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1.1 概述1

第1章 导论1

1.2 增量运动中的电动机2

1.2.1 步进电动机2

1.2.2 开关磁阻电动机3

1.2.3 无换向器电动机5

1.2.4 交流步进同步电动机6

1.3.1 增量运动控制与电力电子技术8

1.3.2 正弦波与阶梯波8

1.3 增量运动的交流控制8

1.3.3 离散控制与数字控制9

第2章 步进电动机的步进传动11

2.1 概述11

2.2 由定位电磁铁构成的步进电动机12

2.3 反应式步进电动机13

2.3.1 多段反应式步进电动机13

2.3.2 单段反应式步进电动机17

2.3.3 反应转矩20

2.3.4 反应式步进电动机的供电方式和转矩星形图22

2.4.1 结构26

2.4 两相混合式步进电动机26

2.4.2 工作原理29

2.4.3 供电方式33

2.5 五相混合式步进电动机36

2.5.1 结构36

2.5.2 工作原理36

2.5.3 供电方式41

2.6 直线步进电动机45

2.6.1 结构45

2.6.2 工作原理46

第3章 同步电动机步进运动的基本特征50

3.1 概述50

3.2 圆旋转磁场的离散化51

3.2.1 三相交流电动机的旋转磁场51

3.2.2 旋转磁场离散为步进磁场53

3.2.3 马鞍形直流电流的离散57

3.2.4 离散波形分析59

3.3 步进运动的转矩矢量62

3.3.1 步进运动的矩角特性62

3.3.2 定位转矩星形图64

3.4 旋转矢量的解耦66

3.4.1 矢量分解法66

3.4.2 三相电动机的矢量变换69

3.5 同步电动机的步进运动及数学描述71

3.5.1 反应式同步电动机71

3.5.2 永磁式同步电动机84

第4章 交流步进电源92

4.1 概述92

4.2.1 步进电动机的直流供电93

4.2 步进传动的直流供电93

4.2.2 马鞍形直流供电94

3.5.3 直流励磁同步电动机96

4.2.3 普通同步电动机的直流供电96

4.3 交-直-交电流型变频器100

4.3.1 工作原理100

4.3.2 交-直-交步进电源104

4.4 电流型变频器的多重化105

4.4.1 多重化技术105

4.4.2 步进传动的多重化109

4.5.1 工作原理110

4.5 交-交变频器110

4.5.2 由六个三相全控桥构成的变频器114

4.5.3 由四个三相全控桥构成的变频器115

4.5.4 由三个三相全控桥构成的变频器116

4.5.5 双H桥交-交变频器118

第5章 步进传动的动态计算125

5.1 概述125

5.2 步进传动特性的计算126

5.2.1 步进传动系统的传动比126

5.2.2 步进传动系统的转速和调速比128

5.3.1 转矩的折算130

5.3 步进传动的折算130

5.3.2 转动惯量的折算132

5.4 步进传动的静态角误差136

5.4.1 静态角误差136

5.4.2 永磁式步进同步电动机的静态角误差137

5.4.3 反应式步进同步电动机的静态角误差140

5.4.4 步进电动机的静态角误差140

5.5 步进传动的动态角误差141

5.5.1 点动过程141

5.5.2 突跳过程145

5.5.3 动态角误差147

5.5.4 突跳频率的计算150

5.6 步进传动的基本工作状态151

5.6.1 静态151

5.6.2 极限同步状态153

5.6.3 非极限同步状态155

5.6.4 过渡状态156

6.1 概述159

第6章 同步电动机的步进控制159

6.2 步进传动的控制特性161

6.2.1 典型控制特性161

6.2.2 混合式步进电动机的矩频特性164

6.3 同步电动机的位置开环控制169

6.3.1 点动控制169

6.3.2 恒频控制173

6.3.3 升降频控制177

6.3.4 电轴和电齿轮179

6.4.1 旋转编码器184

6.4.2 转换角与超前角184

6.4 同步电动机的位置闭环控制184

6.4.3 转换角与超前角在闭环控制中的作用187

6.4.4 采用编码器反馈的闭环点位控制190

6.4.5 同步电动机伺服系统193

6.5 同步电动机的矩角直接控制197

6.5.1 磁动势幅值恒定的矩角控制197

6.5.2 功率因数为1的矩角控制201

6.5.3 步进运动的转矩矢量控制207

6.6 同步电动机的数字控制210

6.6.1 电压前馈控制210

6.6.2 位置状态反馈控制212

第7章 同步电动机步进运动的分析方法215

7.1 概述215

7.2 步进运动的状态空间描述216

7.2.1 转子磁链的状态方程216

7.2.2 电磁转矩的状态方程220

7.2.3 电压的状态方程220

7.3 步进运动的状态关系221

7.3.1 定子电流与磁链的状态关系221

7.3.2 电压的状态关系223

7.4.1 状态空间稳态分析224

7.4 步进运动的状态空间分析224

7.4.2 稳定性分析227

7.5 同步电动机步进运动的电路仿真模型230

7.5.1 PSPICE及器件的建模230

7.5.2 同步电动机的电路仿真模型236

7.5.3 同步电动机步进控制的电路仿真模型241

7.5.4 模拟计算机运算部件的电路模拟243

7.6 步进运动的谐波分析与抑制246

7.6.1 电流谐波的傅里叶分析246

7.6.2 谐波的抑制与消除对策248

8.1 概述251

第8章 电动机参数对同步电动机步进运动的动态影响251

8.2 同步电动机参数的辨识252

8.2.1 直流衰减法中参数的辨识252

8.2.2 同步电动机参数的计算253

8.2.3 基于微机的参数测定256

8.3 电动机参数对步进运动特性的影响258

8.3.1 动态分析基础258

8.3.2 定子电阻对步进特性的影响261

8.3.3 转子电阻对步进特性的影响262

8.3.4 电枢反应电感对步进特性的影响265

8.3.5 漏感对步进特性的影响272

8.4 电动机结构对步进运动特性的影响273

8.4.1 同步电动机转子结构特性分析273

8.4.2 步进运动中凸极的作用274

8.4.3 步进运动中阻尼绕组的作用276

第9章 交流步进控制的应用278

9.1 概述278

9.2 基于步进磁场的步进电动机设计279

9.2.1 伯格五相步进电动机的改进279

9.2.2 他励减速式步进同步电动机285

9.3 步进控制的大功率晶体管PWM变频器296

9.3.1 实用型PWM变频器296

9.3.2 开关模式及步进控制299

9.3.3 变频器及步进系统特性304

9.4 同步电动机电齿轮在异步恒延伸轧制中的应用306

9.4.1 异步恒延伸轧制对S辊传动电动机的要求306

9.4.2 同步电动机电齿轮控制系统308

9.4.3 同步电动机电齿轮的实现313

参考文献315