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第一章　绪论1

1.1 电力拖动控制系统的发展1

1.2 电力拖动控制系统的基本类型1

1.2.1　直流电机拖动控制系统的基本类型1

1.2.2　交流电机拖动控制系统的基本类型2

1.3 电力电子和微机控制是现代电力拖动控制系统的物质基础3

1.3.1 电力电子器件与技术是弱电控制强电的纽带，是信息流与能量流的结合部4

1.3.2　微处理器数字控制是现代控制器的发展方向7

第二章　闭环控制的直流调速系统11

2.1　直流调速系统用的可控直流电源11

2.1.1　旋转变流机组11

2.1.2　静止可控整流器12

2.1.3　直流斩波器和脉宽调制变换器13

2.2　晶闸管－电动机系统的特殊问题15

2.2.1　触发脉冲相位控制15

2.2.2 电流脉动的影响及其抑制措施16

2.2.3　电流波形的连续和断续17

2.2.4　晶闸管－电动机系统的机械特性17

2.3　反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计19

2.3.1　转速控制的要求和调速指标19

2.3.2　开环调速系统的性能和存在的问题21

2.3.3　闭环调速系统的组成及其静特性21

2.3.4　开环系统机械特性和闭环系统静特性的比较23

2.3.5　反馈控制规律25

2.3.6　反馈控制闭环直流调速系统的稳态参数计算27

2.3.7　限流保护——电流截止负反馈31

2.4　反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计33

2.4.1　反馈控制闭环直流调速系统的动态数学模型33

2.4.2　反馈控制闭环直流调速系统的稳定条件38

2.4.3　动态校正——PI调节器设计39

2.5　无静差调速系统和积分、比例积分控制规律45

2.5.1　积分调节器和积分控制规律45

2.5.2　比例积分控制规律48

2.5.3　稳态抗扰误差分析49

2.5.4　无静差直流调速系统举例及稳态参数计算51

第三章　多环控制的直流调速系统与调节器的工程设计方法54

3.1　转速、电流双闭环直流调速系统及其静特性54

3.1.1　问题的提出54

3.1.2　转速、电流双闭环直流调速系统的组成55

3.1.3　稳态结构图和静特性56

3.1.4　各变量的稳态工作点和稳态参数计算57

3.2　双闭环直流调速系统的动态性能58

3.2.1　双闭环直流调速系统的动态数学模型58

3.2.2　双闭环直流调速系统的起动过程58

3.2.3　动态性能和两个调节器的作用61

3.3　调节器的工程设计方法62

3.3.1　工程设计方法的基本思路63

3.3.2　典型系统63

3.3.3　控制系统的动态性能指标65

3.3.4　典型Ⅰ型系统参数和动态性能指标的关系67

3.3.5　典型Ⅱ型系统参数和动态性能指标的关系71

3.3.6　调节器的选择和传递函数的近似处理——非典型系统的典型化74

3.4　按工程设计方法设计双闭环直流调速系统的电流调节器和转速调节器80

3.4.1　电流调节器的设计81

3.4.2　转速调节器的设计85

3.4.3　转速调节器退饱和时转速超调量的计算88

3.4.4　设计举例92

3.5　转速超调的抑制——转速微分负反馈［25］96

3.5.1　问题的提出96

3.5.2　带转速微分负反馈双闭环直流调速系统的基本原理97

3.5.3　退饱和时间与退饱和转速98

3.5.4　转速微分反馈参数的工程设计方法99

3.5.5　带转速微分负反馈双闭环直流调速系统的抗扰性能100

3.6　两种多环控制的直流调速系统101

3.6.1　带电流变化率内环的三环直流调速系统101

3.6.2　弱磁控制的直流调速系统102

第四章　可逆直流调速系统106

4.1　晶闸管－电动机系统的可逆线路106

4.1.1 电枢反接可逆线路106

4.1.2　励磁反接可逆线路108

4.2　晶闸管－电动机系统的回馈制动109

4.2.1 晶闸管装置的整流和逆变状态109

4.2.2 电动机的发电回馈制动110

4.2.3　V-M系统如何实现发电回馈制动111

4.3　两组晶闸管可逆线路中的环流112

4.3.1　环流及其种类112

4.3.2　直流平均环流与配合控制113

4.3.3　瞬时脉动环流及其抑制措施114

4.4　有环流可逆直流调速系统116

4.4.1　α=β配合控制的有环流可逆直流调速系统116

4.4.2　制动过程分析117

4.5　无环流可逆直流调速系统121

4.5.1　逻辑控制的无环流可逆调速系统121

4.5.2　错位控制的无环流可逆调速系统127

第五章　直流脉宽调速系统132

5.1　脉宽调制变换器132

5.1.1　不可逆PWM变换器133

5.1.2　可逆PWM变换器135

5.2　脉宽调速系统的稳态分析139

5.2.1　脉宽调速系统的开环机械特性139

5.2.2　电流脉动波形与最大脉动量140

5.2.3　转速脉动波形与最大脉动量143

5.3　双闭环直流脉宽调速控制系统145

5.3.1　脉宽调制器145

5.3.2　逻辑延时环节147

5.3.3　直流脉宽调速系统的数学模型148

5.4　滤波电容与泵升电压的限制148

第六章　交流异步电机转差功率消耗型调速系统150

6.1　交流异步电机变压调速系统150

6.1.1　异步电机改变电压时的机械特性152

6.1.2　闭环控制的变压调速系统及其静特性153

6.1.3　近似的动态结构图155

6.2　电磁转差离合器调速系统158

第七章 交流异步电机转差功率回馈型调速系统——绕线转子异步电机串级调速系统161

7.1　异步电机串级调速原理及其基本类型161

7.1.1　异步电机转子附加电动势的作用161

7.1.2　电气串级调速系统162

7.1.3　机械串级调速系统164

7.2 串级调速时异步电机的机械特性165

7.2.1　理想空载转速与同步转速165

7.2.2　机械特性斜率与最大转矩165

7.2.3　近似的机械特性方程式166

7.3　转速、电流双闭环串级调速系统及其数学模型168

7.3.1　双闭环控制系统的组成169

7.3.2　串级调速系统的动态数学模型169

7.3.3　双闭环串级调速系统调节器的设计172

7.4　串级调速装置的容量、运行与节能172

7.4.1 串级调速系统的功率流程172

7.4.2　效率172

7.4.3　功率因数174

7.4.4　串级调速装置的容量175

7.4.5　起动与停车控制176

7.5　双馈调速系统177

7.5.1　双馈调速工作原理177

7.5.2　双馈调速系统的再生制动178

7.5.3　双馈调速系统的特点178

第八章　交流异步电机转差功率不变型调速系统——变压变频调速系统180

8.1　变压变频调速的基本控制方式180

8.1.1　基频以下调速180

8.1.2　基频以上调速181

8.2　异步电机电压、频率协调控制时的机械特性181

8.2.1　正弦波恒压恒频供电时异步电机的机械特性181

8.2.2　基频以下电压、频率协调控制时的机械特性182

8.2.3　基频以上变频调速时的机械特性185

8.2.4　正弦波恒流供电时的机械特性186

8.3　静止式电力电子变压变频装置187

8.3.1　间接变压变频装置（交－直－交变压变频装置）187

8.3.2　直接变压变频装置（交－交变压变频装置）188

8.3.3　电压源型变频器和电流源型变频器190

8.3.4　180°导通型和120°导通型逆变器192

8.3.5　正弦波脉宽调制（SPWM）变压变频器195

8.4　转速开环、恒压频比控制的调速系统213

8.4.1 电压源型晶闸管变频器－异步电机调速系统213

8.4.2　电流源型晶闸管变频器－异步电机调速系统217

8.4.3　数字控制的SPWM变频调速系统220

8.5　转速闭环、转差频率控制的变压变频调速系统222

8.5.1　转差频率控制的基本概念222

8.5.2　转差频率控制的规律223

8.5.3　转差频率控制的变压变频调速系统225

8.5.4　优点与不足225

8.6　异步电机的多变量数学模型和坐标变换227

8.6.1　异步电机动态数学模型的性质227

8.6.2　三相异步电机的多变量非线性数学模型228

8.6.3　坐标变换和变换矩阵232

8.6.4　异步电机在二相坐标系上的数学模型237

8.7　按转子磁场定向矢量控制的变压变频调速系统242

8.7.1　异步电机的坐标变换结构图和等效直流电机模型243

8.7.2　矢量控制系统的构想243

8.7.3　矢量控制的基本方程式244

8.7.4　磁链开环、转差型矢量控制系统245

8.7.5　转速、磁链闭环控制的矢量控制系统246

习题250

附：实验指导书260

参考文献286