电动机控制

　　《电动机控制》共12章，主要内容包括电力传动计算基础、直流电动机的闭环调速系统、电动机变频调速的原理、变频器的基本功能和合理使用、异步电动机的数学模型和高性能变频调速、同步电动机和无刷电动机的控制方法，以及电动机控制系统的数字仿真等。全书直流电动机的控制为基础，以交流电动机变频调速为主线，着重介绍电力传动与控制的基础知识，探讨电动机的转速、电流、电压、磁通（链）、转矩等的控制策略，同时适当介绍较为深入的最新研究成果。每章的作业中适当引入一些工程应用类型题，供读者深入探讨某些问题。本书可作为电气工程及其自动化专业和相关专业的在职人员进行继续教育的教材，也可作为工程技术人员进行电力传动和控制设计、安装调试的参考书。

　　黄立培，1946年7月12日生，工学博士，清华大学教授、博士生导师。主要从事电机控制、电力电子技术的数学和研究工作。讲授课程“电力传动与控制”、“电力电子专题”等。在异步电动机的高性能控制、交流调速系统的参数自整定、电力半导体器件的损耗分析、向功率因数变换器、矩阵变换器等方面有较深入的研究。1997年获得国家教育委员会授予的国家级数学成果二等奖、北京市人民政府授予的一等奖1项；2001年获中华人民共和国国务院颁发的政府特殊津贴；2001年获得由台达电子工业股份有限公司董事长郑崇华和中达学者基金计划实施委员会主任李泽元教授签发的2001年至2003年中达学者（Delta scholar）荣誉称号。与他他合作出版书籍4册。1 《21世纪学科发展丛书（电气工程现代文明之轮）》；2《调速用变频器及配套设备选用指南》；3《变频器应用技术及电动机调速》；4《电气设备设计计算手册（译著）》。发表学术论文60余篇。

序                  
 前言                  
 第1章  电力传动计算基础                  
 1. 1  直线运动                  
 1. 1. 1  距离. 速度. 加速度. 力和质量                  
 1. 1. 2  质量和重量,                   
 1. 1. 3  直线运动的功. 功率. 动能                  
 1. 2  旋转运动                  
 1. 2. 1  转矩. 角速度                  
 1. 2. 2  转动惯量. 飞轮矩GD2和运动方程                  
 1. 2. 3  旋转运动的功. 功率和动能                  
 1. 2. 4  GD2的折算及惯性系数                  
 1. 3  电动机所需输出功率的计算基础                  
 1. 3. 1  由力和速度确定输出功率                  
 1. 3. 2  由转矩和角速度确定输出功率                  
 1. 3. 3  输送流体的功率                  
 1. 3. 4  动力传动装置的效率                  
 1. 4  小结                  
 计算与思考                  
 第2章  电动机的启动与制动                  
 2. 1  电机的发展                  
 2. 2  电动机的转速转矩特性                  
 2. 3  负载的转速转矩特性和稳定运行                  
 2. 4  加速时间                  
 2. 4. 1  转速与时间的关系                  
 2. 4. 2  异步电动机的加速时间                  
 2. 4. 3  直流电动机的加速时间                  
 2. 5  启动电阻的计算                  
 2. 5. 1  电阻值和启动档数                  
 2. 5. 2  串电阻启动的启动时间                  
 2. 6  各种电动机的启动方法                  
 2. 6. 1  笼式异步电动机的启动方法                  
 2. 6. 2  绕线式异步电动机的启动                  
 2. 6. 3  直流电动机的启动                  
 2. 6. 4  同步电动机的启动                  
 2. 7  制动                  
 2. 7. 1  制动的分类                  
 2. 7. 2  制动时间                  
 2. 7. 3  制动机构所产生的损耗                  
 2. 8  正转. 反转. 拖动转矩. 制动转矩的表示方法                  
 2. 9  小结                  
 计算与思考                  
 第3章  电动机控制基础                  
 3. 1  电力传动与电动机调速                  
 3. 2  异步电动机调速的基础知识                  
 3. 2. 1  异步电动机的基本原理                  
 3. 2. 2  异步电动机的等值电路                  
 3. 2. 3  电力半导体器件                  
 3. 2. 4  变频器的种类                  
 3. 2. 5  PWM控制技术                  
 3. 2. 6  调速系统的性能指标                  
 3. 3  小结                  
 计算与思考                  
 第4章  直流电动机调速系统                  
 4. 1  直流他励电动机的基本原理和机械特性                  
 4. 2  斩波器-直流电动机系统的控制                  
 4. 2. 1  用于传动的直流斩波器的基本电路                  
 4. 2. 2  混合式斩波器系统运行分析                  
 4. 3  相控整流器-直流电动机的调速性能                  
 4. 3. 1  开环机械特性                  
 4. 3. 2  单闭环调速系统的性能分析                  
 4. 3. 3  单闭环有静差直流控制系统的其他形式                  
 4. 3. 4    闭环调速系统的性能分析                  
 4. 3. 5    闭环调速系统的设计                  
 4. 4  小结                  
 计算与思考                  
 第5章  异步电动机调速的基本方法                  
 5. 1  异步电动机的速度控制方法                  
 5. 1. 1  变极调速                  
 5. 1. 2  定予调压调速                  
 5. 1. 3  转子串电阻调速                  
 5. 1. 4  串级调速                  
 5. 1. 5  电磁转差离合器调速                  
 5. 1. 6  变频调速                  
 5. 2  异步电动机非正弦供电时的运行特性                  
 5. 2. 1  异步电动机的谐波磁场                  
 5. 2. 2  异步电动机的谐波电流                  
 5. 2. 3  异步电动机的谐波转矩                  
 5. 2. 4  谐波电流引起的损耗                  
 5. 2. 5  异步电动机特性的测量                  
 5. 3  小结                  
 计算与思考                  
 第6章  异步电动机的变压变频调速                  
 6. 1  异步电动机变频调速的控制方式                  
 6. 1. 1  保持U／f恒定                  
 6. 1. 2  保持输出转矩为常数(恒转矩调速)                  
 6. 1. 3  保持输出功率为常数(恒功率调速)                  
 6. 1. 4  矢量控制                  
 6. 2  电压型变频器-异步电动机系统的VF比恒定控制                  
 6. 2. 1  系统构成                  
 6. 2. 2  基本性能分析                  
 6. 2. 3  VF比恒定控制运行中的不稳定现象                  
 6. 2. 4  回馈制动方式                  
 6. 3  异步电动机的转差频率控制                  
 6. 3. 1  转差频率控制的基本原理                  
 6. 3. 2  转差频率控制的系统构成                  
 6. 3. 3  系统性能分析                  
 6. 4  异步电动机的磁链轨迹控制                  
 6. 4. 1  PWM逆变器输出电压的矢量表示                  
 6. 4. 2  磁链轨迹控制                  
 6. 5  小结                  
 计算与思考                  
 第7章  通用变频器的基本性能和合理使用                  
 7. 1  通用变频器的发展                  
 7. 1. 1  中小容量变频器                  
 7. 1. 2  大容量变频调速                  
 7. 1. 3  特殊用途的交流驱动调速                  
 7. 1. 4  无速度传感器矢量控制调速系统                  
 7. 2  通用变频器的基本运行方式                  
 7. 2. 1  通用变频器的操作和显示                  
 7. 2. 2  通用变频器的基本运行方式                  
 7. 3  变频器的功能及合理使用                  
 7. 3. 1  U／f类型的选择                  
 7. 3. 2  启动转矩的调整                  
 7. 3. 3  加速. 减速时间的设定                  
 7. 3. 4  参数自动调整                  
 7. 3. 5  频率跨跳                  
 7. 3. 6  制动电阻的选择                  
 7. 3. 7  电子热继电器保护设定                  
 7. 3. 8  直流制动                  
 7. 3. 9  变频器和商用电源的切换                  
 7. 3. 10  变频器的保护                  
 7. 4  小结                  
 计算与思考                  
 第8章  高性能异步电动机变频调速系统                  
 8. 1  异步电动机的矢量控制                  
 8. 1. 1  异步电动机的动态数学模型                  
 8. 1. 2  矢量控制理论                  
 8. 1. 3  转子磁场定向矢量控制系统的构成                  
 8. 2  提高系统响应速度的技术                  
 8. 2. 1  影响响应速度的因素                  
 8. 2. 2  提高系统响应速度的方法                  
 8. 3  无速度传感器矢量控制                  
 8. 3. 1  速度的辨识方法                  
 8. 3. 2  磁链的观测                  
 8. 4  异步电动机控制系统的参数自整定                  
 8. 4. 1  异步电动机控制系统参数自整定的目的                  
 8. 4. 2  异步电动机参数自整定的分类                  
 8. 4. 3  异步电动机控制系统参数自整定的原理                  
 8. 5  电流控制策略                  
 8. 5. 1  非线性开关电流控制器                  
 8. 5. 2  线性控制器                  
 8. 5. 3  预测控制器                  
 8. 6  小结                  
 计算与思考                  
 第9章  绕线式异步电动机的串级调速                  
 9. 1  绕线式异步电动机串级调速的原理                  
 9. 1. 1  绕线式异步电动机转子串电势调速的基本方程式                  
 9. 1. 2  串级调速系统的功率流动                  
 9. 2  串级调速的实现方法                  
 9. 2. 1  恒功率型串级调速                  
 9. 2. 2  恒转矩型串级调速                  
 9. 2. 3  晶闸管静止型串级调速                  
 9. 3  小结                  
 计算与思考                  
 第10章  同步电动机的变频调速                  
 10. 1  同步电动机的类型                  
 10. 1. 1  隐极式同步电动机                  
 10. 1. 2  凸极式同步电动机                  
 10. 1. 3  永磁同步电动机                  
 10. 1. 4  反应式同步电动机                  
 10. 2  同步电动机的稳态运行                  
 10. 2. 1  隐极式同步电动机                  
 10. 2. 2  凸极式同步电动机                  
 10. 2. 3  永磁同步电动机                  
 10. 2. 4  反应式同步电动机                  
 10. 3  变频调速运行                  
 10. 4  同步电动机的控制原理                  
 10. 4. 1  同步电动机使用电压型变频器的开环控制                  
 10. 4. 2  自控式同步电动机                  
 10. 5  永磁同步电动机的伺服控制                  
 10. 5. 1  PWM变频器同步电动机的驱动                  
 10. 5. 2  永磁同步电动机的性能分析                  
 10. 5. 3  自控式同步电动机的转矩角控制                  
 10. 5. 4  电流追踪型永磁同步电动机驱动系统                  
 10. 5. 5  永磁同步电动机的磁场定向控制                  
 10. 6  小结                  
 计算与思考                  
 第11章  小型无刷电动机的调速                  
 11. 1  无刷直流电动机的调速系统                  
 11. 1. 1  三相半波无刷直流电动机                  
 11. 1. 2  三相全波无刷直流电动机                  
 11. 1. 3  三相正弦无刷直流电动机                  
 11. 1. 4  位置传感器                  
 11. 1. 5  驱动性能和控制原理                  
 11. 2  步进电动机的速度控制                  
 11. 2. 1  变磁阻步进电动机                  
 11. 2. 2  永磁步进电动机                  
 11. 2. 3  混合式步进电动机                  
 11. 2. 4  驱动电路                  
 11. 3  开关磁阻电动机的速度控制                  
 11. 3. 1  功率变换电路                  
 11. 3. 2  开关磁阻电动机的转矩产生机理                  
 11. 4  小结                  
 计算与思考                  
 第12章  电动机控制系统的数字仿真                  
 12. 1  概述                  
 12. 2  面向微分方程的数字仿真                  
 12. 2. 1  一阶线性常微分方程                  
 12. 2. 2  欧拉法                  
 12. 2. 3  龙格-库塔法                  
 12. 3  面向结构图的数字仿真                  
 12. 3. 1  线性系统的数字仿真                  
 12. 3. 2  连续系统离散相似法数字仿真                  
 12. 4  电动机控制系统的仿真                  
 12. 4. 1  双闭环直流调速系统的数字仿真                  
 12. 4. 2  电压型变频器-异步电动机调速系统的数字仿真                  
 12. 5  控制系统仿真软件SIMULINK简介                  
 12. 5. 1  系统构成                  
 12. 5. 2  计算顺序                  
 12. 6  小结                  
 计算与思考                  
 参考文献