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目录1

第一章　机电动力系统分析基础1

1.1　电磁耦合系统1

1.1.1 线性分析模型3

1.1.2　非线性分析模型7

1.2　机电耦合系统12

1.2.1 机电耦合系统的构成及示例12

1.2.2 机电耦合系统的能量平衡14

1.2.3 机电耦合系统中的能量分布16

1.2.4 机电耦合系统中的电磁力和电磁转矩18

1.3　旋转电机的电磁转矩和转子运动方程24

1.3.1 旋转电机电磁转矩的一般形式24

1.3.2 均匀气隙电机产生恒定电磁转矩的条件25

1.3.3 非均匀气隙电机产生恒定电磁转矩的条件29

1.3.4 有槽电机电磁转矩的构成32

1.3.5 转子运动方程36

1.3.6 转动惯量和摩擦系数的确定37

1.4　拉格朗日-麦克斯韦方程41

1.4.1 哈密顿原理41

1.4.2 机电动力系统的拉格朗日-麦克斯韦方程43

1.4.3 拉格朗日-麦克斯韦方程的应用45

1.5　机电动力系统运动方程的解法51

1.5.1 机电动力系统的状态方程51

1.5.2 非线性常微分方程初值问题的龙格-库塔算法57

1.5.3 机电动力系统初始条件的确定58

1.5.4 数值仿真的稳定性60

问题与思考63

第二章　直流电机及系统67

2.1　直流电机的数学分析模型67

2.1.1 他励直流电机68

2.1.2 并励直流电机70

2.1 3 串励直流电机71

2.1 4复励直流电机72

2.2　并励直流电机的状态方程、方块图、标幺值和传递函数75

2.2.1　状态方程75

2.2.2　方块图76

2.2.3　标幺值77

2.2.4　传递函数80

2.3　恒压源供电的并励直流电动机的动态行为81

2.3.1 启动过程分析81

2.3.2　转矩阶跃响应87

2.4　整流电源供电的并励直流电动机90

2.4.1　单相全控整流器-并励直流电动机系统90

2.4.2　三相全控整流器-并励直流电动机系统98

2.5　晶闸管直流传动系统分析103

2.5.1 晶闸管直流电机闭环调速系统104

2.5.2 晶闸管直流调速系统的一般化分析模型105

2.5.3 晶闸管直流传动系统的线性化分析模型107

2.5.4 晶闸管直流调速系统的数值仿真分析109

问题与思考111

第三章　参照系理论112

3.1　导言112

3.2 变量在三相静止参照系a-b-c和任意参照系d-q-n之间的变换关系114

3.2.1 满秩线性变换114

3.2.2 a-b-c参照系和d-q-n参照系之间的变量代换关系115

3.2.3 变换矩阵的物理意义117

3.3　任意参照系中的电路元件方程120

3.3.1 电阻元件120

3.3.2 电感元件122

3.3.3　电容元件131

3.4.2 不同参照系之间的转换133

3.4.1 几个常用的参照系133

3.4　常用参照系及不同参照系之间的转换133

3.5　变量在不同参照系中的波形136

问题与思考141

第四章　异步电机及系统144

4.1　a-b-c参照系中的分析模型144

4.1.1 理想化异步电机的假设144

4.1.2　绕组电感计算145

4.1.3 分析模型154

4.2　d-q-n参照系中的分析模型159

4.2.1　定、转子变量的变换方程159

4.2.2　d-q-n参照系中的磁链方程和电感系数160

4.2.3　d-q-n参照系中的电压方程162

4.2.4　d-q-n参照系中的电磁转矩和转子运动方程163

4.2.5　标幺值系统165

4.2.6　常用参照系中的标幺化状态方程167

4.3　正弦电压源供电的异步电机的动态行为171

4.3.1 端电压条件和初始条件171

4.3.2 理想空载启动过程175

4.3.3 负载转矩的突加和突减过程186

4.3.4 端部三相突然短路过程188

4.4　鼠笼式异步电机矢量控制变频调速系统191

4.4.1 交流电机矢量控制原理191

4.4.2 鼠笼式异步电机的矢量控制模型194

4.4.3 非正弦电源转换及PWM波形的谐波消除技术200

4.4.4 数值仿真结果分析210

4.5　绕线式异步电机矢量控制变速恒频发电系统218

4.5.1 序言218

4.5.2 绕线式异步电机矢量控制变速恒频发电系统219

4.5.3 稳态特性分析224

4.5.4 动态特性仿真228

问题与思考235

第五章 同步电机及系统237

5.1　a-b-c参照系中的分析模型237

5.1.1 理想化同步电机的假设237

5.1.2　绕组电感计算238

5.1.3　分析模型247

5.2　d-q-n参照系中的分析模型255

5.2.1 定子变量的变换方程255

5.2.2　d-q-o参照系中的磁链方程和电感系数256

5.2.3　d-q-o参照系中的电压方程258

5.2.4　d-q-o参照系中的电磁转矩和转子运动方程259

5.2.5　标幺值系统262

5.3　同步发电机的动态行为267

5.3.1　稳态运行条件267

5.3.2 动态行为仿真的初始条件和端口约束条件270

5.3.3　动态行为仿真分析275

5.4　同步电动机的分析模型287

5.4.1　磁链方程288

5.4.2　电压方程289

5.4.3 电磁转矩和转子运动方程291

5.4.4　数值仿真模型292

5.5　轴向叠片转子同步电动机矢量控制调速系统293

5.5.1　概述293

5.5.2　分析模型295

5.5.3 矢量控制模型及系统297

5.5.4　系统仿真301

问题与思考312

附录A　实用三角恒等式314

附录B　矩阵求逆和代数方程组求解子程序315

附录C 通用龙格-库塔算法子程序318

参考文献321