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第1章 电力传动计算基础1

1.1 直线运动1

1.1.1 距离、速度、加速度、力和质量1

1.1.2 质量和重量2

1.1.3 直线运动的功、功率、动能2

1.2 旋转运动2

1.2.1 转矩、角速度2

1.2.2 转动惯量、飞轮矩GD2和运动方程3

1.2.3 旋转运动的功、功率和动能4

1.2.4 GD2的折算及惯性系数5

1.3 电动机所需输出功率的计算基础6

1.3.1 由力和速度确定输出功率7

1.3.2 由转矩和角速度确定输出功率8

1.3.3 输送流体的功率9

1.3.4 动力传动装置的效率10

1.4 小结10

计算与思考10

第2章 电动机的启动与制动12

2.1 电机的发展12

2.2 电动机的转速转矩特性14

2.3 负载的转速转矩特性和稳定运行16

2.4 加速时间18

2.4.1 转速与时间的关系18

2.4.2 异步电动机的加速时间19

2.4.3 直流电动机的加速时间20

2.5.1 电阻值和启动档数22

2.5 启动电阻的计算22

2.5.2 串电阻启动的启动时间23

2.6 各种电动机的启动方法25

2.6.1 笼式异步电动机的启动方法25

2.6.2 绕线式异步电动机的启动26

2.6.3 直流电动机的启动26

2.6.4 同步电动机的启动26

2.7 制动27

2.7.1 制动的分类27

2.7.2 制动时间28

2.7.3 制动机构所产生的损耗28

2.8 正转、反转、拖动转矩、制动转矩的表示方法29

计算与思考30

2.9 小结30

第3章 电动机控制基础32

3.1 电力传动与电动机调速32

3.2 异步电动机调速的基础知识34

3.2.1 异步电动机的基本原理34

3.2.2 异步电动机的等值电路35

3.2.3 电力半导体器件37

3.2.4 变频器的种类39

3.2.5 PWM控制技术42

3.2.6 调速系统的性能指标43

3.3 小结45

计算与思考45

4.1 直流他励电动机的基本原理和机械特性46

第4章 直流电动机调速系统46

4.2 斩波器－直流电动机系统的控制48

4.2.1 用于传动的直流斩波器的基本电路48

4.2.2 混合式斩波器系统运行分析53

4.3相控整流器－直流电动机的调速性能56

4.3.1 开环机械特性56

4.3.2 单闭环调速系统的性能分析57

4.3.3 单闭环有静差直流控制系统的其他形式64

4.3.4 双闭环调速系统的性能分析67

4.3.5 双闭环调速系统的设计71

4.4 小结71

计算与思考72

5.1.1 变极调速76

5.1 异步电动机的速度控制方法76

第5章 异步电动机调速的基本方法76

5.1.2 定子调压调速77

5.1.3 转子串电阻调速78

5.1.4 串级调速79

5.1.5 电磁转差离合器调速81

5.1.6 变频调速82

5.2 异步电动机非正弦供电时的运行特性83

5.2.1 异步电动机的谐波磁场83

5.2.2 异步电动机的谐波电流84

5.2.3 异步电动机的谐波转矩84

5.2.4 谐波电流引起的损耗85

5.2.5 异步电动机特性的测量85

计算与思考88

5.3 小结88

6.1 异步电动机变频调速的控制方式90

6.1.1 保持U/f恒定90

第6章 异步电动机的变压变频调速90

6.1.2 保持输出转矩为常数（恒转矩调速）92

6.1.3 保持输出功率为常数（恒功率调速）93

6.1.4 矢量控制93

6.2 电压型变频器－异步电动机系统的VF比恒定控制95

6.2.1 系统构成95

6.2.2基本性能分析97

6.2.3 VF比恒定控制运行中的不稳定现象98

6.2.4 回馈制动方式99

6.3.2 转差频率控制的系统构成101

6.3异步电动机的转差频率控制101

6.3.1 转差频率控制的基本原理101

6.3.3 系统性能分析102

6.4 异步电动机的磁链轨迹控制105

6.4.1 PWM逆变器输出电压的矢量表示105

6.4.2 磁链轨迹控制107

6.5 小结110

计算与思考110

第7章 通用变频器的基本性能和合理使用112

7.1 通用变频器的发展112

7.1.1 中小容量变频器113

7.1.2 大容量变频调速113

7.1.4 无速度传感器矢量控制调速系统116

7.1.3 特殊用途的交流驱动调速116

7.2 通用变频器的基本运行方式117

7.2.1 通用变频器的操作和显示117

7.2.2 通用变频器的基本运行方式119

7.3 变频器的功能及合理使用120

7.3.1 U/f类型的选择121

7.3.2 启动转矩的调整121

7.3.3 加速、减速时间的设定121

7.3.4 参数自动调整122

7.3.5 频率跨跳122

7.3.6 制动电阻的选择123

7.3.7 电子热继电器保护设定123

7.3.9 变频器和商用电源的切换124

7.3.8 直流制动124

7.3.10 变频器的保护126

7.4 小结129

计算与思考129

第8章 高性能异步电动机变频调速系统131

8.1 异步电动机的矢量控制131

8.1.1 异步电动机的动态数学模型131

8.1.2 矢量控制理论136

8.1.3 转子磁场定向矢量控制系统的构成137

8.2 提高系统响应速度的技术140

8.2.1 影响响应速度的因素140

8.3.1 速度的辨识方法141

8.3 无速度传感器矢量控制141

8.2.2 提高系统响应速度的方法141

8.3.2 磁链的观测145

8.4 异步电动机控制系统的参数自整定148

8.4.1 异步电动机控制系统参数自整定的目的148

8.4.2 异步电动机参数自整定的分类148

8.4.3 异步电动机控制系统参数自整定的原理149

8.5 电流控制策略152

8.5.1 非线性开关电流控制器153

8.5.2 线性控制器154

8.5.3 预测控制器155

8.6 小结156

计算与思考156

9.1.1 绕线式异步电动机转子串电势调速的基本方程式158

第9章 绕线式异步电动机的串级调速158

9.1 绕线式异步电动机串级调速的原理158

9.1.2 串级调速系统的功率流动160

9.2 串级调速的实现方法161

9.2.1 恒功率型串级调速161

9.2.2 恒转矩型串级调速162

9.2.3 晶闸管静止型串级调速164

9.3 小结165

计算与思考165

第10章 同步电动机的变频调速166

10.1 同步电动机的类型166

10.1.1 隐极式同步电动机166

10.1.4 反应式同步电动机167

10.1.3 永磁同步电动机167

10.1.2 凸极式同步电动机167

10.2 同步电动机的稳态运行168

10.2.1 隐极式同步电动机168

10.2.2 凸极式同步电动机169

10.2.3 永磁同步电动机171

10.2.4 反应式同步电动机171

10.3 变频调速运行172

10.4 同步电动机的控制原理173

10.4.1 同步电动机使用电压型变频器的开环控制174

10.4.2 自控式同步电动机175

10.5.1 PWM变频器同步电动机的驱动177

10.5.2 永磁同步电动机的性能分析177

10.5 永磁同步电动机的伺服控制177

10.5.3 自控式同步电动机的转矩角控制178

10.5.4 电流追踪型永磁同步电动机驱动系统179

10.5.5 永磁同步电动机的磁场定向控制179

10.6 小结180

计算与思考181

第11章 小型无刷电动机的调速182

11.1 无刷直流电动机的调速系统182

11.1.1 三相半波无刷直流电动机182

11.1.2 三相全波无刷直流电动机184

11.1.3 三相正弦无刷直流电动机184

11.1.4 位置传感器186

11.1.5 驱动性能和控制原理186

11.2.1 变磁阻步进电动机187

11.2 步进电动机的速度控制187

11.2.2 永磁步进电动机188

11.2.3 混合式步进电动机188

11.2.4 驱动电路189

11.3 开关磁阻电动机的速度控制189

11.3.1 功率变换电路190

11.3.2 开关磁阻电动机的转矩产生机理191

11.4 小结193

计算与思考194

第12章 电动机控制系统的数字仿真195

12.1 概述195

12.2.1 一阶线性常微分方程196

12.2.2 欧拉法196

12.2 面向微分方程的数字仿真196

12.2.3 龙格－库塔法197

12.3 面向结构图的数字仿真197

12.3.1 线性系统的数字仿真197

12.3.2 连续系统离散相似法数字仿真200

12.4 电动机控制系统的仿真204

12.4.1 双闭环直流调速系统的数字仿真204

12.4.2 电压型变频器－异步电动机调速系统的数字仿真207

12.5 控制系统仿真软件SIMULINK简介208

12.5.1 系统构成208

12.5.2 计算顺序210

12.6 小结211

计算与思考212

参考文献215