电力牵引交流传动及其控制系统

第1章 绪论

1.1 发展历史

1.2 电力牵引交流传动与控制系统的现状及发展趋势

1.2.1 电力电子器件

1.2.2 控制理论

1.2.3 交流传动系统的控制技术

1.2.4 变频电机技术

1.2.5 牵引传动新技术

习题

第2章 电力牵引传动系统设计基础

2.1 列车牵引计算基础

2.1.1 列车运行过程的数学描述

2.1.2 列车牵引力

2.1.3 列车阻力

2.1.4 列车牵引特性

2.1.5 粘着控制

2.2 牵引供电系统简介

2.3 电力牵引交流传动系统简介

2.3.1 电力牵引传动系统分类

2.3.2 电力牵引交流传动系统组成

2.4 牵引传动系统的优化匹配与容量选定

2.4.1 牵引变流器与牵引电机的参数匹配

2.4.2 牵引系统与机械传动的匹配

2.4.3 牵引传动系统容量的计算

2.5 牵引电机设计时要考虑的几个特殊问题

习题

第3章 变频调速异步电动机的控制方式

3.1 频率调节时异步电动机的等值电路及转矩表示

3.1.1 变频调速异步电动机的等值电路

3.1.2 变频调速异步电动机的转矩公式

3.2 恒磁通控制

3.2.1 概述

3.2.2 恒磁通运行

3.3 恒电压／频率比控制

3.4 恒转子全磁通控制

3.5 恒功率控制

3.6 列车牵引中变频调速系统的调节特性

3.7 谐波分析

3.7.1 谐波等值电路

3.7.2 谐波电流

3.7.3 谐波转矩

3.8 仿真案例

习题

第4章 变频调速异步电动机的数学模型

4.1 三相异步电动机的数学模型

4.1.1 电压方程

4.1.2 磁链方程

4.1.3 转矩方程

4.1.4 运动方程

4.2 常用的坐标系和坐标变换

4.2.1 常用的坐标系

4.2.2 坐标变换的原则及约束条件

4.2.3 坐标变换的基本思路

4.2.4 三相／两相变换（变换）

4.2.5 两相／两相旋转变换（2s/2r变换）

4.2.6 直角坐标／极坐标变换（K/P变换）

4.3 三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型

4.3.1 异步电动机在两相任意旋转坐标系（dq坐标系）上的数学模型

4.3.2 异步电动机在两相静止坐标系（αβ坐标系）上的数学模型

4.3.3 异步电动机在两相同步旋转坐标系上的数学模型

4.4 三相异步电动机在两相坐标系上的状态方程

4.4.1 wr-Wr-is状态方程

4.4.2 wr-Ws-is状态方程

4.4.3 wr-Wr-Ws状态方程

4.5 异步电动机的建模仿真

习题

第5章 脉冲整流器主电路及其控制

5.1 脉冲整流器概述

5.1.1 引言

5.1.2 脉冲整流器的等效电路模型

5.1.3 脉冲整流器的工作原理

5.2 两电平脉冲整流器主电路

5.2.1 两电平脉冲整流器的结构与工作原理

5.2.2 两电平脉冲整流器的SPWM调制原理

5.3 三电平脉冲整流器主电路

5.3.1 三电平脉冲整流器的结构与工作原理

5.3.2 三电平脉冲整流器SPWM调制原理

5.3.3 三电平脉冲整流器中点电位平衡策略

5.4 中间直流回路的功能与参数

5.4.1 串联谐振电路

5.4.2 支撑电容器

5.5 脉冲整流器谐波产生机理

5.5.1 低次谐波产生机理

5.5.2 高次谐波产生机理

5.6 脉冲整流器控制技术

5.6.1 脉冲整流器的可变相位角控制策略

5.6.2 瞬态直接电流控制策略

5.6.3 预测直接电流控制策略

5.6.4 多重化脉冲整流器的载波移相技术

5.7 仿真案例

习题

第6章 牵引逆变器主电路及其控制

6.1 两电平牵引逆变器主电路

6.1.1 两电平牵引逆变器的结构与工作原理

6.1.2 两电平牵引逆变器方波控制

6.1.3 两电平牵引逆变器SPWM控制

6.1.4 两电平牵引逆变器SVPWM控制

6.2 三电平牵引逆变器主电路

6.2.1 三电平牵引逆变器的结构与工作原理

6.2.2 三电平牵引逆变器方波控制

6.2.3 三电平牵引逆变器SPWM控制

6.2.4 三电平牵引逆变器SVPWM

……

第7章 异步电动机的矢量控制系统

第8章 异步电动机直接转矩控制系统

第9章 牵引传动系统无速度传感器控制

第10章 直接驱动技术

附录1 4种动车组及3种大功率交流传动电力机车的主电路结构框图

附录2 4种动车组及3种大功率交流传动电力机车各部分参数

附录3 4种动车组及3种大功率交流传动电力机车的牵引特性曲线

附录4 在功率不变条件下的坐标变换

附录5 由三相静止坐标系到两相任意旋转坐标系的变换（3s／2r变换）

附录6 交流传动实验介绍

参考文献

《普通高等教育“十一五”国家级规划教材·普通高等教育铁道部规划教材：电力牵引交流传动及其控制系统》主要介绍了电力牵引交流传动系统的发展历史、现状以及发展趋势；电力牵引传动系统设计基础；变频调速异步电动机的控制方式及其不同坐标系下的数学模型；两电平和三电平脉冲整流器的主电路拓扑结构及其工作原理；两电平和三电平逆变器主电路拓扑结构及其工作原理；异步电动机矢量控制系统；异步电动机直接转矩控制系统；无速度传感器控制技术、直接驱动技术等新技术。本书注重理论基础、工程概念和思维方法，每章后附有习题，附录包括中国最先进的4种动车组及3种大功率交流传动电力机车的主电路结构框图、参数和牵引特性曲线等基础数据，并给出了在实验室条件下可以完成的交流传动系统的相关实验。
本书可作为高等学校电力电子与电力传动、电力牵引、动车组、轨道交通和磁浮等专业的本科生及研究生教材，也可供电力牵引交流传动领域从事设计、开发或研究的工程技术人员参考。