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第1章 电机的物理基础1

1.1 引言1

1.2 感应和相互作用定律：定性讨论1

1.3 感应和相互作用定律：深入讨论3

1.3.1 线圈中的感应电压3

1.3.2 感应电流和相互作用定律5

1.3.3 一个简单的电动机：运动中的相互作用定律5

1.3.4 感应定律和相互作用定律的共同作用7

1.4 电机系统的能量转换8

1.4.1 利用相互作用定律计算转矩8

1.4.2 基于能量守恒原理的能量转换分析10

1.4.3 线性系统的能量转换13

1.5 磁路的非线性现象15

1.5.1 线性铁心的解16

1.5.2 非线性铁心的解16

1.5.3 考虑磁滞因素18

1.6 结束语19

习题20

参考文献21

第2章 交流电机原理22

2.1 引言22

2.2 交流电机绕组的布置22

2.2.1 集中绕组22

2.2.2 短距绕组24

2.2.3 分布式绕组26

2.2.4 正弦分布式绕组27

2.3 多相电机的绕组28

2.3.1 三相集中绕组29

2.3.2 三相正弦分布式绕组29

2.4 增加极数31

2.4.1 单相多极绕组31

2.4.2 三相绕组布置31

2.4.3 多极电机的旋转磁场32

2.5 绕组布置实例33

2.6 绕组的电感34

2.6.1 简单圆形转子电机的自感和互感34

2.6.2 凸极转子电机的自感和互感36

2.6.3 分布式绕组的电机互感38

2.6.4 交流电机的分析方法40

习题41

第3章 直流电机原理43

3.1 引言43

3.2 简单的直流电机43

3.2.1 直流电机的感应电压及其整流43

3.2.2 换向过程及要求46

3.3 直流电机中主磁场和电枢的相互作用47

3.4 他励直流电机的动态模型48

3.5 稳态性质及其传动系统的原理53

3.5.1 稳态运行53

3.5.2 传动系统53

3.6 直流电机的闭环速度控制55

3.6.1 基本调压速度控制环55

3.6.2 带有电流内环的调速系统57

3.7 调速系统的变流器电路59

3.8 结束语59

习题60

参考文献60

第4章 感应电机模型61

4.1 引言61

4.2 在abc坐标系上的电机方程61

4.3 电机方程的坐标变换64

4.3.1 坐标变换的原理64

4.3.2 磁链方程和电压方程的变换65

4.3.3 电机转矩方程的变换67

4.4 稳态模型的推导68

4.5 等效电路参数的确定及处理70

4.6 结束语75

习题75

参考文献77

第5章 感应电机的稳态控制方法78

5.1 引言78

5.2 稳态模型分析78

5.3 控制方法简介83

5.4 定子电压控制83

5.5 定子频率控制84

5.6 恒V/f控制85

5.7 定子电流控制89

5.8 结束语93

习题93

参考文献94

第6章 感应电机的高性能控制方法95

6.1 引言95

6.2 磁场定向（矢量）控制95

6.2.1 其他实现方法100

6.2.2 其他类型的磁场定向控制101

6.3 直接转矩控制101

6.3.1 直接转矩控制的原理101

6.3.2 定子磁链和转矩估计器103

6.4 结束语105

习题105

参考文献106

第7章 同步电机的高性能控制方法107

7.1 引言107

7.2 三相永磁同步电机模型107

7.2.1 在ABC三相坐标系中的电机模型108

7.2.2 转矩方程推导109

7.2.3 转子参考坐标系中的电机方程111

7.2.4 稳态模型112

7.3 PMSM的转矩控制113

7.3.1 转矩和速度控制原理113

7.3.2 实际问题114

7.4 结束语115

习题116

参考文献117

第8章 电机驱动用电力电子电路118

8.1 引言118

8.2 交流电源变换118

8.2.1 三相AC-DC整流器119

8.2.2 AC-AC变换：三相交-交变流器122

8.3 直流电源的变换124

8.3.1 两电平VSC开关单元125

8.3.2 可控直流电压125

8.3.3 可控交流电压126

8.3.4 可控交流电流128

8.3.5 AC-DC-AC变流器129

8.4 电力电子电路的实际问题131

8.4.1 转矩波动131

8.4.2 开关损耗131

8.4.3 噪声和电磁辐射132

8.5 结束语132

习题133

参考文献134

第9章 基于仿真技术的电机传动系统设计135

9.1 引言135

9.2 基于仿真技术的优化设计方法136

9.2.1 目标函数的设计137

9.2.2 非线性优化算法的必要条件137

9.3 电机传动系统的优化设计实例138

9.3.1 间接矢量控制系统的优化设计138

9.3.2 多目标优化143

9.3.3 多最优解145

9.4 结束语149

参考文献150

附录A：动态系统的数字仿真151

A.1 引言151

A.2 动态系统的状态空间表示法151

A.3 Euler数字积分法152

A.4 结束语153

习题153

参考文献154

附录B：功率半导体器件155

B.1 引言155

B.2 控型开关器件155

B.3 半控型开关器件156

B.4 全控型开关器件156

B.5 结束语157

参考文献157

附录C：三角恒等式158

C.1 基本运算158

C.2 和差与乘积158

C.3 组合公式159