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绪论 1

第1章 直流调速系统特性分析 5

1.1 调速系统的基本概念 5

1.1.1 转速控制的要求和调速指标 5

1.1.2 开环调速系统的性能和存在问题 7

1.2 转速负反馈自动调速系统 9

1.2.1 闭环调速系统组成及工作原理 9

1.2.2 闭环调速系统静特性方程 11

1.2.3 开环系统机械特性和闭环系统静特性的比较 14

1.2.4 反馈控制系统的基本特征 16

1.3 转速负反馈调速系统的稳态参数计算 18

1.3.1 设定系统数据 19

1.3.2 稳态参数计算 19

1.4 单环控制系统的限流保护——电流截止负反馈 21

1.4.1 转速负反馈系统的问题 21

1.4.2 带有电流截止环节的电流负反馈 21

1.5 静态无差调速系统 29

1.5.1 实现无静差的原理 29

1.5.2 无静差系统的调节过程 31

1.5.3 无静差调速系统的静特性 32

1.5.4 无静差直流调速系统举例 33

1.6 闭环直流调速系统的数学模型 34

1.6.1 额定励磁下直流电动机的传递函数 35

1.6.2 晶闸管触发和整流装置的传递函数 36

1.6.3 调节器和测速发电机的传递函数 38

1.6.4 闭环直流调速系统的数学模型和传递函数 39

1.6.5 闭环直流调速系统的稳定条件 40

1.7 自动调速系统的检测装置 41

1.7.1 测速发电机 41

1.7.2 电流检测装置 42

1.8 小结 45

1.9 习题 45

第2章 晶闸管直流电动机调速系统及其工程设计 47

2.1 转速、电流双闭环直流调速系统 47

2.1.1 转速、电流双闭环直流调速系统的形成 47

2.1.2 双闭环直流调速系统的稳态分析 50

2.2 双闭环直流调速系统的启动过程 52

2.2.1 双闭环直流调速系统的动态数学模型 52

2.2.2 双闭环直流调速系统的启动过程 52

2.2.3 启动过程的特点 55

2.2.4 动态性能及调节器的作用 56

2.3 工程设计方法 57

2.3.1 工程设计方法遵循的原则与步骤 57

2.3.2 典型Ⅰ型系统 58

2.3.3 典型Ⅱ型系统 63

2.3.4 非典型系统的典型化 67

2.4 双闭环直流调速系统的工程设计 71

2.4.1 电流调节器设计 72

2.4.2 转速调节器设计 75

2.4.3 转速调节器退饱和时的转速超调量 79

2.5 设计举例 83

2.5.1 设计实例 83

2.5.2 调速系统的并联微分校正 85

2.6 其他多环控制的直流调速系统 88

2.6.1 带电流变化率内环的三环调速系统 88

2.6.2 弱磁控制的直流调速系统 89

2.7 小结 92

2.8 习题 92

第3章 α＝β配合控制的有环流可逆直流调速系统 95

3.1 晶闸管-电动机系统的可逆线路 95

3.1.1 电枢反接可逆线路 95

3.1.2 励磁反接可逆线路 96

3.2 两组晶闸管可逆线路中的环流 97

3.2.1 环流及其种类 97

3.2.2 直流环流与配合控制 98

3.2.3 交流环流及其抑制措施 99

3.2.4 动态环流 101

3.3 α＝β工作制调速系统及制动过程分析 101

3.3.1 系统组成原理 101

3.3.2 系统制动过程分析 103

3.4 其他可逆直流调速系统 108

3.4.1 给定环流和可控环流的可逆系统 108

3.4.2 无环流的可逆系统 109

3.5 小结 111

3.6 习题 112

第4章 直流脉宽调速系统 113

4.1 脉宽调制变换器 113

4.1.1 不可逆PWM变换器 113

4.1.2 可逆PWM变换器 116

4.2 脉宽调速系统的稳态分析 119

4.2.1 脉宽调速系统的开环机械特性 119

4.2.2 电流脉动波形与最大脉动量 121

4.2.3 转速脉动波形与最大脉动量 124

4.3 双闭环直流脉宽调速控制系统 126

4.3.1 脉宽调制器 127

4.3.2 逻辑延时环节 128

4.3.3 直流脉宽调速系统的数学模型 128

4.4 滤波电容与泵升电压的限制 129

4.5 小结 130

4.6 习题 130

第5章 交流异步电动机调压调速系统 131

5.1 异步电动机调压调速原理 131

5.2 晶闸管三相交流调压电路 133

5.3 其他常用三相交流调压电路简介 136

5.4 闭环控制的调压调速系统及其静特性 137

5.4.1 转速负反馈闭环控制的调压调速系统静特性 137

5.4.2 转速负反馈闭环控制的调压调速系统动态特性 138

5.5 小结 140

5.6 习题 140

第6章 绕线式异步电动机串级调速系统 141

6.1 串级调速的原理和装置 141

6.1.1 串级调速的原理 141

6.1.2 串级调速的各种运行状态及功率传递方向 142

6.1.3 串级调速系统的基本装置 143

6.2 串级调速系统的调速特性和机械特性 146

6.2.1 串级调速系统转子整流电路的工作特性 146

6.2.2 串级调速系统的调速特性 147

6.2.3 串级调速系统的机械特性 149

6.3 串级调速系统的功率特性 151

6.4 转速、电流双闭环串级调速系统 154

6.4.1 转速、电流双闭环串级调速系统的组成 155

6.4.2 双闭环串级调速系统的动态数学模型 155

6.4.3 双闭环串级调速系统调节器的设计 157

6.4.4 双闭环串级调速系统设计的特殊问题 159

6.5 双馈调速系统 161

6.6 小结 162

6.7 习题 163

第7章 交流异步电动机变频调速系统 164

7.1 异步电动机变频调速原理 164

7.1.1 恒磁通控制方式 165

7.1.2 恒电压控制方式 167

7.1.3 恒电流控制方式 168

7.2 变频电源 169

7.2.1 变频电源的分类 169

7.2.2 脉冲宽度调制型（SPWM）变频器 173

7.3 SPWM变频调速系统 177

7.4 通用变频器的选择及使用 180

7.4.1 通用变频器的构成及主要功能 180

7.4.2 通用变频器及外部设备选择 181

7.4.3 通用变频器的安装、接线、调试和使用方法 184

7.5 小结 187

7.6 习题 188

第8章 异步电动机矢量变换控制系统 189

8.1 异步电动机矢量变换控制的工作原理 189

8.1.1 矢量变换控制的基本概念 189

8.1.2 矢量变换控制系统的构想 191

8.2 矢量变换运算规律及实现 191

8.2.1 在功率不变条件下的坐标系变换矩阵 191

8.2.2 三相／二相变换（3/2变换） 192

8.2.3 二相／二相旋转坐标系转换（2s/2r变换） 195

8.2.4 三相静止坐标系到任意二相旋转坐标系的变换（3s/2r） 196

8.2.5 直角坐标／极坐标变换（K/P变换） 197

8.3 异步电动机的数学模型及其矢量变换 197

8.3.1 异步电动机的数学模型 197

8.3.2 异步电动机数学模型的矢量变换 201

8.4 异步电动机矢量变换控制基本方程式 205

8.4.1 磁通控制基本方程式 205

8.4.2 转矩控制基本方程式 206

8.5 磁链开环、转差型矢量控制的交-直-交电流源变频调速系统 207

8.5.1 系统原理及特点 207

8.5.2 关于转子磁链闭环 208

8.6 小结 209

8.7 习题 210

第9章 异步电动机直接转矩控制 211

9.1 直接转矩控制概述 211

9.1.1 直接转矩控制系统的特点 211

9.1.2 直接转矩控制系统的原理 212

9.1.3 直接转矩控制系统和矢量控制系统的比较 215

9.2 直接转矩控制中定子磁链观测模型的切换 216

9.2.1 磁链模型 216

9.2.2 U-n模型 217

9.3 全数字异步电动机直接转矩控制系统 218

9.3.1 系统硬件结构 218

9.3.2 定子磁链控制与转矩控制 219

9.4 小结 221

9.5 习题 221

教学实验 222

参考文献 256