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《电力传动与调速控制系统及应用 》全面介绍电机传动与控制技术必备基础知识，电机控制经典理论和原理介绍深入浅出、简明扼要； *透彻掌握电机调速控制系统各项技术和实际应用解决方案，重点突出，并兼顾新技术的应用实践。
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| 內容簡介： |
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本书将电力传动以及电机调速控制的相关知识有机融为一体，结合电机调速控制系统的应用和技术解决方案，全面、系统地介绍了电机传动以及调速的有关基础知识、先进技术和应用实践，主要包括电力传动及电力电子变换器基础，直流电机调速系统、交流电机调速系统等具体调速的原理、设计细节、实际应用等。附录中提供了关于直流调速系统的CDIO项目任务书，全书配套课件可在以下链接免费下载：http：download.cip.com.cnhtml20170717378135615.html。本书可供电气技术人员、电机修理人员以及相关电气自动化专业师生参考。
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| 目錄：
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绪论001
0.1电力传动的发展概况001
0.2电力传动的分类和应用002
0.2.1直流传动系统的应用002
0.2.2交流传动系统的应用003
0.3本书的主要内容003
第1篇电力传动基础
第1章直流电动机传动基础005
1.1电力传动系统的运动学基础005
1.1.1电力传动系统的运动方程005
1.1.2工作机构各物理量的折算006
1.1.3生产机械的负载转矩特性008
1.2他励直流电动机的机械特性010
1.2.1机械特性方程011
1.2.2固有机械特性与人为机械特性012
1.2.3机械特性的绘制014
1.2.4电力传动系统稳定运行的要求015
1.3他励直流电动机的启动017
1.3.1启动方法017
1.3.2串电阻启动的各级电阻计算018
1.3.3造成他励直流电动机启动延缓的原因及应对措施021
1.4他励直流电动机的制动022
1.4.1能耗制动022
1.4.2反接制动024
1.4.3回馈制动026
1.5他励直流电动机的调速027
1.5.1调速指标028
1.5.2三种调速方式原理及技术分析030
1.5.3调速方法的转矩特性及其与负载的配合033
习题034
第2章交流电动机传动基础036
2.1异步电动机的机械特性和稳态运行036
2.1.1异步电动机稳态数学模型036
2.1.2异步电动机的机械特性037
2.1.3异步电动机的功率关系038
2.1.4异步电动机的稳态运行039
2.2异步电动机的调速042
2.2.1异步电动机调压调速043
2.2.2绕线式异步电动机转子回路串电阻调速044
2.2.3笼式三相异步电动机变极对数调速045
2.2.4异步电动机转差离合器调速046
2.3同步电动机的稳态数学模型与传动基础047
2.3.1同步电动机的转矩角特性047
2.3.2同步电动机的稳态运行049
2.3.3同步电动机的启动050
2.3.4同步电动机的调速050
习题050
第3章电力传动中的电力电子技术051
3.1晶闸管相控整流器051
3.1.1负载电流连续时V-M系统的机械特性051
3.1.2负载电流断续时V-M系统的机械特性052
3.1.3电流断续的不利影响及其抑制方法053
3.1.4V-M系统的多象限运行054
3.1.5晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数055
3.2直流PWM斩波器057
3.2.1两象限PWM斩波器057
3.2.2H型四象限PWM斩波器060
3.2.3电能回馈与泵升电压的限制063
3.2.4直流脉宽调速系统的机械特性及多象限运行064
3.2.5直流PWM斩波器的数学模型067
3.3交流变频器的电路结构067
3.3.1交-直-交变频器068
3.3.2交-交变频器071
3.4交流变频器的脉宽调制技术073
3.4.1三相电压型逆变器的PWM技术073
3.4.2三相电流型逆变器的PWM技术082
3.4.3多电平逆变器的PWM技术083
习题085
第4章转速测量基础087
4.1模拟测速087
4.1.1直流测速发电机087
4.1.2交流测速发电机088
4.2数字测速089
4.2.1数字转速传感器090
4.2.2数字测速方法092
4.2.3数字滤波095
习题096
第2篇直流调速系统
第5章闭环控制的直流调速系统097
5.1转速单闭环调速系统的分析与设计097
5.1.1开环调速系统存在的问题098
5.1.2闭环调速系统组成及其静特性098
5.1.3闭环静特性与开环机械特性的对比100
5.1.4转速单闭环调速系统的动态稳定性分析102
5.1.5转速负反馈单闭环调速系统的限流保护107
5.2反馈控制规律和无静差转速单闭环直流调速系统109
5.2.1反馈控制规律109
5.2.2积分控制规律111
5.2.3比例积分控制规律113
5.2.4无静差转速单闭环直流调速系统115
5.3转速电流双闭环直流调速系统的构成及稳态分析117
5.3.1转速电流双闭环调速系统的构成117
5.3.2转速电流双闭环调速系统的稳态分析119
5.4转速电流双闭环直流调速系统的动态特性分析121
5.4.1启动过程121
5.4.2抗扰性能的定性分析124
5.4.3转速调节器和电流调节器的作用125
习题125
第6章调节器的工程设计法及其在直流调速系统中的应用127
6.1控制系统动态校正的基本要求和动态性能指标127
6.1.1控制系统动态校正的基本要求127
6.1.2控制系统的动态性能指标128
6.2调节器的工程设计法130
6.2.1工程设计法的基本流程130
6.2.2典型系统及其性能指标与参数的关系131
6.2.3非典型系统的典型化140
6.3工程设计法在转速电流双闭环直流调速系统中的应用144
6.3.1电流环设计145
6.3.2转速环设计148
6.3.3饱和非线性条件下转速超调量的计算152
6.4转速微分负反馈控制155
6.4.1带转速微分负反馈的双闭环调速系统的基本结构和工作原理156
6.4.2退饱和时间和退饱和转速158
6.4.3带转速微分负反馈的双闭环调速系统的动态抗扰性能159
习题160
第7章可逆晶闸管-电动机直流调速系统161
7.1可逆晶闸管-电动机 V-M 直流调速系统组成及工作模式分析161
7.1.1可逆晶闸管-电动机直流调速系统的组成161
7.1.2可逆晶闸管-电动机直流调速系统的工作模式分析162
7.2可逆V-M直流调速系统的环流分析及有环流控制方式163
7.2.1环流的抑制原理164
7.2.2=配合控制的有环流可逆直流调速系统166
7.3可逆V-M直流调速系统的无环流控制方式169
7.3.1逻辑控制无环流可逆调速系统的基本结构169
7.3.2无环流逻辑控制环节170
习题171
第3篇交流调速系统
第8章标量控制的异步电动机变压变频调速系统172
8.1异步电动机电压-频率协调控制的基本原理172
8.1.1基频以下调速173
8.1.2基频以上调速173
8.2异步电动机电压-频率协调控制时的机械特性173
8.2.1基频以下电压-频率协调控制时的机械特性174
8.2.2基频以上电压-频率协调控制时的机械特性176
8.3异步电动机转速开环恒压频比控制的系统实现及调速性能分析177
8.3.1基于电压型变频器的系统实现177
8.3.2基于电流型变频器的系统实现178
8.3.3调速性能分析179
8.4转差频率控制的异步电动机变压变频调速系统179
8.4.1转差频率控制的基本原理180
8.4.2基于恒Eg1控制的转差频率控制系统181
8.4.3基于恒励磁电流控制的转差频率控制系统182
8.4.4转差频率控制系统的性能分析184
8.4.5最大转差频率的计算185
8.4.6转差频率控制的特点186
习题186
第9章高动态性能的异步电动机变压变频调速系统188
9.1异步电动机的三相动态数学模型及其性质188
9.1.1异步电动机三相动态数学模型188
9.1.2异步电动机数学模型的性质192
9.2坐标变换193
9.2.1三相坐标系到两相坐标系的变换32193
9.2.2两相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换2s2r196
9.2.3三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换3s2r197
9.2.4直角坐标-极坐标变换 KP变换198
9.3三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型198
9.3.1异步电动机在两相静止坐标系上的数学模型198
9.3.2异步电动机在两相旋转坐标系上的数学模型200
9.3.3异步电动机在两相坐标系上的状态方程201
9.4异步电动机磁链与转速的估计205
9.4.1磁链的估计205
9.4.2转速的估计207
9.5按转子磁链定向的矢量控制系统209
9.5.1按转子磁链定向的异步电动机数学模型209
9.5.2矢量控制基本原理210
9.5.3电流跟踪控制的实现方法211
9.5.4磁链闭环的直接矢量控制212
9.5.5磁链开环的间接矢量控制214
9.5.6电流型变频器的矢量控制215
9.5.7矢量控制系统的性能分析216
9.6按定子磁链控制的直接转矩控制系统216
9.6.1直接转矩控制的基本原理216
9.6.2定子电压空间矢量的控制作用217
9.6.3基于定子磁链控制的直接转矩控制系统218
9.6.4直接转矩控制系统的性能分析220
习题221
第10章绕线异步电动机转差功率回馈型调速系统222
10.1串级调速系统的基本原理222
10.1.1绕线异步电动机转子附加电动势的作用222
10.1.2电气串级调速系统的工作原理223
10.1.3串级调速系统的启动和停车225
10.2串级调速系统的机械特性及其双闭环控制原理226
10.2.1异步电动机串级调速时的转子整流电路226
10.2.2串级调速系统的转速特性227
10.2.3串级调速系统的电磁转矩229
10.3串级调速系统的技术经济指标及工程设计231
10.3.1串级调速系统的效率231
10.3.2串级调速系统的功率因数233
10.3.3串级调速系统的工程设计233
10.4双馈调速系统的基本结构和工作原理235
10.4.1双馈调速系统的基本结构235
10.4.2双馈调速系统的运行模式分析236
10.5双馈调速系统的矢量控制239
10.5.1同步旋转坐标系下双馈调速系统的功率关系239
10.5.2定子磁链定向下的矢量控制240
10.5.3双馈调速系统转子侧变流器的控制结构图241
10.5.4双馈调速系统网侧变流器的控制结构图242
10.5.5双馈电机在风力发电中的应用243
习题245
第11章同步电动机变压变频调速系统246
11.1同步电动机的调速方法246
11.1.1他控变频调速系统246
11.1.2自控变频调速系统247
11.2电励磁同步电动机的自控变频调速系统248
11.2.1电励磁同步电动机变频器的结构及基本工作原理248
11.2.2电励磁同步电动机变频器的动态数学模型251
11.2.3电励磁同步电动机变频器的矢量控制系统254
11.3永磁同步电动机的自控变频调速系统258
11.3.1无刷直流电动机的自控变频调速系统259
11.3.2正弦波永磁同步电动机的自控变频调速系统264
习题267
附录直流脉宽调速系统的CDIO三级项目教学培养方案268
参考文献272
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电力传动与控制是大学本科电气工程及自动化专业、自动化专业的必修内容。考虑到电力传动与控制技术具有非常强的综合性，想要很好地学习和理解这门技术，必须要有足够的专业基础知识，也就是需要掌握电机学电力电子技术自动控制原理微机原理以及检测与转换技术（或电气测量）等先修课程的基本内容。电力传动与控制的核心就是电机调速。按电机的类型划分，电机调速可分为直流调速和交流调速两种。直流调速在相当长的时间内一直占据调速系统的主流地位，但随着现代电机制造技术和现代电力电子技术的快速发展，以及微处理器运算能力和运算速度的大幅度提高，近20年以来，交流调速取得了长足的进步。目前，在大多数应用场合，交流调速已经取代直流调速，占据了主导地位。但作为教材，直流调速方面的内容仍然有充足的理由继续保留。主要原因有以下几条。首先，直流调速的闭环系统结构和控制算法，是交流调速的样本和基础；高性能的交流调速技术如矢量控制，正是利用坐标变换的手段，将交流电机模拟为直流电机，并按直流调速的闭环系统结构和控制算法进行控制。其次，相对于交流电机高阶、强耦合、非线性的特点，直流电机的数学模型非常简单，与自动控制原理课程的衔接非常容易，对初学者而言也更容易上手实践。再次，直流调速系统也并未完全退出市场，在某些功率比较大、精度要求比较高的场合如重型机械领域还有较多的应用。综上所述，本书仍给予直流调速足够的篇幅，与交流调速基本相当。考虑到当前流行的先修课程教材《电机学》中有关传动基础的部分非常少，与本课程的衔接不好。为此本书特增加一篇的内容，作为两门课程的过渡内容。如果选用《电机与拖动基础》作为先修课程教材，这部分内容可以选讲或者不讲。当前流行的先修课程教材《电力电子技术》中有关调速用变换器及其控制的内容也比较少，同样与本课程的衔接不好。为此本书也增加了电力传动中的电力电子技术一章，作为衔接，也放在第1篇内。此外，转速检测是调速系统的基础构成成分，也写了一章，同样安排在第1篇。为了配合当前本科教育中对工程实践和CDIO项目式教学的要求，本书提供了关于直流调速系统的CDIO项目任务书，作为附录。本书配套课件资源请自行免费下载：http：download.cip.com.cnhtml20170717378135615.html。本书由燕山大学王立乔、沈虹、吴俊娟、肖莹和郭忠南共同编写。其中，绪论由王立乔编写，第1章由郭忠南编写，第2章由沈虹编写，第3、第4章由王立乔编写，第5章由郭忠南、吴俊娟编写，第6、第7章由吴俊娟、王立乔编写，第8章由肖莹编写，第9、第10章由沈虹、肖莹编写，第11章由肖莹、王立乔编写。全书由王立乔统稿。由于学识有限，书中难免有不足之处，欢迎读者批评指正。编著者
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