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绪论1

第1章 电力拖动基础5

1.1 电力拖动系统的运动方程5

1.1.1 电力拖动系统的构成5

1.1.2 机械传动机构与工作机械的折算5

1.1.3 电力拖动系统的运动方程7

1.1.4 速度控制的本质是对转矩的控制8

1.2 电力拖动系统的机械特性9

1.2.1 机械特性9

1.2.2 负载的机械特性10

1.2.3 电动机的固有机械特性10

1.2.4 电力拖动系统稳定运行条件10

1.3 他励直流电动机的起动、调速与制动11

1.3.1 他励直流电动机的人工机械特性11

1.3.2 他励直流电动机的调速12

1.3.3 他励直流电动机的起动13

1.3.4 他励直流电动机的制动15

1.4 异步电动机的起动、调速与制动18

1.4.1 异步电动机的机械特性18

1.4.2 异步电动机的起动19

1.4.3 异步电动机的调速20

1.4.4 异步电动机的制动20

思考题与习题23

第2章 直流电动机V-M不可逆调速系统25

2.1 直流调速系统概述25

2.1.1 直流调速系统的类型25

2.1.2 G-M系统27

2.1.3 V-M系统29

2.1.4 直流脉宽调制（PWM）系统30

2.2 V-M系统的机械特性31

2.2.1 电流连续时的机械特性31

2.2.2 电流断续时的机械特性33

2.3 开环V-M调速系统及调速指标35

2.3.1 开环V-M调速系统35

2.3.2 调速系统的稳态指标38

2.4 单闭环V-M调速系统及静特性40

2.4.1 有静差转速单闭环V-M调速系统40

2.4.2 闭环V M系统的静特性42

2.5 单闭环V-M调速系统的动态分析44

2.5.1 闭环V-M调速系统各环节的动态数学模型44

2.5.2 单闭环V-M调速系统的动态结构图47

2.5.3 稳定条件48

2.6 无静差单闭环V-M调速系统49

2.6.1 无静差单闭环V-M调速系统49

2.6.2 稳态抗扰分析50

2.6.3 限流截止负反馈52

2.6.4 电流检测电路53

2.7 双闭环直流电动机V-M调速系统55

2.7.1 转速电流双闭环V-M系统的构成及原理55

2.7.2 稳态结构图及静特性57

2.7.3 动态结构图及动态性能58

思考题与习题60

第3章 直流电动机V-M可逆调速系统62

3.1 V-M可逆系统主电路结构形式及工作状态62

3.1.1 单组晶闸管供电切换电流极性的可逆电路62

3.1.2 两组晶闸管供电的可逆电路63

3.1.3 反并联可逆电路的工作状态65

3.2 可逆电路中的环流及其抑制办法66

3.2.1 环流及其种类66

3.2.2 直流平均环流产生的原因及消除办法67

3.2.3 瞬时脉动环流产生的原因及抑制办法68

3.3 有环流V-M可逆调速系统70

3.3.1 α=β配合控制的反并联连接的有环流可逆调速系统70

3.3.2 正向回馈制动过程分析71

3.3.3 可控环流可逆调速系统74

3.4 逻辑控制无环流可逆调速系统75

3.4.1 系统原理图76

3.4.2 逻辑控制器DLC77

思考题与习题80

第4章 直流电动机直流斩波调速系统81

4.1 直流斩波调速系统主电路82

4.2 直流斩波调速系统87

思考题与习题88

第5章 异步电动机调压调速系统90

5.1 交流调速系统概述90

5.1.1 交流调速的发展概况90

5.1.2 交流调速系统的分类91

5.1.3 异步电动机调速系统的分类92

5.2 异步电动机调压调速系统93

5.2.1 异步电动机调压时的开环机械特性93

5.2.2 调压调速主电路94

5.2.3 调压调速系统的系统原理图96

5.2.4 系统稳态结构图及其静特性96

5.2.5 交流调压调速系统的制动98

5.2.6 交流调压调速系统的效率及电机冷却99

5.2.7 系统的动态结构图100

5.3 异步电动机调压调速系统的应用与节能102

5.4 电磁转差离合器调速系统103

思考题与习题105

第6章 绕线转子异步电动机的串级调速系统107

6.1 串级调速的原理与类型107

6.1.1 绕线转子异步电动机串级调速原理107

6.1.2 绕线式异步电动机串级调速系统的类型及其控制原理110

6.2 次同步速串级调速系统112

6.2.1 次同步速串级调速系统的构成112

6.2.2 串级调速系统的机械特性113

6.2.3 逆变变压器115

6.2.4 串调系统的能量传递关系与效率115

6.2.5 串调装置的容量与电机的起动116

6.2.6 次同步速串级调速系统的回馈制动118

6.3 超同步速串级调速系统119

6.3.1 超同步速串级调速的工作原理119

6.3.2 超同步速串调系统的控制原理及能量传递121

6.3.3 双馈同步调速系统121

思考题与习题123

第7章 异步电动机变频调速基础125

7.1 异步电动机变频调速的控制特性与机械特性125

7.1.1 变频时的电压控制方式及控制特性125

7.1.2 变频调速时的机械特性128

7.2 异步电动机变频调速主电路类型132

7.2.1 变频调速主电路的分类132

7.2.2 异步机变频调速系统常用的几种主电路133

7.3 正弦脉宽调制（SPWM）技术136

7.3.1 正弦脉宽调制的理论基础136

7.3.2 SPWM波形生成的方法146

思考题与习题148

第8章 异步电动机他控式变频调速系统150

8.1 转速开环的交-直-交电流源型变频调速系统150

8.1.1 调速系统的控制策略及系统原理图150

8.1.2 晶闸管电流源型逆变器工作原理151

8.1.3 控制系统工作原理153

8.1.4 回馈制动及系统优缺点155

8.2 转差频率控制的交-直-交电流源型变频调速系统156

8.2.1 转差频率控制的理论基础（基本原理）156

8.2.2 转差频率控制的变频调速系统158

8.3 电压源型交-直-交SPWM变频调速系统160

8.4 异步电动机电压源型交-交变频调速系统163

8.4.1 交-交变频电路概述163

8.4.2 电压源型交-交变频调速系统主电路165

8.4.3 电压源型交-交变频电路触发脉冲的控制方式166

8.4.4 异步电动机电压源型他控式交-交变频调速系统167

思考题与习题168

第9章 特种同步电动机自控式变频调速系统（带有位置检测器的变频调速系统）170

9.1 永磁无刷直流电动机170

9.1.1 永磁无刷直流电动机的构成170

9.1.2 永磁无刷直流电动机的工作原理171

9.1.3 位置检测器176

9.1.4 永磁无刷直流电动机的控制系统180

9.2 开关磁阻电动机183

9.2.1 开关磁阻电动机的结构及其动作原理184

9.2.2 开关磁阻电动机的工作原理185

9.2.3 开关磁阻电动机的控制原理187

9.2.4 开关磁阻电动机的主电路及系统原理图190

9.3 同步电动机交-直-交自控式变频调速系统（直流无换向器电机）192

9.3.1 直流无换向器电机的构成192

9.3.2 直流无换向器电机的工作原理193

9.3.3 逆变器晶闸管的换流195

9.3.4 无换向器电机的工作特性及调速系统197

9.4 同步电动机交-交自控式变频调速系统（交流无换向器电机）198

思考题与习题201

第10章 同步电动机矢量控制变频调速系统203

10.1 同步电动机矢量控制思想的引入203

10.2 同步电动机的坐标变换204

10.2.1 电机坐标变换的概念204

10.2.2 综合矢量205

10.2.3 绕组有效匝数相等条件下变换关系207

10.3 同步电动机变频调速概述及矢量控制原理209

10.3.1 同步电动机变频调速概述209

10.3.2 同步电动机矢量控制原理211

10.4 永磁同步电动机按励磁轴线定向的矢量控制调速系统214

10.5 励磁式同步电动机按气隙磁势轴线定向的矢量控制调速系统216

思考题与习题218

第11章 异步电机矢量控制变频调速系统220

11.1 异步电动机的多变量数学模型和坐标变换220

11.1.1 异步电动机基本方程的矩阵表示法220

11.1.2 功率不变条件下的坐标变换222

11.1.3 异步电动机在d、q、0坐标系下的数学模型224

11.1.4 异步电动机在M、T坐标系下的数学模型226

11.2 异步电动机矢量控制原理228

11.2.1 异步电动机矢量控制的数学模型228

11.2.2 异步电动机矢量控制原理229

11.2.3 磁通观察器230

11.3 转差频率控制交-直-交电流源型变频调速系统的矢量控制231

11.4 磁链闭环控制的电流跟踪型PWM异步电动机变频调速系统233

11.5 空间矢量脉宽调制（SVPWM）234

11.5.1 电压源型逆变器的电压空间矢量234

11.5.2 产生任意电压空间矢量的PWM调制原理235

11.5.3 产生任意电压空间矢量的调制方法236

11.5.4 SVPWM的最大输出电压238

11.6 异步电动机采用SVPWM的变频调速系统240

11.6.1 异步电动机他控式SVPWM变频调速系统240

11.6.2 异步电动机SVPWM矢量控制变频调速系统241

思考题与习题243

参考文献245