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1 单闭环直流调速系统1

1.1 直流调速系统的构成1

1.1.1 由旋转变流机组供电的直流调速系统1

1.1.2 晶闸管-电动机直流调速系统1

1.2 单闭环调速系统的稳态分析与设计3

1.2.1 V-M系统的开环机械特性3

1.2.2 转速负反馈单闭环调速系统的组成及其静特性6

1.2.3 开环系统机械特性与闭环系统静特性的比较9

1.2.4 闭环调速系统的基本性质9

1.2.5 转速负反馈单闭环调速系统稳态参数计算11

1.2.6 闭环调速系统中的电流截止负反馈环节及其特性12

1.3 单闭环调速系统的动态分析与设计15

1.3.1 系统的动态数学模型15

1.3.2 单闭环调还系统的稳定条件18

1.3.3 动态校正--PI调节器设计19

1.4 无静差调速系统24

1.4.1 系统无静差的实现24

1.4.2 采用积分(I)调节器25

1.4.3 采用比例积分(PI)调节器的单闭环无静差调速系统26

1.4.4 稳态抗扰误差分析28

1.5.1 电压负反馈单闭环有静差调速系统30

1.5 电压反馈电流补偿控制的调速系统30

1.5.2 电流正反馈--扰动量的补偿控制31

1.5.3 电流补偿控制调速系统的稳定性34

习题134

2 双闭环直流调速系统37

2.1 双闭环调速系统的构成37

2.1.1 转速、电流双闭环调速系统的组成38

2.1.2 调节器输出限幅值的整定38

2.1.3 调节器锁零38

2.1.4 系统中调节器输入、输出电压极性的确定39

2.2.2 双闭环调速系统的静特性40

2.2.1 双闭环调速系统的稳态结构图40

2.2 双闭环调速系统的稳态结构及其静特性40

2.2.3 双闭环调速系统的稳态工作点及其稳态参数的计算41

2.3 双闭环调速系统的动态分析与设计42

2.3.1 双闭环调速系统的动态数学模型42

2.3.2 具有限幅输出的PI调节器的动态响应42

2.3.3 双闭环调速系统的动态特性43

2.3.4 两个调节器的作用46

2.3.5 双闭环调速系统的工程设计46

习题277

3.1.3 励磁反接可逆线路80

3.1.1 开关切换法80

3.1.2 晶闸管反并联法80

3 直流可逆调速系统80

3.1 直流可逆调速系统的构成80

3.2 晶闸管直流可逆系统的回馈制动81

3.3 有环流的可逆调速系统82

3.3.1 可逆系统中的环流82

3.3.2 直流平均环流与配合控制82

3.3.3 瞬时脉动环流及其抑制84

3.3.4 直流可调速系统的制动过程分析85

3.3.5 可控环流可逆调速系统86

3.4.1 逻辑控制无环流系统的构成88

3.4.2 可逆系统对无环流逻辑控制器的要求88

3.4 无环流可逆调速系统88

3.4.3 逻辑控制无环流可逆调速系统的实现89

习题391

4 直流脉宽调速控制系统92

4.1 PWM变换器的工作原理92

4.1.1 不可逆PWM变换器92

4.1.2 可逆PWM变换器94

4.1.3 电枢电流脉动量97

4.2 PWM调速系统的开环机械特性98

4.2.1 电流连续时的机械特性99

4.2.2 电流断续时的机械特性99

4.3 脉宽调速系统的构成99

4.3.1 锯齿波发生器100

4.3.2 脉宽调制器101

4.3.3 集成脉宽调制器102

4.3.4 PWM直流调速系统实例103

4.4 PWM功率变换器的设计106

4.4.1 直流调速系统对PWM功率变换器的要求106

4.4.2 电力电子器件的选择106

习题4106

5 交流调压调速108

5.1 交流调速的基本类型108

5.2 交流调压调速系统111

5.2.1 三相交流调压电路111

5.2.2 异步电动机在调压时的机械特性112

5.2.3 闭环控制的调压调速系统113

5.2.4 调压调速时的效率和出力116

习题5118

6 绕线型异步电动机的串级调速系统119

6.1 串级调速原理及基本类型119

6.1.1 串级调速原理119

6.1.2 串级调速的四种运行状态120

6.1.3 串级调速系统的基本类型121

6.2 串级调速系统的工作特性122

6.2.1 串级调速系统转子整流电路工作状态122

6.2.2 串级调速系统的调速特性n=f(Id,β)125

6.2.3 串级调速系统的转矩特性T=f(Id)126

6.2.4 串级调速系统的机械特性T=f(s)127

6.3 串级调速的双闭环控制系统128

6.3.1 双闭环串级调速系统的组成128

6.3.2 双闭环串级调速系统的动态数学模型129

6.3.3 双闭环串级调速系统调节器参数的确定130

6.4 串级调速系统的能量指标131

6.4.1 串级调速系统的效率131

6.4.2 串级调速系统的功率因数132

6.5.1 异步电动机容量选择134

6.5.2 逆变变压器容量计算134

6.5 串级调速系统设计的几个特殊问题134

6.5.3 启动方式135

6.6 超同步串级调速系统135

6.6.1 超同步串级调速工作原理135

6.6.2 超同步串级调速的再生制动135

6.6.3 超同步串级调速系统的优点136

习题6136

7 交流异步电动机变频调速系统138

7.1 异步电动机变频调速的基本控制方式138

7.1.1 基频以下调速138

7.1.2 基频以上调速141

7.2.1 间接变频装置(交-直-交变频装置)142

7.2 变频器与逆变器142

7.2.2 电压源和电流源变频器143

7.2.3 直接变频装置(交-交变频)146

7.2.4 正弦波脉宽调制(SPWM)逆变器148

7.2.5 电流跟踪式PWM逆变器154

7.2.6 磁链跟踪式PWM逆变器155

7.3 转速开环恒压频比控制的变频调速系统158

7.3.1 电压源型晶闸管变频器-异步电动机调速系统158

7.3.2 电流源型晶闸管变频器-异步电动机调速系统160

7.4.1 基本概念161

7.4.2 控制规律161

7.4 转速闭环转差频率控制的变频调速系统161

7.4.3 转差频率控制的变压变频调速系统163

7.5 异步电动机的多变量数学模型和坐标转换164

7.5.1 三相异步电动机的多变量非线性数学模型164

7.5.2 坐标变换和变换矩阵168

7.5.3 三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型172

7.6 按转子磁场定向的矢量控制系统176

7.6.1 矢量控制系统的构想177

7.6.2 矢量控制的基本方程178

7.6.3 转速、磁链闭环控制的矢量控制系统和转子磁链模型179

7.6.4 磁链开环转差控制的矢量控制系统181

7.7.1 基本原理182

7.7.2 定子磁链和转矩算法模型182

7.7 按定子磁场控制的直接转矩控制系统182

7.8 感应电动机直接转矩控制系统举例184

7.8.1 定子圆形旋转磁场的建立185

7.8.2 定子磁链控制规律185

7.8.3 转矩控制规律186

7.8.4 最优开关模式表187

习题7188

8 同步电动机的调速系统189

8.1 同步电动机调速系统的分类及特点189

8.1.1 同步电动机调速系统的特点189

8.1.2 调速用同步电动机的类型189

8.1.3 同步电动机调速系统的分类190

8.2 无换向器电动机调速系统191

8.2.1 无换向器电动机的工作原理191

8.2.2 无换向器电动机的组成194

8.2.3 无换向器电动机的换流197

8.2.4 无换向器电动机的基本特征199

8.2.5 无换向器电动机调速系统分析202

8.2.6 无换向器电动机调速系统的设计特点208

8.3 开关磁阻电动机调速系统210

8.3.1 开关磁阻电动机的原理210

8.3.2 开关磁阻电动机的运行方式211

8.3.3 开关磁阻电动机的特性214

8.3.4 开关磁阻电动机的控制218

习题8220

9 数字及网络化运动控制系统221

9.1 数字化调速系统221

9.2 数字位置随动系统222

9.3 网络化运动控制系统222

9.3.1 总线的基本概念与操作222

9.3.2 通信系统简介225

9.3.3 计算机局域网及其拓扑结构230

9.3.4 网络的传输介质231

9.3.5 介质访问控制方式233

9.3.6 数据交换237

9.3.7 差错控制239

9.3.8 网络互连242

9.4 PROFIBUS-DP243

9.4.1 PROFIBUS-DP的基本功能243

9.4.2 DP扩展功能245

9.4.3 设备数据库文件(GSD)允许开放式配置246

9.4.4 PROFIBUS-DP行规247

9.5 PROFIBUS-DP现场总线248

9.5.1 现场总线的种类248

9.5.2 基于PROFIBUS-DP现场总线的多机调速系统248

习题9248

参考文献250