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目录1

《电气自动化新技术丛书》序言1

第4届《电气自动化新技术丛书》编辑委员会的话1

第2版前言1

第1版前言1

第1章 绪论1

1.1 交流调速系统的发展1

1.2.1 异步电动机调速系统的基本类型2

1.2 交流调速系统的基本类型2

1.2.2 同步电动机调速系统的基本类型4

1.3 现代交流调速的技术基础4

第2章 异步电动机转差功率消耗型调速系统6

2.1 异步电动机恒频变压调速系统6

2.1.1 异步电动机恒频变压调速电路6

2.1.2 异步电动机改变电压时的机械特性7

2.1.3 闭环控制的恒频变压调速系统及其静特性12

2.2 异步电动机恒频变压调速时的转差功率损耗分析13

2.3.1 软起动器16

2.3 变压控制在软起动器和轻载减压节能运行中的应用16

2.3.2 轻载减压节能运行18

2.4 电磁转差离合器调速系统20

第3章 异步电动机转差功率馈送型调速系统——绕线转子异步电动机双馈调速系统23

3.1 异步电动机双馈调速工作原理23

3.1.1 异步电动机转子附加电动势的作用23

3.1.2 异步电动机双馈调速的五种工况25

3.2 异步电动机在次同步电动状态下的双馈系统——串级调速系统30

3.2.1 串级调速系统的工作原理30

3.2.2 其他类型串级调速系统34

3.3 异步电动机串级调速时的机械特性35

3.3.1 异步电动机串级调速机械特性的特征35

3.3.2 异步电动机串级调速时的转子整流电路37

3.3.3 异步电动机串级调速机械特性方程式41

3.4 串级调速系统的技术经济指标及其提高方案47

3.4.1 串级调速系统的效率47

3.4.2 串级调速系统的功率因数及其改善途径48

3.4.3 斩波控制的串级调速系统49

3.4.4 串级调速装置的电压和容量51

3.5.1 双闭环控制串级调速系统的组成53

3.5 双闭环控制的串级调速系统53

3.5.2 串级调速系统的动态数学模型54

3.5.3 调节器参数的设计56

3.5.4 串级调速系统的起动方式58

3.6 异步电机双馈调速系统59

3.6.1 双馈调速系统的构成60

3.6.2 双馈调速系统的矢量控制61

第4章 异步电动机变压变频调速原理和转差功率不变型恒压频比调速系统64

4.1 异步电动机变压变频调速的基本控制方式64

4.1.1 基频以下调速65

4.1.2 基频以上调速66

4.2 异步电动机电压-频率协调控制时的稳态特性66

4.2.1 异步电动机的稳态等效电路和感应电动势66

4.2.2 恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性67

4.2.3 基频以下电压-频率协调控制时的机械特性68

4.2.4 基频以上恒压变频控制时的机械特性72

4.3 笼型异步电动机恒压频比控制的调速系统73

4.3.1 转速开环恒压频比控制调速系统的构成74

4.3.2 转速开环恒压频比控制调速系统的控制作用76

第5章 静止式变压变频器和PWM控制技术78

5.1 静止式变压变频器的主要类型78

5.1.1 交-直-交和交-交变压变频器78

5.1.2 电压源型和电流源型逆变器82

5.1.3 180°导通型和120°导通型逆变器84

5.2 六拍交-直-交变频器输出电压的谐波分析89

5.2.1 谐波分析89

5.2.2 变频器输出谐波对异步电动机工作的影响92

5.3 正弦脉宽调制（SPWM）控制技术96

5.3.1 基本思想97

5.3.2 正弦脉宽调制原理98

5.3.3 SPWM波的基波电压102

5.3.4 脉宽调制的制约条件105

5.3.5 同步调制与异步调制106

5.3.6 SPWM波形控制的实现108

5.3.7 SPWM变压变频器的输出谐波分析114

5.4 消除指定次数谐波的PWM（SHEPWM）控制技术118

5.5 电流滞环跟踪PWM（CHBPWM）控制技术119

5.6.1 电压空间矢量125

5.6 电压空间矢量PWM（SVPWM）控制技术125

5.6.2 电压与磁链空间矢量的关系126

5.6.3 六拍阶梯波逆变器供电时电动机的旋转磁场128

5.6.4 电压空间矢量的线性组合与SVPWM控制132

5.7 桥臂器件开关死区对PWM变压变频器工作的影响137

5.7.1 死区及其对变压变频器输出波形的影响137

5.7.2 死区对变压变频器输出电压的影响139

第6章 中压大容量变频技术142

6.1 中压大容量变频技术的各种方案143

6.2 三电平逆变器144

6.2.1 三电平逆变器工作原理144

6.2.2 中性点钳位型逆变器工作状态的切换146

6.2.3 中性点钳位型逆变器的输出电压波形148

6.2.4 中性点钳位型逆变器的特点151

6.2.5 三电平逆变器的控制策略152

6.3 单元串联式多电平PWM变频器158

6.3.1 单元串联式多电平变频器的工作原理158

6.3.2 变频器整流电路的多重化连接161

6.3.3 多电平移相式PWM控制164

7.1 异步电动机动态数学模型的性质169

第7章 异步电动机的动态数学模型和坐标变换169

7.2 三相异步电动机的多变量非线性数学模型170

7.2.1 电压方程171

7.2.2 磁链方程172

7.2.3 转矩方程175

7.2.4 电气传动系统的运动方程176

7.2.5 三相异步电动机的数学模型176

7.3.1 坐标变换的原则和基本思路177

7.3 坐标变换和变换矩阵177

7.3.2 三相-两相变换（3/2变换）180

7.3.3 两相-两相旋转变换（2s/2r变换）182

7.3.4 直角坐标-极坐标变换（K/P变换）183

7.4 三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型184

7.4.1 异步电动机在两相任意转速旋转坐标系（dq坐标系）上的数学模型184

7.4.2 异步电动机在两相静止αβ坐标系188

上的数学模型188

7.4.3 异步电动机在两相同步旋转坐标系上的数学模型189

7.5.1 ω-ψr-is状态方程190

7.5 三相异步电动机在两相坐标系上的状态方程190

7.5.2 ω-ψs-is状态方程192

第8章 异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统194

8.1 矢量控制系统的基本思路194

8.2 按转子磁链定向的矢量控制方程及其解耦控制196

8.3 转子磁链模型200

8.3.1 计算转子磁链的电流模型200

8.3.2 计算转子磁链的电压模型203

8.4.1 带磁链除法环节的直接矢量控制系统204

8.4 转速、磁链闭环控制的矢量控制系统——直接矢量控制系统204

8.4.2 带转矩内环的直接矢量控制系统205

8.5 磁链开环转差型矢量控制系统——间接矢量控制系统206

第9章 异步电动机按定子磁链控制的直接转矩控制系统210

9.1 直接转矩控制系统的原理和特点210

9.2 直接转矩控制系统的控制规律和反馈模型211

9.3 直接转矩控制系统与矢量控制系统的比较215

第10章 无速度传感器的高性能异步电动机调速系统217

10.1 基于电动机数学模型计算转速或转差角速度218

10.1.1 利用转子电动势计算同步角速度后求得转速219

10.1.2 利用转矩计算转差角速度后求得转速222

10.2 基于闭环控制作用构造转速信号223

10.2.1 比较定子电流转矩分量用PI控制闭环构造转速223

10.2.2 比较转子磁链的电压模型和电流模型用PI控制闭环构造转速224

10.2.3 比较定子电压用PI控制闭环构造转速227

10.2.4 比较定子电流或电磁转矩用PI控制闭环构造转速228

10.3 利用电动机结构上的特征产生转速信号231

10.3.1 检测转子齿谐波磁场的感应电动势以产生转速信号231

10.3.2 注入高频信号获取转速信息232

11.1 同步电动机变压变频调速的特点和类型233

第11章 同步电动机调速系统233

11.2 他控变频同步电动机调速系统235

11.2.1 转速开环恒压频比控制的同步电动机群调速系统235

11.2.2 由交-直-交电流型负载换相变压变频器（LCI）供电的同步电动机调速系统236

11.2.3 由交-交变压变频器供电的大功率低速同步电动机调速系统237

11.2.4 按气隙磁场定向的同步电动机矢量控制系统238

11.2.5 同步电动机的多变量动态数学模型243

11.3 自控变频同步电动机调速系统246

11.3.1 梯形波永磁同步电动机（无刷直流电动机）的自控变频调速系统248

11.3.2 正弦波永磁同步电动机的自控变频调速系统252

参考文献256