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绪论1

第1章 直流调速系统特性分析5

1.1 调速系统的基本概念5

1.1.1 转速控制的要求和调速指标5

1.1.2 开环调速系统的性能和存在问题7

1.2 转速负反馈自动调速系统9

1.2.1 闭环调速系统组成及工作原理9

1.2.2 闭环调速系统静特性方程11

1.2.3 开环系统机械特性和闭环系统静特性的比较14

1.2.4 反馈控制系统的基本特征16

1.3 转速负反馈调速系统的稳态参数计算18

1.3.1 设定系统数据19

1.3.2 稳态参数计算19

1.4 单环控制系统的限流保护——电流截止负反馈21

1.4.1 转速负反馈系统的问题21

1.4.2 带有电流截止环节的电流负反馈21

1.5 静态无差调速系统29

1.5.1 实现无静差的原理29

1.5.2 无静差系统的调节过程31

1.5.3 无静差调速系统的静特性32

1.5.4 无静差直流调速系统举例33

1.6 闭环直流调速系统的数学模型34

1.6.1 额定励磁下直流电动机的传递函数35

1.6.2 晶闸管触发和整流装置的传递函数36

1.6.3 调节器和测速发电机的传递函数38

1.6.4 闭环直流调速系统的数学模型和传递函数39

1.6.5 闭环直流调速系统的稳定条件40

1.7 自动调速系统的检测装置41

1.7.1 测速发电机41

1.7.2 电流检测装置42

1.8 小结45

1.9 习题45

第2章 晶闸管直流电动机调速系统及其工程设计47

2.1 转速、电流双闭环直流调速系统47

2.1.1 转速、电流双闭环直流调速系统的形成47

2.1.2 双闭环直流调速系统的稳态分析50

2.2 双闭环直流调速系统的启动过程52

2.2.1 双闭环直流调速系统的动态数学模型52

2.2.2 双闭环直流调速系统的启动过程52

2.2.3 启动过程的特点55

2.2.4 动态性能及调节器的作用56

2.3 工程设计方法57

2.3.1 工程设计方法遵循的原则与步骤57

2.3.2 典型Ⅰ型系统58

2.3.3 典型Ⅱ型系统63

2.3.4 非典型系统的典型化67

2.4 双闭环直流调速系统的工程设计71

2.4.1 电流调节器设计72

2.4.2 转速调节器设计75

2.4.3 转速调节器退饱和时的转速超调量79

2.5 设计举例83

2.5.1 设计实例83

2.5.2 调速系统的并联微分校正85

2.6 其他多环控制的直流调速系统88

2.6.1 带电流变化率内环的三环调速系统88

2.6.2 弱磁控制的直流调速系统89

2.7 小结92

2.8 习题92

第3章 α＝β配合控制的有环流可逆直流调速系统95

3.1 晶闸管-电动机系统的可逆线路95

3.1.1 电枢反接可逆线路95

3.1.2 励磁反接可逆线路96

3.2 两组晶闸管可逆线路中的环流97

3.2.1 环流及其种类97

3.2.2 直流环流与配合控制98

3.2.3 交流环流及其抑制措施99

3.2.4 动态环流101

3.3 α＝β工作制调速系统及制动过程分析101

3.3.1 系统组成原理101

3.3.2 系统制动过程分析103

3.4 其他可逆直流调速系统108

3.4.1 给定环流和可控环流的可逆系统108

3.4.2 无环流的可逆系统109

3.5 小结111

3.6 习题112

第4章 直流脉宽调速系统113

4.1 脉宽调制变换器113

4.1.1 不可逆PWM变换器113

4.1.2 可逆PWM变换器116

4.2 脉宽调速系统的稳态分析119

4.2.1 脉宽调速系统的开环机械特性119

4.2.2 电流脉动波形与最大脉动量121

4.2.3 转速脉动波形与最大脉动量124

4.3 双闭环直流脉宽调速控制系统126

4.3.1 脉宽调制器127

4.3.2 逻辑延时环节128

4.3.3 直流脉宽调速系统的数学模型128

4.4 滤波电容与泵升电压的限制129

4.5 小结130

4.6 习题130

第5章 交流异步电动机调压调速系统131

5.1 异步电动机调压调速原理131

5.2 晶闸管三相交流调压电路133

5.3 其他常用三相交流调压电路简介136

5.4 闭环控制的调压调速系统及其静特性137

5.4.1 转速负反馈闭环控制的调压调速系统静特性137

5.4.2 转速负反馈闭环控制的调压调速系统动态特性138

5.5 小结140

5.6 习题140

第6章 绕线式异步电动机串级调速系统141

6.1 串级调速的原理和装置141

6.1.1 串级调速的原理141

6.1.2 串级调速的各种运行状态及功率传递方向142

6.1.3 串级调速系统的基本装置143

6.2 串级调速系统的调速特性和机械特性146

6.2.1 串级调速系统转子整流电路的工作特性146

6.2.2 串级调速系统的调速特性147

6.2.3 串级调速系统的机械特性149

6.3 串级调速系统的功率特性151

6.4 转速、电流双闭环串级调速系统154

6.4.1 转速、电流双闭环串级调速系统的组成155

6.4.2 双闭环串级调速系统的动态数学模型155

6.4.3 双闭环串级调速系统调节器的设计157

6.4.4 双闭环串级调速系统设计的特殊问题159

6.5 双馈调速系统161

6.6 小结162

6.7 习题163

第7章 交流异步电动机变频调速系统164

7.1 异步电动机变频调速原理164

7.1.1 恒磁通控制方式165

7.1.2 恒电压控制方式167

7.1.3 恒电流控制方式168

7.2 变频电源169

7.2.1 变频电源的分类169

7.2.2 脉冲宽度调制型（SPWM）变频器173

7.3 SPWM变频调速系统177

7.4 通用变频器的选择及使用180

7.4.1 通用变频器的构成及主要功能180

7.4.2 通用变频器及外部设备选择181

7.4.3 通用变频器的安装、接线、调试和使用方法184

7.5 小结187

7.6 习题188

第8章 异步电动机矢量变换控制系统189

8.1 异步电动机矢量变换控制的工作原理189

8.1.1 矢量变换控制的基本概念189

8.1.2 矢量变换控制系统的构想191

8.2 矢量变换运算规律及实现191

8.2.1 在功率不变条件下的坐标系变换矩阵191

8.2.2 三相／二相变换（3/2变换）192

8.2.3 二相／二相旋转坐标系转换（2s/2r变换）195

8.2.4 三相静止坐标系到任意二相旋转坐标系的变换（3s/2r）196

8.2.5 直角坐标／极坐标变换（K/P变换）197

8.3 异步电动机的数学模型及其矢量变换197

8.3.1 异步电动机的数学模型197

8.3.2 异步电动机数学模型的矢量变换201

8.4 异步电动机矢量变换控制基本方程式205

8.4.1 磁通控制基本方程式205

8.4.2 转矩控制基本方程式206

8.5 磁链开环、转差型矢量控制的交-直-交电流源变频调速系统207

8.5.1 系统原理及特点207

8.5.2 关于转子磁链闭环208

8.6 小结209

8.7 习题210

第9章 异步电动机直接转矩控制211

9.1 直接转矩控制概述211

9.1.1 直接转矩控制系统的特点211

9.1.2 直接转矩控制系统的原理212

9.1.3 直接转矩控制系统和矢量控制系统的比较215

9.2 直接转矩控制中定子磁链观测模型的切换216

9.2.1 磁链模型216

9.2.2 U-n模型217

9.3 全数字异步电动机直接转矩控制系统218

9.3.1 系统硬件结构218

9.3.2 定子磁链控制与转矩控制219

9.4 小结221

9.5 习题221

教学实验222

参考文献256