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第1章 单环控制直流调速系统1

1．1 开环直流调速系统及调速指标1

1．1．1 直流电动机的调速方法和方案1

1．1．2 晶闸管——直流电动机开环调速系统2

1．1．3 V－M系统的机械特性2

1．1．4 生产机械对转速控制的要求及调速指标3

1．1．5 开环调速系统存在的问题4

1．2 转速负反馈单闭环有静差直流调速系统5

1．2．1 调速系统的组成及其工作原理5

1．2．2 闭环调速系统的静特性6

1．2．3 开环系统机械特性与闭环系统静特性的比较7

1．2．4 闭环控制系统的基本特征9

1．2．5 限流保护——电流截止负反馈10

1．3 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析12

1．3．1 反馈控制闭环直流调速系统的动态数学模型12

1．3．2 单闭环有静差调速系统的动态结构图15

1．3．3 单闭环有静差调速系统的稳定性分析16

1．4 比例积分控制规律和无静差调速系统17

1．4．1 积分调节器和比例积分调节器及其控制规律17

1．4．2 采用PI调节器的无静差直流调速系统19

1．5 电压反馈电流补偿控制的直流调速系统21

1．5．1 电压负反馈直流调速系统21

1．5．2 电流正反馈和补偿控制规律22

思考题与习题24

第2章 多环控制直流调速系统27

2．1 转速、电流双闭环直流调速系统的组成及其静特性27

2．1．1 问题的提出27

2．1．2 转速、电流双闭环直流调速系统的组成28

2．1．3 双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性28

2．2 双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析30

2．2．1 双闭环直流调速系统的动态结构图30

2．2．2 起动过程分析31

2．2．3 双闭环直流调速系统的动态抗扰性能32

2．2．4 转速和电流两个调节器的作用33

2．3 双闭环直流调速系统调节器的工程设计33

2．3．1 调节器工程设计方法的必要性、可能性与基本思路33

2．3．2 控制系统的动态性能指标34

2．3．3 典型Ⅰ型系统以及系统性能指标和参数的关系35

2．3．4 典型Ⅱ型系统以及系统性能指标和参数的关系40

2．3．5 非典型系统的典型化44

2．4 按工程设计方法设计双闭环调速系统的调节器48

2．4．1 电流调节器的设计49

2．4．2 转速调节器的设计52

2．4．3 转速调节器退饱和时转速超调量的计算56

2．5 转速超调的抑制——转速微分负反馈58

2．5．1 带转速微分负反馈双闭环调速系统的基本原理58

2．5．2 退饱和时间和退饱和转速60

2．5．3 转速微分负反馈参数的工程设计方法60

思考题与习题61

第3章 直流电动机可逆调速及直流斩波调速系统64

3．1 晶闸管—电动机（V－M）可逆调速系统主电路结构形式64

3．2 可逆调速系统中环流分析67

3．2．1 环流的定义67

3．2．2 直流平均环流产生的原因及消除办法68

3．2．3 瞬时脉动环流及其抑制69

3．3 有环流可逆调速系统70

3．3．1 α＝β配合控制的有环流可逆调速系统70

3．3．2 可控环流可逆调速系统72

3．4 无环流控制的可逆晶闸管——电动机系统75

3．4．1 逻辑控制无环流可逆调速系统的组成和工作原理75

3．5 直流脉宽调速系统81

3．5．1 PWM变换器的工作状态和电压、电流波形81

3．5．2 直流脉宽调速系统的机械特性85

3．5．3 双闭环的PWM可逆直流调速系统86

3．5．4 交流电源供电时的制动87

思考题与习题88

第4章 MATLAB简介与直流调速系统仿真90

4．1 MATLAB简介90

4．2 Simulink/SimPower Systems模型窗口90

4．2．1 Simulink的工作环境90

4．2．2 模型窗口工具栏94

4．3 有关模块的基本操作及仿真步骤94

4．4 测量模块及显示和记录模块的使用98

4．5 建立子系统和系统模型的封装103

4．6 Simulink模型库中的模块106

4．7 SimPower Systems模型库浏览111

4．8 仿真算法介绍119

4．9 单闭环直流调速系统的仿真122

4．9．1 开环直流调速系统的仿真122

4．9．2 单闭环有静差转速负反馈调速系统的建模与仿真126

4．9．3 单闭环无静差转速负反馈调速系统的建模与仿真128

4．9．4 单闭环电流截止转速负反馈调速系统的建模与仿真130

4．9．5 单闭环电压负反馈调速系统的建模与仿真132

4．9．6 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133

4．9．7 单闭环转速负反馈调速系统定量仿真135

4．10 双闭环及PWM直流调速系统仿真137

4．10．1 双闭环直流调速系统定量仿真137

4．10．2 三闭环直流调速系统仿真139

4．10．3 α＝β配合控制调速系统仿真141

4．10．4 逻辑无环流可逆直流调速系统仿真145

4．10．5 PWM直流调速系统仿真148

思考题与习题152

第5章 交流调压调速系统153

5．1 异步电动机改变电压时的机械特性154

5．2 异步电动机变压调速电路155

5．3 闭环控制的调压调速系统及其特性156

5．3．1 具有速度反馈的调压调速系统及其静特性156

5．3．2 闭环变压调速系统的动态结构图157

思考题与习题160

第6章 交流异步电动机变压变频调速系统161

6．1 变压变频调速的基本控制方式161

6．2 异步电动机电压—频率协调控制时的机械特性162

6．2．1 恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性162

6．2．2 基频以下电压—频率协调控制时的机械特性163

6．2．3 基频以上恒压变频的机械特性165

6．3 电力电子变频器的主要类型165

6．3．1 交-直-交和交-交变压变频器165

6．4 电压源型和电流源型逆变器168

6．5 变压变频调速系统中的脉宽调制技术170

6．5．1 PWM变频调速系统中的功率接口170

6．5．2 正弦波脉宽调制技术175

6．5．3 电流滞环跟踪控制技术178

6．5．4 电压空间PWM矢量控制技术179

6．6 基于异步电动机稳态模型的变压变频调速系统185

6．7 异步电动机的动态数学模型和坐标变换189

6．7．1 异步电动机动态数学模型189

6．7．2 坐标变换和变换矩阵193

6．8 三相异步电动机在不同坐标系上的数学模型198

6．9 基于动态模型按转子磁链定向的矢量控制系统200

6．9．1 矢量控制系统的基本思路200

6．9．2 按转子磁链定向的矢量控制方程及其解耦作用201

6．9．3 转子磁链模型203

6．10 磁链开环转差型矢量控制系统——间接矢量控制204

6．11 转速、磁链闭环控制的矢量控制系统——直接矢量控制系统205

思考题与习题206

第7章 绕线转子异步电动机调速系统208

7．1 绕线转子异步电动机串级调速原理208

7．1．1 异步电动机转子附加电动势时的工作情况208

7．1．2 串级调速的各种运行状态及功率传递关系209

7．1．3 串级调速系统的基本类型210

7．2 串级调速系统的性能213

7．2．1 串级调速系统的机械特性213

7．2．2 串级调速装置的电压和容量217

7．2．3 串级调速系统的效率218

7．2．4 串级调速系统的功率因数220

7．3 转速、电流双闭环串级调速系统220

7．3．1 双闭环控制串级调速系统的组成221

7．3．2 串级调速系统的动态数学模型221

7．3．3 串级调速系统调节器参数的设计223

7．3．4 串级调速系统的起动方式223

7．4 超同步串级调速系统224

7．4．1 超同步串级调速系统的工作原理225

7．4．2 超同步串级调速系统的再生制动225

思考题与习题226

第8章 交流调速系统的MAT1AB仿真227

8．1 调压调速系统的仿真227

8．1．1 交流调速系统仿真中常用模块简介227

8．1．2 单闭环交流电动机调压调速系统的建模与仿真229

8．2 变频调速系统的仿真231

8．2．1 SPWM内置波调速系统仿真231

8．2．2 SPWM外置波调速系统仿真233

8．3 电流滞环跟踪控制调速系统仿真234

8．4 电压空间矢量调速系统仿真237

8．5 转速开环恒压频比的交流调速系统仿真240

8．6 转速、磁链闭环控制的矢量控制系统仿真241

8．7 绕线转子异步电动机双馈调速系统的仿真246

思考题与习题248

参考文献249