交直流調(diào)速控制系統(tǒng)

前言

　　本書是為了適應電氣傳動技術(shù)飛速發(fā)展的需要，更好地培養(yǎng)2l世紀的應用性電氣傳動技術(shù)人才，根據(jù)“教育部高職高專電類規(guī)劃教材研討會”審定的教學大綱在第1版的基礎上編寫的。本書第1版的書名是《交直流傳動控制系統(tǒng)》，于2001年由高等教育出版社出版?！　?ldquo;交直流調(diào)速控制系統(tǒng)”課程是電氣技術(shù)、工業(yè)電氣自動化及機電自動化等專業(yè)的重要專業(yè)課之一。近幾年來，有關(guān)的科學技術(shù)已經(jīng)取得了很大進步，電力電子變換器主要被功率開關(guān)器件所取代，變換技術(shù)也主要以脈寬調(diào)制（PWM）為主；直流調(diào)速被交流調(diào)速取代已成為不爭的事實，交流調(diào)速技術(shù)本身也有不小的進展。本書針對這些技術(shù)發(fā)展進行了修訂?！　〗滩膬?nèi)容的選取及編寫盡量體現(xiàn)高職高專學校培養(yǎng)工業(yè)、工程生產(chǎn)第一線高等工程技術(shù)應用性人才的要求，舍棄了現(xiàn)有各類教材中較為陳舊的內(nèi)容，重點闡述了轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)；轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)；直流調(diào)速系統(tǒng)的工程設計方法；直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)、位置隨動系統(tǒng)、交流變頻調(diào)速系統(tǒng)以及交直流電動機的數(shù)字控制等，并將實驗指導納入了教材，加強了實踐性環(huán)節(jié)的訓練?！　”緯?、3、10章由胡春慧負責編寫，第6、7章由孫國琴負責編寫，其余各章由錢平負責編寫。李寧、馬立華、袁正民、江敏也參與了編寫工作。錢平任主編，負責全書的統(tǒng)稿和編寫組織工作?！　∩虾：Ｊ麓髮W李勇對書稿進行了認真的審閱，并提出了許多寶貴的意見，在此表示衷心地感謝?！　”緯诰帉戇^程中參考了許多有關(guān)圖書和論文資料，并且引用了參考文獻中有關(guān)章節(jié)內(nèi)容，在此表示感謝。　　由于作者水平有限，錯誤和不妥之處在所難免，懇請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書是普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材(高職高專教育)。近幾年來有關(guān)的科學技術(shù)已經(jīng)取得了很大進步，電力電子變換器主要被功率開關(guān)器件所取代，變換技術(shù)也主要以脈寬調(diào)制(PWM)為主；直流調(diào)速被交流調(diào)速取代已成不爭的事實，交流調(diào)速技術(shù)本身也有不小的進展。本書針對這些技術(shù)發(fā)展進行闡述。    在內(nèi)容上，本書包括直流調(diào)速控制系統(tǒng)和交流調(diào)速控制系統(tǒng)兩部分。主要內(nèi)容有緒論；單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)；雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)及其工程設計；直流脈寬調(diào)速控制系統(tǒng)；位置隨動系統(tǒng)；交流調(diào)壓調(diào)速和串級調(diào)速；異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)；無刷直流電動機控制系統(tǒng)以及交直流電動機的數(shù)字控制等，實踐環(huán)節(jié)(直流調(diào)速系統(tǒng)基礎實驗指導；交流調(diào)速基礎實驗指導)也編進了本教材中。    本書可作為高等職業(yè)、高等?？圃盒ｋ姎夤こ碳捌渥詣踊?、自動化和機電一體化專業(yè)的教材，也可供有關(guān)工程師和技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章  緒論  1.1  直流調(diào)速技術(shù)概況  1.2  交流調(diào)速技術(shù)概況  1.3  交-直流調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)概況  1.4  本課程的任務  練習題第2章  單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)  2.1  概述    2.1.1  調(diào)速的定義    2.1.2  直流電動機的調(diào)速方法    2.1.3  調(diào)速指標    2.1.4  可控直流電源供電下的直流電動機開環(huán)調(diào)速及特性  2.2  單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其特性    2.2.1  單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)    2.2.2  單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性    2.2.3  單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)特性    2.2.4  單閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)  練習題第3章  雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)及其工程設計  3.1  轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的特點  3.2  轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工作原理    3.2.1  雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性    3.2.2  雙閉環(huán)系統(tǒng)起動過程分析    3.2.3  雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)抗擾性能    3.2.4  雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中兩個調(diào)節(jié)器的作用  3.3  轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工程設計法    3.3.1  工程設計方法的基本思路    3.3.2  典型系統(tǒng)及其參數(shù)與性能指標的關(guān)系    3.3.3  電流調(diào)節(jié)器設計    3.3.4  轉(zhuǎn)速環(huán)設計    3.3.5  轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和限幅時的超調(diào)量和計算  練習題第4章  直流脈寬調(diào)速控制系統(tǒng)  4.1  概述    4.1.1  脈寬調(diào)制的理論    4.1.2  不可逆PWM變換器    4.1.3  可逆PWM變換器    4.1.4  PWM伺服系統(tǒng)的開環(huán)機械特性  4.2  PWM調(diào)速系統(tǒng)的控制電路    4.2.1  脈寬調(diào)制器    4.2.2  集成PWM控制器  練習題第5章  位置隨動系統(tǒng)  5.1  概述  5.2  位置信號檢測裝置    5.2.1  自整角機(BS)    5.2.2  旋轉(zhuǎn)變壓器(BR)    5.2.3  感應同步器(BIS)    5.2.4  光電編碼盤    5.2.5  磁尺  5.3  位置隨動系統(tǒng)的基本類型    5.3.1  轉(zhuǎn)角跟隨式位置隨動系統(tǒng)    5.3.2  脈沖-相位調(diào)制式位置隨動系統(tǒng)    5.3.3  數(shù)字式位置隨動系統(tǒng)  5.4  位置隨動系統(tǒng)的數(shù)字控制    5.4.1  L290/L291/L292三芯片直流電動機位置隨動控制系統(tǒng)    5.4.2  基于DSP的全數(shù)字直流位置隨動系統(tǒng)  5.5  位置隨動系統(tǒng)的應用舉例    5.5.1  壓下螺釘位置控制(APC)    5.5.2  PC控制飛剪小車位置隨動系統(tǒng)  練習題第6章  交流調(diào)壓調(diào)速和串級調(diào)速  6.1  概述    6.1.1  交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展    6.1.2  交流調(diào)速系統(tǒng)的分類  6.2  閉環(huán)控制的異步電動機的調(diào)壓系統(tǒng)    6.2.1  調(diào)壓調(diào)速的工作原理    6.2.2  交流調(diào)壓器    6.2.3  調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的組成及特性    6.2.4  調(diào)壓調(diào)速的功率損耗  6.3  繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的串級調(diào)速系統(tǒng)    6.3.1  串級調(diào)速系統(tǒng)原理及基本類型    6.3.2  雙閉環(huán)控制的串級調(diào)速系統(tǒng)  練習題第7章  異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)  7.1  變頻調(diào)速基本原理    7.1.1  變頻調(diào)速基本原理    7.1.2  變頻器簡介    7.1.3  逆變器工作原理說明  7.2  脈寬調(diào)制(PWM)控制技術(shù)    7.2.1  正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)控制技術(shù)    7.2.2  跟蹤型PWM控制技術(shù)  7.3  異步電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)    7.3.1  異步電動機變壓變頻的機械特性    7.3.2  轉(zhuǎn)速開環(huán)的異步電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)    7.3.3  轉(zhuǎn)速閉環(huán)的轉(zhuǎn)差頻率控制的系統(tǒng)  7.4  交流電動機矢量控制系統(tǒng)    7.4.1  矢量控制的基本概念    7.4.2  矢量控制系統(tǒng)  練習題第8章  無刷直流電動機控制系統(tǒng)  8.1  無刷直流電動機的組成結(jié)構(gòu)和工作原理  8.2  無刷直流電動機的基本公式和數(shù)學模型  8.3  無刷直流電動機的轉(zhuǎn)矩波動  8.4  無刷直流電動機的驅(qū)動控制  8.5  無位置傳感器的無刷直流電動機的驅(qū)動控制  8.6  無刷直流電動機驅(qū)動控制的專用芯片介紹  練習題第9章  交直流電動機的數(shù)字控制  9.1  概述  9.2  交直流傳動系統(tǒng)狀態(tài)量的轉(zhuǎn)速檢測  9.3  交直流傳動系統(tǒng)主要控制環(huán)節(jié)的微機實現(xiàn)    9.3.1  函數(shù)發(fā)生器    9.3.2  數(shù)字控制器    9.3.3  坐標變換器    9.3.4  數(shù)字濾波器  9.4  直流脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)的微機實現(xiàn)    9.4.1  系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)    9.4.2  系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)  9.5  位置隨動系統(tǒng)的微機實現(xiàn)    9.5.1  硬件總體結(jié)構(gòu)    9.5.2  控制電路主要結(jié)構(gòu)    9.5.3  數(shù)模轉(zhuǎn)換的特點    9.5.4  絕對位置的獲取    9.5.5  位置隨動系統(tǒng)的軟件設計  9.6  由8098單片機實現(xiàn)的SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)第10章  直流調(diào)速系統(tǒng)基礎實驗指導  10.1  直流調(diào)速控制系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的性能測試    10.1.1  晶閘管(SCR)直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測定    10.1.2  晶閘管(SCR)直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元調(diào)試    10.1.3  單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)性能的研究  10.2  雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的特性測試  10.3  直流脈寬調(diào)速控制系統(tǒng)的性能測試    10.3.1  MOSFET雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)    10.3.2  微機控制的全數(shù)字直流調(diào)速裝置的參數(shù)設定與運行    10.3.3  直流控制系統(tǒng)的仿真第11章  交流調(diào)速基礎實驗指導  11.1  雙閉環(huán)三相異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)性能的測試  11.2  交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)性能的測試    11.2.1  異步電動機SPWM與電壓空間矢量變頻調(diào)速系統(tǒng)    11.2.2  交流變頻調(diào)速裝置參數(shù)設定與運行    11.2.3  交流變頻調(diào)速裝置的閉環(huán)運行    11.2.4  基于DSP的矢量變換控制與直接轉(zhuǎn)矩控制變頻調(diào)速系統(tǒng)  11.3  通用變頻器的運用    11.3.1  變頻器的面板操作及主要參數(shù)設定    11.3.2  異步電動機的制動及變頻器控制端子的使用    11.3.3  簡易PLC運轉(zhuǎn)模式選擇    11.3.4  自動車床主軸運轉(zhuǎn)控制    11.3.5  臺達VFD-M系列變頻器附錄參考文獻

章節(jié)摘錄

　　隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，微型機功能的不斷提高以及電力電子技術(shù)、計算機控制技術(shù)的發(fā)展，電氣傳動領域出現(xiàn)了以微型機為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)。微型機的采用不僅極大地推動了作為研究熱點的交流調(diào)速的迅猛發(fā)展，也給直流調(diào)速的發(fā)展注人了新的活力，使電氣傳動進入了更新的發(fā)展階段?！　∥㈦娮拥陌l(fā)展對電動機控制技術(shù)的發(fā)展影響也是極大的，為了適應電子機械高性能、小型化、低成本和高可靠性的要求，從20世紀80年代初開始，各國半導體廠商不斷開發(fā)各種功率集成電路，并已在許多領域得到越來越廣泛的應用。功率集成電路是電力電子技術(shù)和微電子集成技術(shù)的結(jié)合，用來控制電動機運動的電子控制驅(qū)動系統(tǒng)，包括前級的微功率控制電路部分和末級的功率驅(qū)動部分。前級控制電路容易實現(xiàn)集成化，它們通常是模擬一數(shù)字混合集成電路。對于小功率系統(tǒng)，末級驅(qū)動電路也已集成化，稱為功率集成電路。它將高電壓、大電流、大功率的多個半導體開關(guān)器件做在同一個芯片上，有些同時還把邏輯、控制、檢測、自診斷、保護電路集成在同一個芯片上或一個混合模塊里，從而使功率器件注入了智能，故又稱為智能功率集成電路。有一些更大規(guī)模的功率集成電路把整個控制器和驅(qū)動器都集成在一起，用一片集成電路就能控制一臺甚至多臺電動機。由分立單元電路向?qū)Ｓ眉呻娐钒l(fā)展，不但給電動機控制帶來極大方便，使其體積縮小、成本降低、性能改善、調(diào)整簡便，而且可大大提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，從而深受用戶的歡迎。

編輯推薦

　 其他版本請見：《普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材：交直流調(diào)速控制系統(tǒng)（第2版）》

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