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1单闭环直流调速系统1

1.1直流调速系统用的可控直流电源1

1.1.1旋转变流机组2

1.1.2静止可控整流器2

1.1.3直流斩波器和脉宽调制变换器3

1.2 V-M系统的开环机械特性及稳定性能指标4

1.2.1 V-M系统的开环机械特性4

1.2.2转速控制要求和稳态调速指标6

1.3转速负反馈单闭环调速系统的组成及其特性分析8

1.3.1系统的组成及静特性分析8

1.3.2开环系统的机械特性与闭环系统静特性的比较9

1.3.3转速闭环调速系统的基本性质11

1.3.4转速负反馈单闭环调速系统的稳态参数计算13

1.4带电流截止负反馈环节的转速闭环调速系统15

1.4.1系统的组成和工作原理15

1.4.2系统的静特性及参数选择16

1.5带有电压负反馈和电流正反馈的调速系统18

1.5.1电压负反馈调速系统18

1.5.2带有电压负反馈和电流正反馈的调速系统19

1.6单闭环调速系统的动态分析20

1.6.1系统的动态数学模型20

1.6.2单闭环系统的稳定条件24

1.7无静差调速系统25

1.7.1积分控制规律25

1.7.2采用比例积分调节器的单闭环无静差调速系统26

本章小结及学习要求31

思考题与习题31

2多环控制的直流调速系统与调节器的工程设计方法33

2.1双闭环调速系统的构成及静特性33

2.1.1单闭环系统存在的问题33

2.1.2转速、电流双闭环调速系统的组成34

2.1.3双闭环直流调速系统稳态结构图和静特性35

2.1.4各变量的稳态工作点和稳态参数计算37

2.2双闭环直流调速系统的动态性能37

2.2.1双闭环直流调速系统的动态数学模型37

2.2.2双闭环直流调速系统的起动过程38

2.2.3动态性能和两个调节器的作用40

2.3双闭环调速系统的工程设计42

2.3.1设计方法与步骤42

2.3.2系统的动态性能指标42

2.3.3典型Ⅰ型系统参数和性能指标的关系44

2.3.4典型Ⅱ型系统参数和性能指标的关系48

2.3.5调节器结构的选择和传递函数的近似处理——非典型系统的典型化52

2.4按工程设计方法设计双闭环系统的电流调节器和转速调节器57

2.4.1电流调节器的设计58

2.4.2转速调节器的设计63

2.4.3转速调节器退饱和时转速超调量的计算66

2.4.4设计举例70

2.5转速超调的抑制——转速微分负反馈74

2.5.1问题的提出74

2.5.2带转速微分负反馈双闭环直流调速系统的基本原理74

2.5.3退饱和时间与退饱和转速76

2.5.4转速微分反馈参数的工程设计方法77

2.5.5带转速微分负反馈双闭环直流调速系统的抗扰性能78

2.6多环控制的直流调速系统79

2.6.1带电流变化率内环的三环直流调速系统79

2.6.2弱磁控制的直流调速系统82

本章小结及学习要求85

思考题与习题86

3直流可逆调速系统88

3.1可逆方案88

3.1.1电枢反接可逆线路88

3.1.2励磁反接可逆线路90

3.2晶闸管直流可逆调速系统的回馈制动90

3.3有环流可逆调速系统91

3.3.1可逆调速系统中的环流91

3.3.2直流平均环流与配合控制92

3.3.3瞬时脉动环流及其抑制94

3.3.4直流可逆调速系统的制动分析95

3.4可控环流的可逆调速系统97

3.5逻辑控制的无环流可逆调速系统100

3.5.1系统的组成及工作原理100

3.5.2可逆系统对无环流逻辑控制器的要求101

3.5.3无环流逻辑控制器DLC的实现102

本章小结及学习要求106

思考题与习题106

4直流脉宽调速系统108

4.1脉宽调制变换器108

4.1.1不可逆脉宽调制变换器108

4.1.2可逆脉宽调制变换器111

4.2脉宽调制变换器的控制电路115

4.2.1三角波振荡器115

4.2.2脉冲形成及脉冲分配器117

4.2.3电力晶体管基极驱动电路118

4.3双闭环直流脉宽调速系统119

4.3.1脉宽调速系统的开环机械特性119

4.3.2双闭环直流脉宽调速系统121

4.3.3脉宽调速系统最佳开关频率的确定122

4.3.4泵升电压限制电路123

4.4直流脉宽调速系统实例124

4.4.1采用模拟电路的直流脉宽调速系统124

4.4.2由集成PWM控制器控制的不可逆调速系统125

4.4.3由单片微机控制的不可逆调速系统128

本章小结及学习要求129

思考题与习题130

5直流调速系统仿真131

5.1 SimPower System模型库简介131

5.2单闭环直流调速系统的仿真137

5.2.1开环直流调速系统的仿真137

5.2.2单闭环有静差转速负反馈调速系统的建模与仿真142

5.2.3单闭环无静差转速负反馈调速系统的建模与仿真145

5.2.4单闭环电流截止转速负反馈调速系统的建模与仿真148

5.2.5单闭环电压负反馈调速系统的建模与仿真150

5.2.6单闭环电压负反馈和带电流正反馈调速系统的建模与仿真151

5.2.7单闭环转速负反馈调速系统定量仿真152

5.3双闭环及PWM直流调速系统仿真154

5.3.1双闭环直流调速系统的建模与仿真154

5.3.2 PWM直流调速系统的建模与仿真157

本章小结及学习要求160

思考题与习题161

6交流异步电动机转差功率消耗性调速系统162

6.1交流调速系统概述162

6.1.1交流调速的发展162

6.1.2交流调速的基本方法163

6.2闭环控制的异步电动机变压调速系统165

6.2.1异步电动机变压调速电路165

6.2.2异步电动机改变电压时的机械特性166

6.2.3闭环控制的变压调速系统及其静特性168

6.2.4闭环变压调速系统的近似动态结构图170

6.3电磁转差离合器调速系统173

本章小结及学习要求175

思考题与习题176

7交流异步电动机转差功率回馈型调速系统177

7.1异步电动机串级调速原理177

7.1.1异步电动机转子附加电动势的作用177

7.1.2电气串级调速系统178

7.2串级调速系统的性能180

7.2.1串级调速时异步电动机的机械特性180

7.2.2串级调速装置的容量184

7.2.3串级调速系统的效率和功率因数185

7.3闭环控制的串级调速系统188

7.3.1双闭环串级调速系统的组成188

7.3.2串级调速系统的动态数学模型189

7.3.3双闭环串级调速系统调节器的设计192

7.3.4串级调速系统的控制方式192

7.4串级调速系统的改进线路194

7.4.1逆变器的不对称控制——纵续连接线路194

7.4.2斩波控制串级调速系统195

7.4.3直流回路无平波电抗器的串级调速系统197

本章小结及学习要求198

思考题与习题198

8交流异步电动机转差功率不变型调速系统200

8.1变压变频调速的基本控制方式200

8.1.1基频以下调速200

8.1.2基频以上调速201

8.2异步电动机电压、频率协调控制时的机械特性202

8.2.1正弦波恒压恒频供电时异步电动机的机械特性202

8.2.2基频以下电压、频率协调控制时的机械特性203

8.2.3基频以上变频调速时的机械特性206

8.2.4正弦波恒流供电时的机械特性207

8.3静止式电力电子变压变频装置208

8.3.1间接变压变频装置（交-直-交变压变频装置）209

8.3.2直接变压变频装置（交-交变压变频装置）210

8.3.3电压源型变频器和电流源型变频器211

8.3.4 180°导通型和120°导通型逆变器213

8.3.5正弦波脉宽调制（SPWM）变压变频器216

8.4转速开环、恒压频比控制的调速系统229

8.4.1电压源型晶闸管变频调速系统229

8.4.2电流源型晶闸管变频调速系统232

8.5转速闭环、转差频率控制的变压变频调速系统233

8.5.1转差频率控制的基本概念234

8.5.2转差频率控制的规律235

8.5.3转差频率控制的变压变频调速系统237

8.6异步电动机的多变量数学模型和坐标变换238

8.6.1异步电动机动态数学模型的性质238

8.6.2三相异步电动机的多变量非线性数学模型239

8.6.3坐标变换和变换矩阵243

8.6.4异步电动机在二相坐标系上的数学模型249

8.7按转子磁场定向矢量控制的变压变频调速系统254

8.7.1异步电动机的坐标变换结构图和等效直流电动机模型254

8.7.2矢量控制系统的构想254

8.7.3矢量控制的基本方程式255

8.7.4磁链开环、转差型矢量控制系统256

8.7.5转速、磁链闭环控制的矢量控制系统257

本章小结及学习要求260

思考题与习题261

9交流调速系统仿真262

9.1交流异步电动机转差功率消耗性调速系统的仿真262

9.1.1交流调速系统仿真中常用模块262

9.1.2单闭环交流电动机调压调速系统的建模与仿真264

9.2交流异步电动机转差功率回馈型调速系统仿真267

9.3交流异步电动机转差功率不变型调速系统仿真269

9.3.1 SPWM内置波调速系统的建模与仿真269

9.3.2 SPWM外置波调速系统的建模与仿真272

9.3.3电流滞环跟踪控制调速系统的建模与仿真273

9.3.4转速开环恒压频比的交流调速系统的建模与仿真276

9.3.5转速、磁链闭环控制的矢量控制系统的建模与仿真278

本章小结及学习要求283

思考题与习题283

附录一 自测题一284

附录二 自测题二289

参考文献294