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绪论1

第1章　电力传动控制系统的基本结构与组成3

1.1 电力传动控制系统的基本结构和共性问题3

1.1.1 电力传动控制系统的组成与分类3

1.1.2　电力传动控制系统的共性问题4

1.2　电动机的主要类型与调速方法4

1.2.1　直流电动机及其调速方法4

1.2.2　交流电动机及其调速方法6

1.3　电力电子变流器的结构与类型8

1.3.1　直流输出变换器9

1.3.2　交流输出变换器14

1.4　电力传动控制系统的检测方法27

1.4.1　直接检测方法27

1.4.2　信号处理31

1.4.3　状态观测和参数估计35

1.5　电力传动控制系统的控制与分析方法36

1.5.1　电力传动控制系统的要求和指标36

1.5.2　PID控制器38

1.5.3　先进控制方法40

1.5.4　系统分析和仿真40

本章小结41

思考题与习题41

第2章　电力传动系统的模型43

2.1　直流电动机的模型43

2.2　统一电机理论模型44

2.2.1　统一电机理论的基本思路44

2.2.2　第一种原型电机45

2.2.3　第二种原型电机48

2.2.4　由统一电机理论建立的直流电动机模型49

2.3　交流电动机模型51

2.4　坐标变换理论55

2.4.1　线性变换简介55

2.4.2　坐标变换的原则及约束56

2.4.3　Park变换56

2.5　基于统一电机理论的交流电动机建模60

2.5.1　异步电动机模型变换60

2.5.2　同步电动机模型64

2.6　电力电子变流器的建模66

本章小结69

思考题与习题69

第3章　直流传动控制系统71

3.1　开环直流调速系统的组成与主要问题71

3.1.1　开环直流调速系统的组成71

3.1.2　开环直流调速系统的主要问题71

3.1.3　开环系统的静特性计算74

3.2　转速闭环直流调速系统74

3.2.1　转速闭环直流调速系统的组成74

3.2.2　转速闭环直流调速系统的稳态分析75

3.2.3　反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计78

3.2.4 比例积分控制规律和无静差调速系统82

3.3　转速、电流双闭环直流调速系统84

3.3.1　直流电动机起动的要求及控制策略84

3.3.2　转速、电流双闭环直流调速系统的结构85

3.3.3　转速、电流双闭环直流调速系统的稳态分析85

3.3.4　转速、电流双闭环直流调速系统的动态分析87

3.3.5　转速和电流两个调节器的作用89

3.4　直流调速系统的电压与磁场协调控制90

3.4.1　直流电动机磁场控制的问题90

3.4.2　直流电动机的电压与磁场协调控制策略90

3.4.3 电压与磁场协调控制的直流调速系统结构与控制原理92

3.5　直流调速系统的可逆控制93

3.5.1　可逆控制的主要问题93

3.5.2　无环流控制的可逆直流调速系统97

3.5.3　有环流控制的可逆直流调速系统101

3.6　直流调速系统的MATLAB仿真104

本章小结107

思考题与习题108

第4章　交流传动控制系统109

4.1　异步电动机的变压控制系统109

4.1.1　异步电动机在任意旋转坐标系上的动态等效电路109

4.1.2　异步电动机的变压控制系统110

4.1.3　转速反馈闭环控制的异步电动机变压调速系统112

4.1.4　变压控制在异步电动机软起动中的应用113

4.2　异步电动机的变压变频控制系统116

4.2.1　变压变频调速的控制模式及其机械特性116

4.2.2　转速开环恒压频比控制的调速系统120

4.2.3　转速闭环恒定子电动势频比控制的调速系统122

4.2.4　按转子磁场定向的矢量控制系统123

4.2.5　按定子磁链控制的直接转矩控制系统129

4.3　绕线转子异步电动机的双馈控制系统132

4.3.1　绕线转子异步电动机双馈控制的基本原理和运行模式132

4.3.2　绕线转子异步电动机的次同步转速调速——串级调速系统134

4.3.3　绕线转子异步电动机的超同步转速调速——双馈调速系统137

4.4　同步电动机控制系统139

4.4.1 同步电动机在旋转坐标系的动态等效电路及方程140

4.4.2　同步电动机按定子磁链定向的矢量控制调速系统141

4.4.3　永磁同步电动机按转子位置定向的矢量控制系统144

4.4.4　直流无刷同步电动机控制系统146

本章小结149

思考题与习题149

第5章　电力传动控制系统的分析与设计151

5.1 电力传动控制系统的性能指标151

5.1.1 电力传动控制系统的控制要求151

5.1.2　电力传动控制系统的稳态性能指标151

5.1.3 电力传动控制系统的动态性能指标152

5.2　电力传动控制系统的设计方法153

5.2.1　系统设计的基本原理和方法153

5.2.2　调节器最佳整定设计法155

5.2.3　基于典型系统的工程设计方法［1］157

5.2.4　数字控制系统的设计方法163

5.3　基于MATLAB的系统仿真方法168

5.3.1 MATLAB的Simulink仿真平台168

5.3.2 电力传动控制系统的MATLAB仿真举例169

本章小结175

思考题与习题176

参考文献177