电力拖动运动控制系统

前言常用符号表1第1章电力拖动运动控制系统基础51.1电力拖动系统的运动方程51.2电力拖动系统的负载特性61.2.1恒转矩负载特性61.2.2风机类负载特性61.2.3恒功率负载特性71.3电力拖动系统的转矩与功率81.3.1电动机允许输出的转矩和功率81.3.2调速方式与负载类型的配合91.4电力拖动系统的检测技术101.4.1模拟检测技术101.4.2数字检测技术12思考题与习题19第2章直流电动机调速系统202.1调速系统的性能指标202.1.1稳态指标212.1.2动态指标222.2直流调速系统的组成及数学模型242.2.1系统组成242.2.2可控直流电源242.2.3他励直流电动机382.3开环直流调速系统402.3.1静态特性402.3.2动态特性412.3.3开环直流调速系统的局限性422.4转速单反馈闭环直流调速系统432.4.1转速单反馈闭环系统的静特性432.4.2转速单反馈闭环系统的稳定性452.5闭环控制系统的工程设计方法472.5.1自动控制原理的基本结论472.5.2典型系统492.5.3近似典型系统582.6转速单反馈闭环直流调速系统的动态设计622.6.1动态设计622.6.2电流截止负反馈642.6.3转速单反馈闭环直流调速系统的局限性682.7转速电流双闭环直流调速系统的原理和静态设计682.7.1电流反馈环的作用682.7.2双闭环直流调速系统的起动过程702.7.3双闭环直流调速系统的稳态设计712.8双闭环直流调速系统的动态设计732.8.1电流环设计732.8.2转速环设计742.8.3转速调节器积分退饱和超调782.8.4转速超调的抑制措施792.9转速电流双闭环直流调速系统的抗扰特性822.9.1扰动模型822.9.2抗负载电流扰动的特性832.9.3抗扰性能的进一步改进852.10可逆直流调速系统882.10.1H形PWM变换电源供电的可逆直流调速系统882.10.2可逆相控整流供电的直流调速系统892.11本章小结92思考题与习题93?第3章机电能量转换基础953.1磁路953.1.1磁场的建立953.1.2磁路的欧姆定律963.1.3磁路中铁心的作用973.2感应电动势983.2.1电磁感应定律与电动势983.2.2变压器电动势与运动电动势993.3磁场能量与电感1003.3.1磁场储能与磁共能1003.3.2电感及用电感表示的磁场能量1013.4机电能量转换的基本原理1043.4.1典型的机电能量转换装置1043.4.2电磁力和电磁转矩104思考题与习题108第4章异步电动机与调速1104.1概述1104.1.1直流电动机与交流电动机的比较1104.1.2交流电动机调速的技术突破1114.1.3交流电动机调速的方法1114.2异步电动机调速1124.2.1旋转磁场1124.2.2正弦波磁场的矢量表示及时空矢量图1144.2.3转矩的产生1164.2.4稳态等效电路1174.2.5机械特性1204.2.6变压恒频(VVCF)运行1204.2.7变压变频(VVVF)运行1214.2.8恒流运行时的机械特性1244.2.9绕线转子异步电动机调速1264.3异步电动机的动态数学模型与坐标变换1304.3.1电动机等效的原则1304.3.2坐标变换1314.3.3三相异步电动机的多变量非线性数学模型1344.3.4异步电动机在两相d?q坐标系上的数学模型1384.3.5三相异步电动机在两相坐标系上的状态方程142思考题与习题143第5章异步电动机恒压频比控制1465.1变压变频调速的一般基础1465.1.1变压变频调速时的U/f关系1465.1.2交?直?交电压型方波逆变器的工作原理1475.1.3交?直?交电流型方波逆变器的工作原理1475.1.4逆变器的电压控制方式1485.2转速开环交?直?交电压型变频调速系统1495.2.1系统结构框图1495.2.2系统的基本单元1495.3转速开环交?直?交电流型变频调速系统1525.3.1系统结构框图1525.3.2系统的基本单元1535.4谐波的影响1545.4.1转矩脉动1545.4.2谐波发热1555.4.3参数变化1555.4.4噪声1555.5脉宽调制1585.5.1正弦PWM(SPWM)1585.5.2电流跟踪型PWM1615.5.3空间矢量PWM(SVPWM)1635.6转速闭环转差频率控制的变频调速系统1695.6.1转速闭环磁链开环的转差频率控制系统1695.6.2转矩和磁链闭环的转差频率控制系统170?5.7基于小信号模型的异步电动机闭环控制1715.8V/F控制的通用变频器1755.8.1通用变频器的基本结构1755.8.2通用变频器的控制方式1785.8.3通用变频器的附加功能1785.8.4通用变频器的保护1805.8.5通用变频器的外围设备182思考题与习题183第6章异步电动机矢量控制与直接转矩控制1846.1矢量控制的基本思路1846.1.1模仿直流电动机1846.1.2矢量控制原理1856.2按转子磁链定向异步电动机矢量控制系统1866.2.1按转子磁链定向的矢量控制方程1866.2.2转子磁链的电压和电流模型1886.2.3异步电动机转子磁链定向矢量控制系统1916.2.4转差频率推算中参数变化的影响与对策1946.2.5无速度传感器矢量控制系统1966.3基于动态模型按定子磁链控制的异步电动机直接转矩控制1986.3.1用定子和转子磁链表示的转矩方程1986.3.2定子电压矢量对磁链和转矩的调节作用1996.3.3异步电动机直接转矩控制系统2006.4矢量控制与直接转矩控制的比较204思考题与习题204第7章同步电动机与变频调速2067.1同步电动机2067.1.1直流励磁同步电动机2067.1.2永磁同步电动机2107.2变磁阻电动机2147.2.1开关磁阻电动机2147.2.2步进电动机2157.3同步电动机他控变频调速系统2157.3.1正弦波永磁同步电动机开环V/F控制2167.3.2正弦波永磁同步电动机矢量控制2177.3.3直流励磁同步电动机调速系统2197.4同步电动机自控变频调速系统2237.4.1梯形波永磁同步电动机(无刷直流电动机)自控变频调速系统2247.4.2正弦波永磁同步电动机自控变频调速系统2307.5开关磁阻电动机调速系统2317.6同步电动机在同步旋转d?q坐标系上的动态数学模型2357.7交流电动机变频调速总结237思考题与习题238第8章电力拖动在运动控制系统中的应用2408.1电力拖动速度控制系统2408.1.1恒压供水系统(无塔上水)2408.1.2多电动机同步调速系统2428.1.3卷绕机械恒张力控制2458.2电力拖动位置控制系统2458.2.1位置控制系统概述2458.2.2电梯位置控制系统2468.2.3运动对象的位置控制2488.2.4时间最优的位置控制2498.3数控机床伺服系统2518.3.1数控机床概述2518.3.2闭环伺服系统2528.3.3数控机床的轨迹控制原理及实现2558.4机器人运动控制技术261思考题与习题262第9章计算机控制的电力拖动运动控制系统2639.1数字控制电力拖动运动控制基础2639.1.1数字控制的电力拖动系统结构2639.1.2计算机控制系统的数学描述2669.2连续域?离散化设计2699.2.1设计原理及步骤2699.2.2各种离散化的方法2709.2.3数字PID调节器的设计2759.2.4PID调节参数的整定2779.3电动机控制专用微处理器与集成电路2799.3.1单片机与DSP2799.3.2专用集成电路2829.4基于TMS320LF2407A的DSP电动机控制系统2869.4.1直流电动机的DSP控制2869.4.2无刷直流电动机的DSP控制2879.4.3异步电动机的DSP矢量控制291思考题与习题297思考题与习题参考答案298参考文献305