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绪论1

第1章 自动控制系统的静态特性6

1.1　调速系统的基本概念6

1.1.1 转速控制的要求和调速指标6

1.1.2　开环调速系统的性能和存在的问题9

1.2　转速负反馈自动调速系统11

1.2.1 闭环调速系统组成及工作原理11

1.2.2　闭环调速系统静特性方程13

1.2.3　开环系统机械特性和闭环系统静特性的比较18

1.2.4　反馈控制系统的基本特征19

1.3　转速负反馈调速系统的稳态参数计算22

1.3.1　设定系统数据22

1.3.2　稳态参数计算23

1.4　单环控制系统的限流保护——电流截止负反馈25

1.4.1　转速负反馈系统的问题25

1.4.2　引入电流负反馈26

1.4.3　带有电流截止环节的电流负反馈28

1.5　静态无差调速系统36

1.5.1　实现无静差的原理36

1.5.2　无静差系统的调节过程38

1.5.3　无静差调速系统的静特性40

1.6 自动调速系统的检测装置40

1.6.1　测速发电机41

1.6.2　电流检测装置41

1.7　小结45

1.8　习题46

第2章 自动控制系统的动态特性48

2.1 反馈控制闭环直流调速系统的数学模型48

2.1.1　额定励磁下直流电动机的传递函数48

2.1.2 晶闸管触发和整流装置的传递函数50

2.1.3 调节器和测速发电机的传递函数53

2.1.4　闭环直流调速系统的数学模型和传递函数54

2.2　系统的稳定与动态校正55

2.2.1 闭环直流调速系统的稳定条件56

2.2.2　动态校正方法57

2.3　稳态抗扰误差分析62

2.3.1 比例控制系统的稳态抗扰误差63

2.3.2　积分控制系统的稳态抗扰误差64

2.3.3 比例积分控制系统的稳态抗扰误差65

2.4　无静差直流调速系统举例66

2.3.4　稳态抗扰误差与系统结构的关系66

2.5　给定积分器及其作用68

2.5.1　给定积分器的作用及意义68

2.5.2　给定积分器的工作原理69

2.6　小结72

2.7 习题72

第3章 晶闸管直流电动机调速系统及其工程设计73

3.1　转速、电流双闭环直流调速系统73

3.1.1　转速、电流双闭环直流调速系统的形成73

3.1.2　双闭环直流调速系统的稳态分析76

3.2　双闭环直流调速系统的起动过程78

3.2.1 双闭环直流调速系统的动态数学模型78

3.2.2　双闭环直流调速系统的起动过程79

3.2.3　起动过程的特点82

3.2.4　动态性能及调节器的作用83

3.3　工程设计方法84

3.3.1　工程设计方法遵循的原则与步骤84

3.3.2　典型Ⅰ型系统85

3.3.3　典型Ⅱ型系统91

3.3.4　非典型系统的典型化96

3.4　双闭环直流调速系统的工程设计100

3.4.1　电流调节器设计101

3.4.2　转速调节器设计105

3.4.3　转速调节器退饱和时的转速超调量109

3.5　设计举例114

3.5.1　设计实例114

3.5.2　调速系统的并联微分校正117

3.6　其他多环控制的直流调速系统120

3.6.1 带电流变化率内环的三环调速系统120

3.6.2　弱磁控制的直流调速系统121

3.7　小结124

3.8　习题125

第4章　α＝β配合控制的有环流可逆直流调速系统128

4.1 晶闸管-电动机系统的可逆线路128

4.1.1 电枢反接可逆线路128

4.1.2　励磁反接可逆线路129

4.2　两组晶闸管可逆线路中的环流130

4.2.1　环流及其种类130

4.2.2　直流环流与配合控制131

4.2.3　交流环流及其抑制措施133

4.3　α＝β工作制调速系统及制动过程分析135

4.3.1　系统组成原理135

4.2.4　动态环流135

4.3.2　系统制动过程分析137

4.4　其他可逆直流调速系统143

4.4.1 给定环流和可控环流的可逆系统143

4.4.2　无环流的可逆系统143

4.5　小结146

4.6　习题147

第5章　直流脉宽调速系统148

5.1　脉宽调制变换器148

5.1.1　不可逆PWM变换器148

5.1.2　可逆PWM变换器151

5.2　脉宽调速系统的稳态分析155

5.2.1　脉宽调速系统的开环机械特性155

5.2.2 电流脉动波形与最大脉动量157

5.2.3　转速脉动波形与最大脉动量160

5.3　双闭环直流脉宽调速控制系统163

5.3.1　脉宽调制器164

5.3.2　逻辑延时环节165

5.3.3　直流脉宽调速系统的数学模型166

5.4　滤波电容与泵升电压的限制167

5.6 习题168

5.5　小结168

第6章 交流异步电动机转差功率消耗型调速系统170

6.1　交流异步电动机调压调速系统171

6.1.1　交流异步电动机调压调速原理171

6.1.2　交流异步电动机调压调速方法172

6.1.3 晶闸管三相交流调压电路173

6.1.4　闭环控制的调压调速系统及其静特性175

6.1.5 闭环控制的调压调速系统动态特性176

6.2 电磁转差离合器调速系统178

6.2.1 电磁转差离合器的基本结构和工作原理178

6.2.2 电磁转差离合器调速系统的组成及机械特性179

6.3　小结180

6.4　习题181

第7章 交流异步电动机转差功率回馈型调速系统182

7.1　异步电动机串级调速原理及其基本类型182

7.1.1　异步电动机串级调速原理182

7.1.2 串级调速的各种运行状态及功率传递关系183

7.1.3 串级调速系统的基本类型185

7.2 串级调速系统的调速特性和机械特性188

7.2.1 串级调速系统转子整流电路的工作特性188

7.2.2 串级调速系统的调速特性189

7.2.3 串级调速系统的机械特性191

7.3　转速、电流双闭环串级调速系统194

7.3.1　转速、电流双闭环串级调速系统的组成194

7.3.2　双闭环串级调速系统的动态数学模型195

7.3.3　双闭环串级调速系统调节器的设计197

7.4 串级调速系统的功率特性197

7.4.1 串级调速系统的功率流程198

7.4.2　串级调速系统的效率199

7.4.3 串级调速系统的功率因数200

7.5.1　双馈调速系统的工作原理201

7.5　双馈调速系统201

7.5.2　双馈调速系统的再生制动202

7.5.3　双馈调速系统的特点202

7.6　小结202

7.7 习题203

第8章 交流异步电动机转差功率不变型调速系统204

8.1　交流异步电动机变频调速基础204

8.1.1　变频调速的基本控制方式204

8.1.2　变频调速的机械特性206

8.1.3　变频器的分类及特点211

8.1.4　变频器的工作原理216

8.2　交-直-交变频调速系统218

8.2.1　交-直-交电压型变频调速系统218

8.2.2　交-直-交电流型变频调速系统220

8.2.3　转差频率控制的转速闭环变频调速系统223

8.3　SPWM变频调速系统227

8.3.1　正弦波脉宽调制变频器227

8.3.2　SPWM变频调速系统230

8.4　异步电动机矢量变换控制234

8.4.1　异步电动机矢量变换控制的工作原理234

8.4.2　矢量变换运算规律及实现236

8.4.3　异步电动机的数学模型及其矢量变换242

8.4.4　异步电动机矢量变换控制基本方程式251

8.4.5 磁链开环、转差型矢量控制的交-直-交电流源变频调速系统253

8.5　通用变频器的选择及使用255

8.5.1　通用变频器的构成及主要功能255

8.5.2　通用变频器及外部设备选择257

8.5.3　通用变频器的安装、接线、调试和使用方法260

8.6　小结264

8.7　习题265

教学实验266

参考文献305