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第1章 概述1

1.1 同步电动机调速系统发展综述1

1.1.1 同步电动机调速系统的发展1

1.1.2 调速用同步电动机的几种类型3

1.1.3 同步电动机调速系统的几种典型结构及应用领域5

1.2 同步电动机调速系统的分类及特点5

1.2.1 交-直-交电压型同步电动机调速系统6

1.2.2 交-直-交电流型负载换相同步电动机调速系统7

1.2.3 交-交变频同步电动机调速系统8

1.3 同步电动机、异步电动机、直流电动机调速系统的比较9

1.3.1 直流电动机调速系统10

1.3.2 异步电动机调速系统10

1.3.3 同步电动机调速系统11

2.1.1 空间矢量的一般定义15

2.1 电机统一理论15

第2章 同步电动机的数学模型15

2.1.2 电机定子的磁动势16

2.1.3 电机转子的磁动势19

2.1.4 两绕组电机的数学模型20

2.1.5 电机统一理论的几点结论26

2.2 矢量控制原理28

2.2.1 矢量控制的基本原理28

2.2.2 矢量控制中所用坐标系29

2.2.3 矢量在坐标系之间的变换31

2.3 同步电动机的数学模型35

2.3.1 双反应理论35

2.3.2 在d-q坐标系中凸极同步电动机的数学模型37

2.3.3 转子磁链定向控制的凸极同步电动机数学模型42

2.3.4 气隙磁链定向控制的凸极同步电动机数学模型45

2.4 永磁同步电动机和无刷直流电动机的数学模型47

2.4.1 永磁同步电动机的数学模型48

2.4.2 无刷直流电动机的数学模型50

第3章 同步电动机调速的基本原理53

3.1 同步电动机调速的基本概念53

3.1.1 同步电动机的基本结构54

3.1.2 同步电动机的变频调速原理55

3.2 自控式同步电动机变频调速原理56

第4章 同步电动机转子位置检测方法62

4.1 电磁式转子位置检测方法62

4.1.1 差动变压器式位置检测方法62

4.1.2 接近开关式位置检测方法65

4.2 磁敏式转子位置检测方法65

4.3 光电式转子位置检测方法66

4.3.1 简单光电式转子位置检测方法66

4.3.2 绝对式光电编码转子位置检测方法67

4.3.3 增量式光电码盘转子位置检测方法68

4.4 间接式转子位置检测方法73

4.4.1 间接检测转子位置的端电压检测方法74

4.4.2 电压模型检测方法76

第5章 永磁同步电动机调速控制系统78

5.1 永磁同步电动机的控制原理78

5.1.1 永磁同步电动机的结构78

5.1.2 永磁同步电动机的调速原理79

5.1.3 无刷直流电动机的调速原理81

5.2 正弦波永磁同步电动机控制系统的构成和运行84

5.2.1 变频器的组成和控制85

5.2.2 控制系统的运行原理88

5.2.3 控制系统的全数字化89

5.3.1 主回路92

5.3 无刷直流电动机调速系统92

5.3.2 PWM信号的产生93

5.3.3 PWM信号的分配和系统的四象限运行94

5.3.4 异步电动机、永磁同步电动机交流伺服系统的比较97

第6章 负载换相同步电动机控制系统98

6.1 负载换相同步电动机的基本工作原理99

6.1.1 负载换相同步电动机的构成99

6.1.2 电流型逆变器供电时交流电动机定子的磁动势99

6.1.3 负载换相同步电动机的运行原理101

6.2 负载换相同步电动机的换相方法106

6.2.1 反电动势换相法（自然换相法）106

6.2.2 电流断续换相法109

6.2.3 由电流断续换相法到反电动势换相法的过渡111

6.3 负载换相同步电动机的运行特点112

6.3.1 转速公式及基本调速方式113

6.3.2 平均电磁转矩公式116

6.3.3 负载换相同步电动机的功率因数120

6.3.4 换相重叠角μ的计算120

6.4 负载换相同步电动机调速系统122

6.4.1 逆变器晶闸管的触发顺序与电动机转向的关系123

6.4.2 换相超前角γo与电动机运行状态的关系124

6.4.3 转子位置检测器和逆变桥控制脉冲的分配128

6.5 负载换相同步电动机的过载能力分折133

6.5.1 限制过载能力的因素133

6.5.2 提高过载能力的方法134

6.6 负载换相同步电动机的应用实例137

6.6.1 负载换相同步电动机在大型同步电动机起动中的应用137

6.6.2 负载换相同步电动机在精轧机主传动中的应用141

7.1同步电动机气隙磁场定向控制的原理146

第7章 气隙磁场定向的同步电动机矢量控制调速系统146

7.2三相交-交变频器的电流控制151

7.2.1 单相交-交变频器的运行原理152

7.2.2 三相交-交变频器的组成153

7.2.3 三相交-交变频器的电流跟踪控制153

7.2.4 电流跟踪控制中定子电流、电压的给定计算156

7.3 同步电动机矢量控制系统中的电流、电压模型158

7.3.1 同步电动机的电流模型158

7.3.2 同步电动机的电压模型162

7.3.3 混合式磁链模型163

7.4 同步电动机的磁链控制166

7.4.1 励磁闭环调节166

7.4.2 励磁开环调节169

7.5 同步电动机的功率因数控制170

7.6 同步电动机矢量控制系统的速度调节172

7.6.1 速度自适应调节器和电流限幅设定173

7.6.2 速度反馈的陷波滤波器176

7.6.3 动态转矩补偿环节177

7.7 同步电动机矢量控制系统的构成和四象限运行178

7.7.1 系统的构成178

7.7.2 系统的四象限运行178

7.8 同步电动机阻尼绕组的作用182

7.8.1 阻尼绕组的结构型式182

7.8.2 阻尼绕组的结构参数与电气参数的关系183

7.8.3 阻尼绕组对负载换相同步电动机调速系统性能的影响185

7.8.4 阻尼绕组对交-交变频同步电动机矢量控制调速系统性能的影响188

附录192

附录A同步电机的无刷励磁192

附录B同步电动机模拟器介绍194

参考文献198