电力电子电机控制系统仿真技术

前言

第1章 MATLAB及其在控制理论中的应用

1.1 计算机仿真与MATLAB

1.2 MATLAB环境

1.2.1 MATLAB主菜单

1.2.2 MATLAB工具栏

1.2.3 MATLAB命令窗口

1.2.4 MATLAB工作间

1.3 MATLAB计算基础

1.3.1 常量和变量

1.3.2 数组和矩阵的表示和赋值

1.3.3 MATLAB的算术运算

1.3.4 MATLAB的关系运算

1.3.5 MATLAB的逻辑运算

1.3.6 MATLAB的特殊运算符

1.3.7 MATLAB常用函数

1.4 MATLAB程序设计基础

1.4.1 表达式、表达式语句和赋值语句

1.4.2 流程控制语句

1.5 其他MATLAB常用命令

1.6 MATLAB的绘图功能

1.6.1 图形窗口

1.6.2 两维曲线绘图命令plot

1.6.3 三维曲线和曲面

1.7 MATLAB在控制理论中的应用

1.7.1 传递函数表示方法

1.7.2 求特征方程的根和根轨迹

1.7.3 控制系统频域分析

1.8 调速系统传递函数分析

1.8.1 典型系统分析

1.8.2 直流转速闭环控制系统分析

本章小结

习题

第2章 Simulink环境和结构图仿真

2.1 Simulink系统仿真环境

2.1.1 Simulink环境的进入

2.1.2 Simulink窗口菜单命令

2.2 模型库浏览器

2.2.1 Simulink模型库的打开

2.2.2 模块的基本操作

2.3 Simulink仿真步骤和模型建立

2.3.1 Simulink仿真步骤

2.3.2 模型的保存和调用

2.4 Simulink的仿真算法

2.4.1 可变步长类算法

2.4.2 固定步长类算法

2.5 示波器的使用和数据保存

2.5.1 示波器的参数

2.5.2 图形缩放

2.5.3 浮动示波器

2.6 建立子系统模块

2.6.1 建立子系统

2.6.2 子系统模型的封装

2.7 Simulink在调速系统中的应用

2.7.1 PI调节器建模和特性研究

2.7.2 直流转速控制系统动态结构图仿真

本章小结

习题

第3章 电力电子模块及其应用

3.1 电力电子器件模型

3.1.1 二极管模型

3.1.2 晶闸管模型

3.1.3 可关断晶闸管模型

3.1.4 电力场效应晶体管模型

3.1.5 绝缘栅双极型晶体管模型

3.1.6 理想开关模型

3.2 桥式电路模块

3.2.1 三相桥式不控整流电路模块

3.2.2 三相桥式可控整流电路模块

3.2.3 通用桥式电路模块

3.2.4 三电平变流器模块

3.3 驱动模块

3.3.1 同步六脉冲发生器

3.3.2 PWM脉冲发生器

3.4 晶闸管整流电路仿真

3.4.1 单相半波整流电路仿真

3.4.2 单相桥式整流电路仿真

3.4.3 三相桥式整流电路仿真

3.5 直流PWM斩波器仿真

3.5.1 直流降压斩波器设计

3.5.2 直流升压斩波器设计

3.5.3 Cuk升降压斩波电路仿真

本章小结

习题

第4章 变压器和电机模块及其应用

4.1 变压器模型

4.1.1 单相变压器

4.1.2 单相多绕组变压器

4.1.3 三相变压器

4.1.4 互感线圈

4.1.5 变压器模型应用

4.2 直流电机模型

4.2.1 直流电机模型结构

4.2.2 直流电动机模块的使用

4.3 交流异步电机模型

4.3.1 三相交流异步电机模型

4.3.2 异步电动机特性仿真

4.4 交流同步电机模型

4.4.1 基本型同步机模型

4.4.2 同步电动机模型使用举例

4.5 永磁同步电机

4.5.1 正弦波永磁电机模型

4.5.2 梯形波永磁电机模型

本章小结

习题

第5章 直流调速系统仿真

5.1 晶闸管直流电动机系统模型

5.1.1 晶闸管直流开环调速系统模型

5.1.2 系统模型参数设置

5.1.3 仿真和系统分析

5.1.4 谐波分析

5.2 转速闭环控制的直流调速系统仿真

5.2.1 ASR采用比例调节器

5.2.2 ASR采用比例积分调节器

5.2.3 带电流截止负反馈的转速闭环调速系统

5.3 转速电流双闭环控制直流调速系统仿真

5.3.1 按直流双闭环系统动态结构图的仿真

5.3.2 使用SimPowerSystems模块的直流双闭环系统仿真

5.4 直流可逆调速系统建模和仿真

5.4.1 直流PWM斩波调压可逆调速系统原理

5.4.2 PWM控制模块设计

5.4.3 PWM斩波可逆系统模型和参数

5.4.4 双极式控制PWM可逆系统仿真

5.4.5 受限单极式可逆调速系统仿真

5.4.6 转速电流闭环控制直流PWMM可逆系统仿真

本章小结

习题

第6章 交流电动机调速系统仿真

6.1 SPWM变频器异步电动机系统

6.1.1 SPWM变频器异步电动机系统模型

6.1.2 SPWM变频器异步电动机系统仿真

6.2 恒压频比控制的异步电动机调速系统

6.2.1 恒压频比变频调速系统的组成

6.2.2 恒压频比控制调速系统模型

6.2.3 恒压频比控制调速系统仿真

6.3 绕线式异步电动机调速系统

6.3.1 绕线式异步电动机串电阻调速系统仿真

6.3.2 绕线式异步电动机串级调速系统仿真

6.4 永磁同步电动机调速系统仿真

6.4.1 梯形波永磁同步电动机调速原理

6.4.2 梯形波永磁同步电动机调速系统建模

6.4.3 梯形波永磁同步电动机调速系统仿真

本章小结

习题

第7章 交流电动机矢量控制系统仿真

7.1 三相坐标系/二相坐标系的变换

7.1.1 坐标系变换原理

7.1.2 坐标系变换模块和使用

7.2 异步电动机磁链观察

7.2.1 转子磁链的电流模型

7.2.2 转子磁链的电压模型

7.2.3 转子磁链模型仿真

7.3 转差频率控制异步电动机矢量控制系统建模和仿真

7.3.1 转差频率控制原理

7.3.2 转差频率控制系统模型

7.3.3 模型参数和仿真

7.4 带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统仿真

7.4.1 带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统原理

7.4.2 电流滞环控制型逆变器

7.4.3 带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统建模和仿真

7.5 正弦波永磁同步电动机矢量控制系统仿真

7.5.1 正弦波永磁同步电动机矢量控制原理

7.5.2 正弦波永磁同步电动机矢量控制系统组成和仿真

本章小结

习题

附录

附录A Simulink模型库

附录B 电力系统模型库

参考文献

《电力电子电机控制系统仿真技术/普通高等教育电气工程自动化系列规划教材》以电机控制系统为主线介绍MATLAB仿真，介绍了MATLAB/Simulink仿真平台和模型库，以及按电路和系统结构图建立仿真模型的方法。内容包括控制系统的计算机辅助分析，电力电子电路和交直流调速系统的建模和仿真。书中模型覆盖了自动控制原理、电机和拖动，以及电力电子技术和电力拖动控制系统等课程内容。
　　《电力电子电机控制系统仿真技术/普通高等教育电气工程自动化系列规划教材》可作为电气工程、自动化等专业和其他电类专业教材，也可供研究生和工程技术人员学习参考。