué)模型178
10.3.5交-直-交電壓源型變頻器供電的直流勵磁同步電動機調(diào)速系統(tǒng)180
10.4永磁同步電動機調(diào)速系統(tǒng)181
10.4.1梯形波永磁同步電動機(無刷直流電動機)調(diào)速系統(tǒng)182
10.4.2正弦波永磁同步電動機調(diào)速系統(tǒng)185
參考文獻188

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