電力傳動控制系統(tǒng)——運(yùn)動控制系統(tǒng)

序一

序二

前言

常用符號表

緒論1

第1章電力傳動控制系統(tǒng)的

基本結(jié)構(gòu)與組成3

1.1電力傳動控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

和共性問題3

1.1.1電力傳動控制系統(tǒng)的組成與分類3

1.1.2電力傳動控制系統(tǒng)的共性問題4

1.2電動機(jī)的主要類型與調(diào)速方法4

1.2.1直流電動機(jī)及其調(diào)速方法4

1.2.2交流電動機(jī)及其調(diào)速方法6

1.3電力電子變流器的結(jié)構(gòu)與類型8

1.3.1直流輸出變換器9

1.3.2交流輸出變換器14

1.4電力傳動控制系統(tǒng)的檢測方法27

1.4.1直接檢測方法27

1.4.2信號處理31

1.4.3狀態(tài)觀測和參數(shù)估計(jì)35

1.5電力傳動控制系統(tǒng)的控制

與分析方法36

1.5.1電力傳動控制系統(tǒng)的

要求和指標(biāo)36

1.5.2PID控制器38

1.5.3先進(jìn)控制方法40

1.5.4系統(tǒng)分析和仿真40

本章小結(jié)41

思考題與習(xí)題41

第2章電力傳動系統(tǒng)的模型43

2.1直流電動機(jī)的模型43

2.2統(tǒng)一電機(jī)理論模型44

2.2.1統(tǒng)一電機(jī)理論的基本思路44

2.2.2第一種原型電機(jī)45

2.2.3第二種原型電機(jī)48

2.2.4由統(tǒng)一電機(jī)理論建立的

直流電動機(jī)模型49

2.3交流電動機(jī)模型51

2.4坐標(biāo)變換理論55

2.4.1線性變換簡介55

2.4.2坐標(biāo)變換的原則及約束56

2.4.3Park變換56

2.5基于統(tǒng)一電機(jī)理論的交流

電動機(jī)建模60

2.5.1異步電動機(jī)模型變換60

2.5.2同步電動機(jī)模型64

2.6電力電子變流器的建模66

本章小結(jié)69

思考題與習(xí)題69

第3章直流傳動控制系統(tǒng)71

3.1開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成與

主要問題71

3.1.1開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成71

3.1.2開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的主要問題71

3.1.3開環(huán)系統(tǒng)的靜特性計(jì)算74

3.2轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)74

3.2.1轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成74

3.2.2轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的

穩(wěn)態(tài)分析75

3.2.3反饋控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的

動態(tài)分析和設(shè)計(jì)78

3.2.4比例積分控制規(guī)律和無靜差

調(diào)速系統(tǒng)82

3.3轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)84

3.3.1直流電動機(jī)起動的要求及

控制策略84

3.3.2轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的

結(jié)構(gòu)85

3.3.3轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的

穩(wěn)態(tài)分析85

3.3.4轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的

動態(tài)分析87

3.3.5轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用89

*3.4直流調(diào)速系統(tǒng)的電壓與磁場

協(xié)調(diào)控制90

3.4.1直流電動機(jī)磁場控制的問題90

3.4.2直流電動機(jī)的電壓與磁場協(xié)調(diào)

控制策略90

3.4.3電壓與磁場協(xié)調(diào)控制的直流調(diào)速

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制原理92

3.5直流調(diào)速系統(tǒng)的可逆控制93

3.5.1可逆控制的主要問題93

3.5.2無環(huán)流控制的可逆直流

調(diào)速系統(tǒng)97

*3.5.3有環(huán)流控制的可逆直流

調(diào)速系統(tǒng)101

3.6直流調(diào)速系統(tǒng)的MATLAB仿真104

本章小結(jié)107

思考題與習(xí)題108

目錄

電力傳動控制系統(tǒng)

第4章交流傳動控制系統(tǒng)109

4.1異步電動機(jī)的變壓控制系統(tǒng)109

4.1.1異步電動機(jī)在任意旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系

上的動態(tài)等效電路109

4.1.2異步電動機(jī)的變壓控制系統(tǒng)110

4.1.3轉(zhuǎn)速反饋閉環(huán)控制的異步

電動機(jī)變壓調(diào)速系統(tǒng)112

4.1.4變壓控制在異步電動機(jī)軟

起動中的應(yīng)用113

4.2異步電動機(jī)的變壓變頻控制系統(tǒng)116

4.2.1變壓變頻調(diào)速的控制模式及

其機(jī)械特性116

4.2.2轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的

調(diào)速系統(tǒng)120

4.2.3轉(zhuǎn)速閉環(huán)恒定子電動勢頻比

控制的調(diào)速系統(tǒng)122

4.2.4按轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制

系統(tǒng)123

4.2.5按定子磁鏈控制的直接轉(zhuǎn)矩

控制系統(tǒng)129

4.3繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的雙饋

控制系統(tǒng)132

4.3.1繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)雙饋控制的

基本原理和運(yùn)行模式132

4.3.2繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的次同步轉(zhuǎn)速

調(diào)速——串級調(diào)速系統(tǒng)134

4.3.3繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的超同步轉(zhuǎn)速

調(diào)速——雙饋調(diào)速系統(tǒng)137

4.4同步電動機(jī)控制系統(tǒng)139

4.4.1同步電動機(jī)在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的動態(tài)

等效電路及方程140

4.4.2同步電動機(jī)按定子磁鏈定向的矢量

控制調(diào)速系統(tǒng)141

4.4.3永磁同步電動機(jī)按轉(zhuǎn)子位置定向的

矢量控制系統(tǒng)144

4.4.4直流無刷同步電動機(jī)控制系統(tǒng)146

本章小結(jié)149

思考題與習(xí)題149

第5章電力傳動控制系統(tǒng)的分析

與設(shè)計(jì)151

5.1電力傳動控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)151

5.1.1電力傳動控制系統(tǒng)的控制要求151

5.1.2電力傳動控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)

性能指標(biāo)151

5.1.3電力傳動控制系統(tǒng)的動態(tài)

性能指標(biāo)152

5.2電力傳動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法153

5.2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原理和方法153

5.2.2調(diào)節(jié)器最佳整定設(shè)計(jì)法155

5.2.3基于典型系統(tǒng)的工程

設(shè)計(jì)方法\[1\]157

*5.2.4數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法163

5.3基于MATLAB的系統(tǒng)仿真方法168

5.3.1MATLAB的Simulink仿真

平臺168

5.3.2電力傳動控制系統(tǒng)的MATLAB

仿真舉例169

本章小結(jié)175

思考題與習(xí)題176

參考文獻(xiàn)177常用符號表

1.元件和裝置用的文字符號

A放大器、調(diào)節(jié)器，電樞繞組，A相繞組M電動機(jī)（總稱）ACR電流調(diào)節(jié)器MA異步電動機(jī)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器MD直流電動機(jī)AE電動勢運(yùn)算器MS同步電動機(jī)AER電動勢調(diào)節(jié)器P/D脈沖數(shù)字轉(zhuǎn)換器AFR勵磁電流調(diào)節(jié)器PG脈沖發(fā)生器AR反號器PR極性轉(zhuǎn)換器ASR轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器R電阻AΨR磁鏈調(diào)節(jié)器RP電位器B非電量電量變換器，B相繞組S開關(guān)器件BQ位置傳感器,轉(zhuǎn)子位置檢測器SA控制開關(guān)，選擇開關(guān)C電容器，C相繞組，補(bǔ)償繞組SE轉(zhuǎn)速編碼器CPU中央處理器ST飽和限制環(huán)節(jié)D數(shù)字集成電路和器件，整流二極管T變壓器D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器TA電流互感器，霍爾電流傳感器DLC邏輯控制環(huán)節(jié)TG測速發(fā)電機(jī)F勵磁繞組TVC雙向晶閘管交流調(diào)壓器FA具有瞬時(shí)動作的限流保護(hù)TVD直流電壓隔離變換器FBC電流反饋環(huán)節(jié)U變換器，調(diào)制器FBS測速反饋環(huán)節(jié)UCR可控整流器FC頻率控制器UCH直流斬波器FG函數(shù)發(fā)生器UI逆變器G發(fā)電機(jī)UPWPWM波生成環(huán)節(jié)GD驅(qū)動電路UR整流器GT觸發(fā)裝置V晶閘管整流裝置GTF正組觸發(fā)裝置VBT晶體管GTR反組觸發(fā)裝置VCO壓控振蕩器I/O輸入輸出接口VD二極管，續(xù)流二極管HBC滯環(huán)控制器VF正組晶閘管整流裝置K繼電器，接觸器VR反組晶閘管整流裝置L電感器，電抗器VST穩(wěn)壓管LED發(fā)光二極管VT晶閘管,功率開關(guān)器件

2.常用縮寫符號

AC交流電（Alternating Current）ANN人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Artificial Neural Networks）APF有源電力濾波器（Active Power Filters）BJT雙極性晶體管（Bipolar Junction Transistor）CHBPWM電流滯環(huán)跟蹤PWM（Current Hysteresis Band PWM）CSI電流（源）型逆變器（Current Source Inverter）CVCF恒壓恒頻（Constant Voltage Constant Frequency）DC直流電（Direct Current）DF位移因數(shù)（Displacement Factor）DSP數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processor）DTC直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)（Direct Torque Control）GTO門極關(guān)斷晶閘管（Gate Turnoff Thyristor）EMI電磁干擾（Electromagnetic Interference）FFT快速傅里葉變換（Fast Fourier Transform）IGBT絕緣柵雙極型晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor）IGCT絕緣柵雙極型晶閘管（Insulated Gate Commutated Thyristor）PD比例微分（Proportion, Differentiation）PF功率因數(shù)（Power Factor）PFC功率因數(shù)校正（Power Factor Correction）PID比例積分微分（Proportion, Integration, Differentiation）PLL鎖相環(huán)（Phase Lock Loops）PMOSFET場效應(yīng)晶體管（Power MOS Field Effect Transistor）PWM脈寬調(diào)制（Pulse Width Modulation）SHEPWM消除指定次數(shù)諧波的PWM（Selected Harmonics Elimination PWM）SOA安全工作區(qū)（Safe Operation Area）SPWM正弦波脈寬調(diào)制（Sinusoidal PWM）SVPWM電壓空間矢量（Space Vector PWM）THD總諧波畸變率（Total Harmonic Distortion）VC矢量控制（Vector Control）VR矢量旋轉(zhuǎn)變換器（Vector Rotator）VSI電壓（源）型逆變器（Voltage Source Inverter）VVVF變壓變頻（Variable Voltage Variable Frequency）

常用符號表

電力傳動控制系統(tǒng)——運(yùn)動控制系統(tǒng)

3.常見下角標(biāo)

AA相定子繞組

a電樞繞組（armature）；a相轉(zhuǎn)子繞組

add附加（additional）

av平均值（average）

BB相定子繞組

bb相轉(zhuǎn)子繞組；偏壓（bias）；基準(zhǔn)（basic）

bl堵轉(zhuǎn)；封鎖（block）

CC相定子繞組,補(bǔ)償繞組

cc相轉(zhuǎn)子繞組；環(huán)流（circulating）；控制（control）

cl閉環(huán)（closed loop）

com比較（compare）；復(fù)合（combination）

cr臨界（critical）

d直流（direct current）；d軸（direct axis）

D微分（differential）

e電（electricity）；電源（electric source）

em電磁的（electricmagnetic）

f磁場（field）；正向（forward）；反饋（feedback）

g氣隙（gap）；柵極（gate）

I積分（integral）

in輸入（input）

L負(fù)載（Load）

l線值（line）；漏感（leakage）

lim極限，限制（limit）

m磁的（magnetic）；主要部分（main）

m機(jī)械的（mechanical）；幅值

max最大值（maximum）

min最小值（minimum）

N額定值，標(biāo)稱值（nominal）

off斷開（off）

on閉合（on）

op開環(huán)（open loop）

out輸出（out）

p磁極（poles）；峰值（peak）

P比例（proportion）；有功功率

qq軸（quadrature axis）

Q無功功率

r轉(zhuǎn)子（rotator）；上升（rise）；反向（reverse）

ref參考（reference）

rec整流器（rectifier）

s定子（stator）；串聯(lián)（series）

sam采樣（sampling）

sl轉(zhuǎn)差（slip）

ss穩(wěn)態(tài)（steady state）

st起動（starting）

sy同步（synchronous）

t觸發(fā)（trigger）；三角波（triangular wave）

T轉(zhuǎn)矩（torque）

W線圈，繞組（winding）

∞穩(wěn)態(tài)值，無窮大處（infinity）

4.參數(shù)和物理量符號

A散熱系數(shù)

a線加速度；特征方程系數(shù)

B磁通密度

C電容

Ce他勵直流電動機(jī)在額定磁通的電動勢系數(shù)

CT他勵直流電動機(jī)在額定磁通的轉(zhuǎn)矩系數(shù)

D調(diào)速范圍；摩擦轉(zhuǎn)矩阻尼系數(shù)

E,e感應(yīng)電動勢（大寫為平均值或有效值，小寫為瞬時(shí)值，下同）；誤差

Ea,ea直流電機(jī)電樞感應(yīng)電動勢,反電動勢

Eadd,eadd附加電動勢

ed檢測誤差

es系統(tǒng)誤差

E2,e2變壓器二次繞組感應(yīng)電動勢

Er,E·r交流電機(jī)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢

E′r,E·′r交流電機(jī)轉(zhuǎn)子折算感應(yīng)電動勢

Er0,E·r0交流電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止電動勢

Es,E·s交流電機(jī)定子感應(yīng)電動勢

Esσ,E·sσ交流電機(jī)定子漏磁電動勢

F磁動勢,擾動量

f頻率

fe電源頻率

fM調(diào)制信號頻率

fr交流電機(jī)轉(zhuǎn)子頻率

fsl交流電機(jī)轉(zhuǎn)差頻率

fs交流電機(jī)定子頻率

fsw開關(guān)頻率

fT載波信號頻率

G重力；運(yùn)動電動勢系數(shù)；傳遞函數(shù)

G(s)開環(huán)傳遞函數(shù)

Gcl(s)閉環(huán)傳遞函數(shù)

g重力加速度

GD2飛輪慣量

GM增益裕度

h開環(huán)對數(shù)頻率特性中頻寬，滯環(huán)寬度

H風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓；水泵的揚(yáng)程

I,i電流（大寫為平均值或有效值，小寫為瞬時(shí)值，下同）

Ia，ia電樞電流

Id，id整流電流，直流平均電流

IdL直流負(fù)載電流

IF,iF勵磁電流

I·m,im交流電機(jī)勵磁電流

I·2,i2變壓器二次側(cè)電流

I·L,iL負(fù)載電流

I·N,iN額定電流

I·r,ir交流電機(jī)轉(zhuǎn)子電流

I·′r,i′r交流電機(jī)轉(zhuǎn)子折算電流

I·s,is交流電機(jī)定子電流

I·st,ist電機(jī)起動電流

J轉(zhuǎn)動慣量

j傳動機(jī)構(gòu)減速比

K系數(shù)，常數(shù)，比值

Ke直流電機(jī)電動勢結(jié)構(gòu)常數(shù)

KD，kD微分系數(shù)

KI，kI積分系數(shù)

KP，kP比例放大系數(shù)

Ki電流檢測環(huán)節(jié)比值，電流反饋系數(shù)

Km電機(jī)結(jié)構(gòu)常數(shù)

Kn轉(zhuǎn)速檢測環(huán)節(jié)比值，轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)

Ks電力電子變流器放大系數(shù)

KT直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩結(jié)構(gòu)常數(shù)，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)

k諧波次數(shù)；振蕩次數(shù)

ki電流比；起動電流倍數(shù)

kN繞組系數(shù)

L電感

Ll漏感

Lm互感

M閉環(huán)系統(tǒng)頻率特性幅值；PWM調(diào)制比

Mr閉環(huán)系統(tǒng)頻率特性峰值

m質(zhì)量；相數(shù)；脈沖數(shù)；檢測值

N繞組匝數(shù)；載波比；計(jì)數(shù)值

n轉(zhuǎn)速

n0理想空載轉(zhuǎn)速，同步轉(zhuǎn)速

np極對數(shù)

P功率

Pem電磁功率

PL負(fù)載功率

Pm機(jī)械功率

PN額定功率

PG電網(wǎng)功率

Psl轉(zhuǎn)差功率

p=ddt微分算子

Q無功功率；熱量；流量

R電阻；電樞回路總電阻

Ra直流電機(jī)電樞電阻

Rb鎮(zhèn)流電阻，泄流電阻

Rf勵磁電阻；反饋電阻

R0運(yùn)算放大器輸入電阻

Rr，R′r轉(zhuǎn)子繞組電阻及折算

Rrec整流裝置內(nèi)阻

Rs定子繞組電阻

r參考變量；控制指令

S視在功率；面積；開關(guān)狀態(tài)

s轉(zhuǎn)差率；Laplace變量

T轉(zhuǎn)矩；時(shí)間常數(shù)；開關(guān)周期

Tc電力電子開關(guān)周期，定時(shí)或計(jì)數(shù)時(shí)間

Td檢測環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)

Te電磁轉(zhuǎn)矩

Tem最大電磁轉(zhuǎn)矩

Tfl濾波時(shí)間常數(shù)

Tl電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)

TL負(fù)載轉(zhuǎn)矩

Tm機(jī)電時(shí)間常數(shù)

TN額定轉(zhuǎn)矩

Tr轉(zhuǎn)子電磁時(shí)間常數(shù)

Tst起動轉(zhuǎn)矩

Ts電力電子變流器平均失控時(shí)間，電力電子變流器滯后時(shí)間常數(shù)

Tsam采樣周期

Tsw電力電子器件開關(guān)時(shí)間

TT載波信號周期

t時(shí)間

tm最大動態(tài)降落時(shí)間

ton開通時(shí)間

toff關(guān)斷時(shí)間

tp峰值時(shí)間

tr上升時(shí)間

ts調(diào)節(jié)時(shí)間

tv恢復(fù)時(shí)間

U,u,u電壓，電源電壓（大寫為平均值或有效值，小寫為瞬時(shí)值，黑體為矢量，下同）

U2,u2變壓器二次電壓

Ua直流電機(jī)電樞電壓

Uc控制電壓

Ud整流電壓、直流平均電壓

Ud0,ud0理想空載整流電壓

Uf,uf勵磁電壓

Ug柵極驅(qū)動電壓，

Um峰值電壓

uM調(diào)制波電壓

UN,uN額定電壓

Ur,ur交流電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓

U′r,u′r交流電機(jī)轉(zhuǎn)子折算電壓

Us,us電源電壓,交流電機(jī)定子電壓

us空間電壓矢量

uT三角載波電壓

U*x,Ux變量x的給定和反饋電壓（x可用變量符號替代）

v速度，線速度；轉(zhuǎn)換變量

ww變換的變量

W能量

x位移,距離

X電抗

Xr，X′r轉(zhuǎn)子繞組旋轉(zhuǎn)漏電抗及折算

y,Y系統(tǒng)輸出變量

zz變換的變量

Z電阻抗

α可控整流器的觸發(fā)延遲角

β可控整流器的逆變角；機(jī)械特性的斜率

γ相角裕度；PWM電壓系數(shù)

δ放大系數(shù)；靜差率

Δn轉(zhuǎn)速降落

Δp功率損耗

ΔU電壓差

Δθm相角差

ξ阻尼比

η效率

θ電角位移；相位角；可控整流器的導(dǎo)通角

θm機(jī)械角位移

λ電機(jī)允許過載倍數(shù)

ρ占空比；電位器的分壓系數(shù)

σ漏磁系數(shù)；轉(zhuǎn)差功率損耗系數(shù)

σ%超調(diào)量

τ時(shí)間常數(shù)，積分時(shí)間常數(shù)，微分時(shí)間常數(shù)

Φ磁通

Φm每極氣隙磁通

ΦN額定磁通

Φr轉(zhuǎn)子磁通

Φrs定、轉(zhuǎn)子合成磁通

Φs定子磁通

φ相位角；阻抗角

Ψ,ψ磁鏈

Ψm交互磁鏈

ω角轉(zhuǎn)速，角頻率

ωb閉環(huán)頻率特性帶寬

ωc開環(huán)頻率特性截止頻率

ωe電角頻率

ωm機(jī)械角轉(zhuǎn)速

ωn二階系統(tǒng)的自然振蕩頻率

ωr轉(zhuǎn)子角轉(zhuǎn)速，角頻率

ωs定子角轉(zhuǎn)速（頻率）；同步角轉(zhuǎn)速（頻率）

ωsl轉(zhuǎn)差角轉(zhuǎn)速，角頻率2100433B

本書是普通高等教育自動化專業(yè)規(guī)劃教材，主要針對電氣工程及其自動化、自動化等專業(yè)大學(xué)本科編寫的。

序一

序二

前言

常用符號表

緒論

第1章 電力傳動控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與組成

1.1 電力傳動控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和共性問題

1.1.1 電力傳動控制系統(tǒng)的組成與分類

1.1.2 電力傳動控制系統(tǒng)的共性問題

1.2 電動機(jī)的主要類型與調(diào)速方法

1.2.1 直流電動機(jī)及其調(diào)速方法

1.2.2 交流電動機(jī)及其調(diào)速方法

1.3 電力電子變流器的結(jié)構(gòu)與類型

1.3.1 直流輸出變換器

1.3.2 交流輸出變換器

1.4 電力傳動控制系統(tǒng)的檢測方法

1.4.1 直接檢測方法

1.4.2 信號處理

1.4.3 狀態(tài)觀測和參數(shù)估計(jì)

1.5 電力傳動控制系統(tǒng)的控制與分析方法

1.5.1 電力傳動控制系統(tǒng)的要求和指標(biāo)

1.5.2 PD控制器

1.5.3 先進(jìn)控制方法

1.5.4 系統(tǒng)分析和仿真

本章小結(jié)

思考題與習(xí)題

第2章 電力傳動系統(tǒng)的模型

2.1 直流電動機(jī)的模型

2.2 統(tǒng)一電機(jī)理論模型

2.2.1 統(tǒng)一電機(jī)理論的基本思路

2.2.2 第一種原型電機(jī)

2.2.3 第二種原型電機(jī)

2.2.4 由統(tǒng)一電機(jī)理論建立的直流電動機(jī)模型

2.3 交流電動機(jī)模型

2.4 坐標(biāo)變換理論

2.4.1 線性變換簡介

2.4.2 坐標(biāo)變換的原則及約束

2.4.3 Park變換

2.5 基于統(tǒng)一電機(jī)理論的交流電動機(jī)建模

2.5.1 異步電動機(jī)模型變換

2.5.2 同步電動機(jī)模型

2.6 電力電子變流器的建模

本章小結(jié)

思考題與習(xí)題

第3章 直流傳動控制系統(tǒng)

3.1 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成與主要問題

3.1.1 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成

3.1.2 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的主要問題

3.1.3 開環(huán)系統(tǒng)的靜特性計(jì)算

3.2 轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

3.2.1 轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成

3.2.2 轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析

3.2.3 反饋控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)分析和設(shè)計(jì)

3.2.4 比例積分控制規(guī)律和無靜差調(diào)速系統(tǒng)

3.3 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

3.3.1 直流電動機(jī)起動的要求及控制策略

3.3.2 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3.3.3 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析

3.3.4 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)分析

3.3.5 轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用

3.4 直流調(diào)速系統(tǒng)的電壓與磁場協(xié)調(diào)控制

3.4.1 直流電動機(jī)磁場控制的問題

3.4.2 直流電動機(jī)的電壓與磁場協(xié)調(diào)控制策略

3.4.3 電壓與磁場協(xié)調(diào)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制原理

3.5 直流調(diào)速系統(tǒng)的可逆控制

3.5.1 可逆控制的主要問題

3.5.2 無環(huán)流控制的可逆直流調(diào)速系統(tǒng)

3.5.3 有環(huán)流控制的可逆直流調(diào)速系統(tǒng)

3.6 直流調(diào)速系統(tǒng)的MATLAB仿真

本章小結(jié)

思考題與習(xí)題

第4章 交流傳動控制系統(tǒng)

4.1 異步電動機(jī)的變壓控制系統(tǒng)

4.1.1 異步電動機(jī)在任意旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的動態(tài)等效電路

4.1.2 異步電動機(jī)的變壓控制系統(tǒng)

4.1.3 轉(zhuǎn)速反饋閉環(huán)控制的異步電動機(jī)變壓調(diào)速系統(tǒng)

4.1.4 變壓控制在異步電動機(jī)軟起動中的應(yīng)用

4.2 異步電動機(jī)的變壓變頻控制系統(tǒng)

4.2.1 變壓變頻調(diào)速的控制模式及其機(jī)械特性

4.2.2 轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的調(diào)速系統(tǒng)

4.2.3 轉(zhuǎn)速閉環(huán)恒定子電動勢頻比控制的調(diào)速系統(tǒng)

4.2.4 按轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制系統(tǒng)

4.2.5 按定子磁鏈控制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)

4.3 繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的雙饋控制系統(tǒng)

4.3.1 繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)雙饋控制的基本原理和運(yùn)行模式

4.3.2 繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的次同步轉(zhuǎn)速調(diào)速——串級調(diào)速系統(tǒng)

4.3.3 繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的超同步轉(zhuǎn)速調(diào)速——雙饋調(diào)速系統(tǒng)

4.4 同步電動機(jī)控制系統(tǒng)

4.4.1 同步電動機(jī)在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的動態(tài)等效電路及方程

4.4.2 同步電動機(jī)按定子磁鏈定向的矢量控制調(diào)速系統(tǒng)

4.4.3 永磁同步電動機(jī)按轉(zhuǎn)子位置定向的矢量控制系統(tǒng)

4.4.4 直流無刷同步電動機(jī)控制系統(tǒng)本章小結(jié)

思考題與習(xí)題

第5章 電力傳動控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)

5.1 電力傳動控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)

5.1.1 電力傳動控制系統(tǒng)的控制要求

5.1.2 電力傳動控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)

5.1.3 電力傳動控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)

5.2 電力傳動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

5.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原理和方法

5.2.2 調(diào)節(jié)器最佳整定設(shè)計(jì)法

5.2.3 基于典型系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法[1]

5.2.4 數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

5.3 基于MATLAB的系統(tǒng)仿真方法

5.3.1 MATLAB的Simulink仿真平臺

5.3.2 電力傳動控制系統(tǒng)的MATLAB仿真舉例

本章小結(jié)

思考題與習(xí)題

參考文獻(xiàn)2100433B

本書是普通高等教育電氣工程與自動化類“十一五”規(guī)劃教材，主要是針對電氣工程及其自動化、自動化等專業(yè)大學(xué)本科編寫的。

為適應(yīng)教學(xué)改革和學(xué)科發(fā)展的需要，本書在陳伯時(shí)主編的《電力拖動自動控制系統(tǒng)》的主要內(nèi)容基礎(chǔ)上，根據(jù)當(dāng)前電力傳動控制技術(shù)的新發(fā)展，進(jìn)行了精簡和重組。全書分為5章。第1章是全書的基礎(chǔ)，介紹了電力傳動控制系統(tǒng)的基本組成和共性問題，包括系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與組成，電動機(jī)、電力電子變流器、系統(tǒng)檢測和控制器的基本概念及原理。第2章以統(tǒng)一電機(jī)理論為基礎(chǔ)，建立了各種電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并構(gòu)建了電力傳動系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型。第3章為直流傳動控制系統(tǒng)，在前兩章的基礎(chǔ)上，專門分析和討論了系統(tǒng)的控制原理、結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特性等問題。第4章為交流傳動控制系統(tǒng)，包括異步電動機(jī)和同步電動機(jī)的控制原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特性等問題。第5章介紹了電力傳動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

本書適用于普通高等學(xué)校電氣工程及其自動化、自動化專業(yè)作為本科教材使用，也適用于機(jī)械、電子等專業(yè)，并可作為職工大學(xué)、夜大及大專院校有關(guān)專業(yè)的教材，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員閱讀和參考，其中部分較深入的內(nèi)容可作為研究生學(xué)習(xí)和研究的參考資料。

目 錄

第1章 概述 1

1.1 運(yùn)動控制技術(shù)概況 1

1.2 運(yùn)動控制技術(shù)發(fā)展歷史及趨勢 2

1.2.1 運(yùn)動控制技術(shù)發(fā)展歷史 2

1.2.2 運(yùn)動控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及展望 4

1.3 運(yùn)動控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù) 5

1.4 運(yùn)動控制技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域 6

1.5 伺服運(yùn)動系統(tǒng)的基本組成 6

小結(jié) 7

第2章 運(yùn)動控制系統(tǒng)電氣基礎(chǔ) 8

2.1 基本電器 8

2.1.1 主令電器 8

2.1.2 斷路器 11

2.1.3 接觸器 12

2.1.4 繼電器 14

2.1.5 熔斷器 16

2.1.6 漏電保護(hù)器 17

2.2 運(yùn)動控制系統(tǒng)的設(shè)備平臺 18

2.2.1 管理層 18

2.2.2 控制層 19

2.2.3 設(shè)備層 21

小結(jié) 24

第3章 現(xiàn)場總線控制 25

3.1 現(xiàn)場總線技術(shù) 25

3.1.1 現(xiàn)場總線技術(shù)概述 25

3.1.2 現(xiàn)場總線的技術(shù)特點(diǎn) 27

3.1.3 現(xiàn)場總線技術(shù)的現(xiàn)狀 28

3.1.4 現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢 29

3.2 典型現(xiàn)場總線介紹 30

3.2.1 Modbus總線 30

3.2.2 CANopen總線 34

3.3 工業(yè)以太網(wǎng) 38

3.3.1 工業(yè)以太網(wǎng)概述 38

3.3.2 工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)勢及特點(diǎn) 38

3.3.3 工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用現(xiàn)狀 39

3.4 Modbus TCP/IP協(xié)議 40

小結(jié) 43

第4章 運(yùn)動控制系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)踐 44

4.1 人機(jī)界面XBT GT2330 44

4.1.1 硬件概述 44

4.1.2 編程軟件Vijeo Designer 45

4.1.3 應(yīng)用實(shí)例——燈光控制模擬演示系統(tǒng) 47

4.2 可編程控制器Twido 56

4.2.1 Twido PLC硬件概述 56

4.2.2 編程軟件TwidoSoft 58

4.2.3 TwidoSoft編程 60

4.2.4 應(yīng)用實(shí)例——簡易燈光控制 64

4.3 運(yùn)動控制器LMC20 68

4.3.1 運(yùn)動控制器LMC20硬件概述 68

4.3.2 編程軟件CoDeSys 69

4.3.3 應(yīng)用實(shí)例——機(jī)械臂控制模擬 77

4.4 伺服驅(qū)動器Lexium 05和BSH伺服電機(jī) 84

4.4.1 伺服驅(qū)動器Lexium 05和BSH伺服電機(jī)硬件概述 84

4.4.2 伺服驅(qū)動器Lexium 05參數(shù)配置 86

4.4.3 應(yīng)用實(shí)例——本地控制方式的實(shí)現(xiàn) 87

4.5 變頻器ATV71 90

4.5.1 變頻器ATV71硬件概述 90

4.5.2 變頻器ATV71的參數(shù)配置 94

4.5.3 應(yīng)用實(shí)例——電機(jī)的變頻啟動 98

小結(jié) 101

第5章 系統(tǒng)總線控制方式實(shí)現(xiàn) 102

5.1 基于Twido PLC和Lexium 05的總線控制 102

5.1.1 Modbus總線控制方式的實(shí)現(xiàn) 102

5.1.2 CANopen總線控制方式的實(shí)現(xiàn) 111

5.2 基于LMC20和Lexium 05的總線控制 122

5.2.1 CANopen總線控制方式的實(shí)現(xiàn) 122

5.2.2 運(yùn)動控制總線控制方式的實(shí)現(xiàn) 135

5.3 基于Twido PLC和ATV71的總線控制 149

5.3.1 Modbus總線控制方式的實(shí)現(xiàn) 149

5.3.2 CANopen總線控制方式的實(shí)現(xiàn) 158

5.4 基于LMC20和ATV71的總線控制 166

小結(jié) 171

第6章 基于可編程控制器PLC的典型應(yīng)用案例 172

6.1 電梯控制演示系統(tǒng) 172

6.1.1 案例引言 172

6.1.2 方案設(shè)計(jì) 172

6.1.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 180

6.2 X-Y軸運(yùn)動演示系統(tǒng) 184

6.2.1 案例引言 184

6.2.2 方案設(shè)計(jì) 184

6.2.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 191

小結(jié) 195

第7章 基于運(yùn)動控制器LMC20的典型應(yīng)用案例 196

7.1 電梯群控演示系統(tǒng) 196

7.1.1 案例引言 196

7.1.2 方案設(shè)計(jì) 196

7.1.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 209

7.2 三軸直線聯(lián)動演示系統(tǒng) 213

7.2.1 案例引言 213

7.2.2 方案設(shè)計(jì) 214

7.2.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 222

7.3 雙泵供水演示系統(tǒng) 227

7.3.1 案例引言 227

7.3.2 方案設(shè)計(jì) 227

7.3.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 235

小結(jié) 244

參考文獻(xiàn) 245 2100433B