现代变流技术与电气传动

第1章绪论

1．1资源、环境与变流技术

1．1．1电能产生与输送

1．1．2电能优化利用

1．1．3保护环境

1．2变流技术与电力电子学

1．3电力电子器件

1．3．1增强平面穿通型IGBT

1．3．2沟道穿通型IGBT

1．3．3反向阻断IGBT

1．4变流技术与电气传动

1．4．1控制直流电机电枢电压的传动系统

1．4．2改变定子频率的电气传动系统

1．4．3改变异步电机滑差的电气传动系统

第2章机电能量变换过程的数学描述

2．1机电能量变换的基本概念

2．1．1一般化物理模型与基本频率关系

2．1．2一般化数学模型

2．1．3坐标变换与线性化

2．1．4状态空间的电机数学模型

2．1．5复平面上的电机数学模型

2．2三相交流异步感应电机的数学模型

2．2．1二相等效电机的微分方程式

2．2．2异步感应电机的空间矢量方程式

2．2．3等效电路

2．3永磁同步电机的数学模型

2．3．1永久磁铁及其特性

2．3．2永磁同步电机的物理模型

2．3．3永磁同步电机的等效电路

第3章机电能量变换过程控制与变流器

3．1概述

3．1．1开关函数及其实现

3．1．2变流器电路拓扑

3．1．3变流器数学模型

3．2交一直变流器

3．2．1网侧变流器概述

3．2．2电压型四象限脉冲整流器

3．2．3电流型四象限脉冲整流器

3．3交一直一交变流器

3．3．1采用电压型交一直一交变流器的传动系统主电路

3．3．2直一交变流器(逆变器)

3．4软开关变流器

3．4．1概述

3．4．2电压源逆变器的软开关技术

3．5直一直变流器

3．5．1PWM直一直变流器的电路拓扑

3．5．2开关模式直一直变流器的一周期控制技术

3．6矩阵变流器

3．6．1自然换流的交一交变流器

3．6．2强迫换流的交一交变流器矩阵变流器

3．6．3稀疏变流器

3．7多电平变流器

3．7．1概述

3．7．2基本的多电平逆变器的拓扑

3．7．3多电平变流器的新拓扑

3．7．4多电平逆变器的控制策略

3．8升一降压逆变器

3．8．1升一降压逆变器

3．8．2阻抗源(Z-)逆变器的电路拓扑与工作原理

3．8．3阻抗源(Z-)逆变器的控制

3．8．4阻抗源逆变器的脉宽调制

3．8．5三电平阻抗源(Z-)逆变器

3．8．6阻抗源B4逆变器

第4章变流器开环控制策略与脉宽调制

4．1方波逆变器

4．2脉宽调制(PWM)概述

4．2．1脉宽调制的基本原理

4．2．2电压源逆变器的电压控制PWM

4．3基于载波的开环脉宽调制

4．3．1分谐波控制与正弦脉宽调制(SPWM)

4．3．2基于规则采样的脉宽调制

4．3．3空间矢量脉宽调制SVPWM

4．3．4修正的分谐波控制与广义断续脉宽调制

4．3．5过调制

4．3．6载波型PWM与空间矢量PWM之间的关系

4．4随机化载波的开环脉宽调制策略

4．5优化的脉宽调制技术

4．6电流控制技术

第5章变流器闭环控制策略

5．1概况

5．1．1控制电压的直流变速电传动

5．1．2控制定子频率的交流变速电传动系统

5．1．3控制异步电机滑差的交流变速传动系统

5．2磁场定向控制

5．2．1转子磁场定向控制

5．2．2定子磁场定向控制

5．3直接转矩控制

5．3．1直接转矩控制的基础理论

5．3．2基于滞环(bang_bang)调节器的控制策略

5．3．3离散空间矢量调制的直接转矩控制策略(DSVMDTC)

5．3．4异步电机DTc控制策略的改进

5．4转子磁场定向控制与直接转矩控制方案的对比

第6章现代控制技术

6．1概述

6．1．1交流电机调速控制中应用现代控制理论的依据

6．1．2现代电机控制技术的数学基础

6．1．3自适应控制

6．2辨识与自适应控制

6．2．1电机参数对控制性能的影响

6．2．2异步感应电机的自适应控制

6．2．3异步感应电机的自校正控制

6．3模糊控制

6．3．1模糊控制

6．3．2人工神经网络控制

6．3．3神经网络一模糊控制

6．4滑模变结构控制

6．4．1基本概念

6．4．2滑模变结构控制在电机调速中的应用

6．5非线性解耦控制

6．5．1非线性几何控制技术

6．5．2磁场定向(矢量)控制的局限性

6．5．3基于微分几何的精确线性化

6．5．4可线性化系统的自适应控制

第7章无速度传感器的电传动系统

7．1异步感应电机的无速度传感器控制系统

7．1．1速度估算方法

7．1．2无速度传感器控制系统一些特殊问题

7．1．3无速度传感器直接转矩控制系统的设计

7．2永磁同步电机无传感器控制系统几个关键问题研究

7．2．1速度和位置检测方法

7．2．2转子初始位置检测策略

7．2．3无速度传感器永磁同步电机传动系统的一些问题

第8章电磁瞬态效应与电磁兼容

8．1低频电磁干扰

8．1．1低频电磁干扰对电网的污染

8．1．2减轻电网污染的措施

8．2高频电磁干扰

8．2．1PWM电压脉冲波

8．2．2瞬时过电压与电机绝缘

8．2．3轴电压和轴承电流

8．2．4传导电磁干扰

8．3电磁兼容

8．3．1基本概念

8．3．2电磁兼容措施

参考文献

　　本书的特色之一是汇集了直至近年的大量资料，内容丰富。所介绍的变流器及其控制技术，不仅适用于电气传动系统，而且具有更多广泛的应用范围。开关模式直一直变流器不再只限于斩波器的概念，它不仅可用于直流电机的控制，在太阳能、风能一类不稳定电源的接口变流器中也是不可缺少的；中点箝位多电平的或级联的中压逆变器不仅可用于许多特定领域风机、泵类的驱动，也在电能质量控制中发挥重要作用；软开关变流器和矩阵变流器是20世纪70年代后迅速发展的新的变流器类型，在减少变流器本身的损耗、简化电路拓扑和控制方面都有巨大的潜力；属于更年轻一代的还有阻抗源逆变器。　　本书结合作者多年工作和实践经验，收集和介绍了目前世界上最先进的变流和控制技术，同时，结合其在铁路牵引和其他工业领域的应用，分析了各种变流器电路结构的特点和控制方法的优劣，并对永磁同步电机驱动和控制中所存在的问题进行了分析。另外，增加了电磁瞬态效应和电磁兼容性分析，这是过去不为大家关注而在实际应用中又影响系统运营可靠性的知识点，希望能为广大读者在理论分析和实际应用中提供一些帮助。　　本书从实际应用出发，汇集最新资料，具有很高的学术价值和使用价值，符合“大力节约能源、加快建设资源节约型、环境友好型社会”的基本国策。　　本书既可供从事变流技术、电传动与控制自动化领域研究和开发的科研人员、企业领导和管理人员阅读，亦可作为高等院校相关专业师生的参考用书。