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第1章 引言1

1.1交流调速系统的应用1

1.1.1交流调速系统在工业上的应用1

1.1.2交流调速在航空航天领域的应用2

1.2交流调速技术的发展2

1.2.1功率变换技术的发展3

1.2.2功率电子器件的发展4

1.2.3数字控制器件的发展5

1.3本书的结构与内容7

习题8

第2章 交流调速方法与调速特性9

2.1交流电动机的调速原理9

2.1.1交流电动机的同步旋转磁场9

2.1.2同步电动机的调速原理11

2.1.3异步电动机的调速原理11

2.1.4开关磁阻电动机的调速原理13

2.2交流电动机的调速方法与调速特性13

2.2.1交流电动机的变频调速特性13

2.2.2异步电动机的变极调速方法与特性15

2.2.3异步电动机的变转差调速方法与特性18

2.2.4小结21

2.3交流电动机的等效变换21

2.3.1直流电动机的控制原理21

2.3.2同步电动机的等效变换22

2.3.3异步电动机的等效变换23

2.3.4小结25

2.4航空航天交流调速系统的控制问题26

2.4.1航空航天交流调速系统的特点26

2.4.2航空伺服控制系统27

2.4.3多余度结构和容错控制27

2.4.4无位置传感器系统的应用28

本章小结29

习题29

第3章 静止变频器控制技术30

3.1静止变频器的类型30

3.1.1传统静止变频器类型30

3.1.2新型静止变频器类型33

3.1.3电压源和电流源变频器35

3.2方波逆变器36

3.2.1零式方波逆变器36

3.2.2三相桥式方波逆变器37

3.2.3方波逆变器的谐波分析41

3.3正弦脉宽调制变频器43

3.3.1正弦脉宽调制变频器的工作原理43

3.3.2 SPWM信号的采样方法47

3.3.3 SPWM的电压与频率控制48

3.3.4准正弦波脉宽调制法50

3.3.5正弦电流跟踪型脉宽调制方法51

3.4空间矢量脉宽调制变频器53

3.4.1 SVPWM控制的基本原理53

3.4.2基于矢量相位的SVPWM控制方法57

3.4.3减小谐波影响的SVPWM控制方法59

3.5脉宽调制变频器输出的谐波分析63

3.5.1采用规则采样法对输出波形的影响分析63

3.5.2桥臂器件开关死区对输出波形的影响分析65

本章小结68

习题69

第4章 无刷直流电动机与运行特性70

4.1无刷直流电动机的原理70

4.1.1结构特点和工作原理70

4.1.2电机的基本模型72

4.1.3电机的基本特性74

4.2无刷直流电动机的换相方法75

4.2.1三相半桥Y形结构电机的换相控制75

4.2.2三相桥Y形结构电机的换相控制76

4.2.3三相桥△形结构电机的换相控制81

4.2.4不同结构电机的特性比较86

4.3无刷直流电动机脉动转矩分析87

4.3.1反电势波形对脉动转矩的影响87

4.3.2换相角误差对脉动转矩的影响93

4.3.3电子换相引起的脉动转矩96

4.4双重绕组无刷直流电动机及其控制101

4.4.1双重绕组无刷直流电动机的结构特点101

4.4.2双重绕组无刷直流电动机的数学模型103

4.4.3双重绕组无刷直流电动机的机械特性104

本章小结105

习题106

第5章 无刷直流电动机调速系统107

5.1无刷直流电动机的运行控制107

5.1.1调速和起动控制107

5.1.2制动运行的控制109

5.1.3前端电压斩波控制的电动机四象限运行112

5.1.4前端电流滞环控制的电动机四象限运行115

5.2无刷直流电动机闭环调速系统116

5.2.1 PWM控制的单闭环调速系统116

5.2.2 PWM控制的双闭环调速系统119

5.2.3前端电压斩波控制的调速系统121

5.2.4前端电流滞环控制的调速系统123

5.3无刷直流电动机转子位置测量技术125

5.3.1位置传感器的分辨率125

5.3.2转子位置传感器类型127

5.3.3无位置传感器的换相控制129

5.4双通道的无刷直流电动机调速系统132

5.4.1双通道调速系统结构132

5.4.2双通道调速系统的均衡控制133

5.4.3双通道双闭环系统的动态模型136

5.4.4系统的容错性能137

5.5航空多余度机电作动器140

5.5.1双余度结构的机电作动器140

5.5.2四余度结构的机电作动器143

5.5.3四余度机电作动器的容错特性与可靠性145

本章小结147

习题148

第6章 异步电动机变频调速系统149

6.1异步电动机变频调速稳态特性149

6.1.1自然机械特性149

6.1.2变频调速的基本控制方式150

6.1.3电压频率协调控制的机械特性151

6.2变频调速的运行控制154

6.2.1电压频率协调控制的低速电压补偿154

6.2.2变频调速的起动控制157

6.2.3变频调速的制动控制159

6.3转速开环的变频调速系统161

6.3.1电压单闭环控制的调速系统161

6.3.2升速与降速控制方法162

6.3.3系统动态数学模型166

6.4转速闭环的转差角速度控制的变频调速系统168

6.4.1转差角速度控制的基本原理168

6.4.2转差角速度控制的变频调速系统170

6.4.3系统动态结构图171

6.4.4转差角速度控制调速系统的特点171

本章小结172

习题173

第7章 同步电动机矢量控制调速系统174

7.1同步电动机的数学模型174

7.1.1同步电动机的基本电磁关系174

7.1.2交流绕组的坐标变换177

7.1.3同步电动机d、 q、 o坐标系的数学模型181

7.2同步电动机的矢量控制183

7.2.1磁链、磁动势的空间矢量关系183

7.2.2转子磁链定向的矢量控制184

7.2.3气隙磁链定向的矢量控制187

7.2.4定子磁链定向的矢量控制189

7.2.5同步电动机的转子位置测量191

7.3永磁同步电动机矢量控制调速系统194

7.3.1调速基本原理194

7.3.2单闭环调速系统195

7.3.3双闭环调速系统197

7.3.4电流滞环控制的调速系统201

7.3.5航空双通道交流伺服控制系统201

7.4电磁式同步电动机矢量控制调速系统204

7.4.1磁链开环的矢量控制调速系统204

7.4.2磁链闭环的矢量控制调速系统206

7.4.3同步电动机的功率因数控制208

本章小结210

习题211

第8章 异步电动机矢量控制调速系统212

8.1异步电动机的动态数学模型212

8.1.1异步电动机基本电磁关系213

8.1.2异步电动机在同步旋转坐标系上的数学模型216

8.1.3在其他坐标系上的数学模型219

8.2异步电动机的矢量控制方法221

8.2.1转子磁链定向的数学模型221

8.2.2异步电动机矢量控制方法222

8.2.3异步电动机转子磁链模型224

8.3异步电动机转子磁链定向控制的调速系统226

8.3.1磁链开环的转差型矢量控制调速系统226

8.3.2磁链闭环的电压型矢量控制调速系统228

8.3.3磁链闭环的电流滞环矢量控制调速系统231

8.4异步电动机直接转矩控制的调速系统233

8.4.1直接转矩控制系统的原理233

8.4.2直接转矩控制系统235

8.4.3直接转矩控制系统的特性分析238

本章小结239

习题239

第9章 开关磁阻电动机调速系统240

9.1开关磁阻电动机的结构和工作原理240

9.1.1开关磁阻电动机的结构240

9.1.2常用的功率控制电路243

9.1.3开关磁阻电动机的基本电磁关系244

9.2 SR电动机的电流和转矩特性247

9.2.1开关磁阻电动机的电流波形247

9.2.2 不考虑饱和效应的SR电动机的转矩特性249

9.2.3考虑饱和效应的SR电动机的转矩特性252

9.3 SR电动机的运行控制255

9.3.1 SR电动机的控制方法256

9.3.2 SR电动机的调速控制258

9.3.3 SR电动机的起动与制动控制260

9.4 SR电动机转速闭环控制的调速系统262

9.4.1 SR电动机线性化动态模型262

9.4.2单闭环调速系统264

9.4.3双闭环调速系统266

9.5开关磁阻电机在航空中的应用268

9.5.1航空开关磁阻起动/发电机系统（SR-S/ G系统）268

9.5.2大功率机电作动器270

本章小结270

习题270

参考文献271