現(xiàn)代電力傳動(dòng)與控制

前言

　　再版前言　　本書這次再版主要是對(duì)第1、2、3、4章進(jìn)行了修訂，對(duì)第10章的“現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)”一節(jié)重新進(jìn)行了編寫，并根據(jù)工業(yè)以太網(wǎng)近年來最新發(fā)展成果增加了一節(jié)內(nèi)容，對(duì)其他各章的個(gè)別錯(cuò)誤做了修改，對(duì)書中不規(guī)范的字符或格式做了統(tǒng)一處理?！　≡诂F(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中，整個(gè)電力傳動(dòng)系統(tǒng)不僅包括拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的電動(dòng)機(jī)，而且包含控制電動(dòng)機(jī)的一整套控制系統(tǒng)。所以，本書既討論電動(dòng)機(jī)的工作原理、特性以及起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)與停車，又涉及電動(dòng)機(jī)的現(xiàn)代控制系統(tǒng)，故本書稱作“現(xiàn)代電力傳動(dòng)與控制”?！　”緯羊?qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、控制電機(jī)、電力傳動(dòng)、可編程序控制器、直流傳動(dòng)控制系統(tǒng)、交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)等強(qiáng)電控制需要的內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合起來，即把工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電一體化技術(shù)所需的現(xiàn)代強(qiáng)電控制知識(shí)都集中在本書中，它不僅避免了內(nèi)容的重復(fù)，而且加強(qiáng)了系統(tǒng)性，理論聯(lián)系實(shí)際，使讀者學(xué)習(xí)之后可以對(duì)工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電一體化的強(qiáng)電控制知識(shí)有比較全面系統(tǒng)的了解和掌握?！　”緯η笸怀鰪?qiáng)電控制相關(guān)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合的特點(diǎn)，通過內(nèi)容精選、整合和優(yōu)化，以滿足高等院校本科生、研究生統(tǒng)籌培養(yǎng)課程體系改革要求。本書內(nèi)容比較全面、系統(tǒng)和新穎，基本包括了工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電一體化技術(shù)所需的現(xiàn)代強(qiáng)電控制知識(shí)，并反映了近年來最新的科研成果。本書共分十章。第1章為緒論；第2章重點(diǎn)介紹電力傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式；由于電動(dòng)機(jī)是電力傳動(dòng)的動(dòng)力和控制的對(duì)象，故第3、4章分別介紹直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)的原理及特性；隨著電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展，控制電機(jī)是作為重要的檢測(cè)與控制元件，故第5章介紹常用控制電機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理和性能；由于可編程序控制器（PLC）正廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中，故第6章介紹了PLC的基本結(jié)構(gòu)、原理、編程和指令系統(tǒng)等；調(diào)速系統(tǒng)是電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)中非常重要的組成部分，所以第7、8、9章分別介紹了現(xiàn)代直流傳動(dòng)控制系統(tǒng)、交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)的組成、工作原理及性能；最后一章簡(jiǎn)要地介紹網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。同時(shí)，在各章后面附有思考題或習(xí)題，供復(fù)習(xí)與練習(xí)用?！　∮捎趯W(xué)時(shí)的限制，課堂上只能講授書中一些基本內(nèi)容，許多內(nèi)容可在教師指導(dǎo)下由學(xué)生自學(xué)或作為參考之用。課堂講授的基本內(nèi)容可由教師根據(jù)授課專業(yè)的需要在教學(xué)過程中靈活掌握?！　榧訌?qiáng)學(xué)生的實(shí)踐環(huán)節(jié)，在講授本書內(nèi)容時(shí)可采用“自選實(shí)驗(yàn)”或結(jié)合本學(xué)科相關(guān)的“SRT項(xiàng)目”的方式來提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力?！　”緯?、2、3、4、10章由邱阿瑞編寫；第5、9章由柴建云編寫；第6章由王善銘、孫曉瑛編寫；第7章由王善銘編寫；第8章由孟朔編寫。由于編者水平有限，書中難免有錯(cuò)誤和不妥之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正?！　【幷?/pre>


內(nèi)容概要
　　本書共分10章。第1章為緒論；第2章重點(diǎn)介紹電力傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式；由于電動(dòng)機(jī)是電力傳動(dòng)的動(dòng)力和控制的對(duì)象，故第3、4章分別介紹直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)的原理及特性；隨著電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展，控制電機(jī)成為重要的檢測(cè)與控制元件，故第5章介紹常用控制電機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理和性能；由于可編程序控制器(PLC)正廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中，故第6章介紹了PLC的基本結(jié)構(gòu)、原理、編程和指令系統(tǒng)；調(diào)速系統(tǒng)是電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)中非常重要的組成部分，所以第7~9章分別介紹了現(xiàn)代直流傳動(dòng)控制系統(tǒng)、交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)的組成、工作原理及性能；第10章簡(jiǎn)要地介紹網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。本書各章后面附有思考題或習(xí)題，供復(fù)習(xí)與練習(xí)用。



書籍目錄
第1章 緒論
1.1 電力傳動(dòng)及控制系統(tǒng)
1.2 本課程的性質(zhì)和任務(wù)
第2章 電力傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)
2.1 電力傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式
2.2 負(fù)載轉(zhuǎn)矩和飛輪矩的折算
2.2.1 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)
2.2.2 平移運(yùn)動(dòng)
2.2.3 升降運(yùn)動(dòng)
2.3 電力傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載特性
2.3.1 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性
2.3.2 通風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載特性
2.3.3 恒功率負(fù)載特性
2.4 電力傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件
思考題
習(xí)題
第3章 直流電動(dòng)機(jī)的原理及特性
3.1 直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
3.1.1 直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
3.1.2 勵(lì)磁方式
3.1.3 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理
3.1.4 直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)
3.2 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性
3.2.1 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性
3.2.2 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性
3.3 直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速與制動(dòng)
3.3.1 直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)
3.3.2 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速
3.3.3 直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)
3.4 直流電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)
3.4.1 電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)
3.4.2 制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)
思考題
習(xí)題
第4章 交流電動(dòng)機(jī)原理及特性
4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
4.1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
4.1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)
4.1.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理
4.1.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路
4.1.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩
4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性
4.2.1 機(jī)械特性的參數(shù)表示式
4.2.2 機(jī)械特性的實(shí)用公式
4.2.3 固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性
4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)
4.3.1 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)
4.3.2 高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的異步電動(dòng)機(jī)
4.3.3 繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)
4.3.4 異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)
4.3.5 異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速
4.3.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)
4.4 異步電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)
4.5 單相異步電動(dòng)機(jī)
4.5.1 單相電阻分相起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)
4.5.2 單相電容分相起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)
4.5.3 單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)
4.5.4 單相電容起動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)
4.5.5 單相罩極異步電動(dòng)機(jī)
4.6 同步電動(dòng)機(jī)
4.6.1 同步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
4.6.2 同步電動(dòng)機(jī)的工作原理和機(jī)械特性
4.6.3 同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)
4.6.4 同步電動(dòng)機(jī)的功角特性
4.6.5 同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)調(diào)節(jié)
4.6.6 永磁同步電動(dòng)機(jī)
思考題
習(xí)題
第5章 控制電機(jī)
5.1 伺服電動(dòng)機(jī)
5.1.1 直流伺服電動(dòng)機(jī)
5.1.2 交流伺服電動(dòng)機(jī)
5.2 力矩電動(dòng)機(jī)
5.3 測(cè)速發(fā)電機(jī)
5.3.1 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)
5.3.2 交流測(cè)速發(fā)電機(jī)
5.4 自整角機(jī)
5.4.1 三相自整角機(jī)
5.4.2 單相自整角機(jī)
思考題
第6章 可編程序控制器（PLC）
6.1 PLC的主要特點(diǎn)、功能和性能指標(biāo)
6.1.1 PLC的主要特點(diǎn)
6.1.2 PLC的主要功能
6.1.3 PLC的主要性能指標(biāo)
6.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
6.2.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)
6.2.2 PLC的工作原理
6.3 PLC的編程與指令系統(tǒng)
6.3.1 PLC的編程語言
6.3.2 基本指令與編程方法
6.3.3 FP1的指令系統(tǒng)及其編程方法
6.4 PLC的應(yīng)用舉例
習(xí)題
第7章 直流傳動(dòng)控制系統(tǒng)
7.1 單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)
7.1.1 單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)
7.1.2 單閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)
7.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)
7.2.1 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成
7.2.2 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性
7.2.3 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性
7.3 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)
7.3.1 電樞可逆系統(tǒng)與磁場(chǎng)可逆系統(tǒng)的比較
7.3.2 晶閘管和電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)
7.3.3 電樞可逆系統(tǒng)的環(huán)流問題
7.3.4 電樞可逆自然環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)
7.3.5 可控環(huán)流的可逆調(diào)速系統(tǒng)
7.3.6 邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)
7.4 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)
7.4.1 不可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)
7.4.2 可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)
7.4.3 脈寬調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)機(jī)械特性
思考題
第8章 交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)
8.1 交流傳動(dòng)系統(tǒng)介紹
8.1.1 常見的交流傳動(dòng)方法
8.1.2 交流調(diào)速控制技術(shù)的發(fā)展
8.2 交-直-交變頻調(diào)速系統(tǒng)
8.2.1 交-直-交電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)
8.2.2 交-直-交電流型變頻調(diào)速系統(tǒng)
8.3 PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)
8.3.1 PWM型變頻器的工作原理
8.3.2 PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方法
8.4 交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)
8.4.1 基本原理
8.4.2 交-交變頻分類
8.4.3 交-交變頻的優(yōu)缺點(diǎn)
8.4.4 交-交變頻應(yīng)用
8.5 矢量控制系統(tǒng)
8.5.1 矢量控制的基本原理
8.5.2 矢量控制系統(tǒng)構(gòu)成
8.6 線繞式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)
思考題
第9章 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)
9.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與原理
9.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性
9.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路
思考題
第10章 網(wǎng)絡(luò)控制
10.1 現(xiàn)場(chǎng)總線概述
10.1.1 現(xiàn)場(chǎng)總線的含義
10.1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)
10.1.3 現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)
10.2 幾種典型現(xiàn)場(chǎng)總線
10.2.1 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF H1
10.2.2 PROFIBUS總線
10.2.3 WorldFIP總線
10.2.4 CAN總線
10.2.5 LonWorks
10.2.6 HART
10.3 工業(yè)以太網(wǎng)
10.3.1 以太網(wǎng)簡(jiǎn)介
10.3.2 Ethernet/IP網(wǎng)絡(luò)
10.3.3 高速以太網(wǎng)HSE
10.3.4 實(shí)時(shí)以太網(wǎng)EPA
思考題
參考文獻(xiàn)


章節(jié)摘錄
版權(quán)頁：   插圖：    20世紀(jì)70年代以后，功率晶體管（BJT）、門極關(guān)斷晶閘管（GTO）、功率MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Power MOSFET）、絕緣柵雙極晶體管（IGBT）、MOS控制晶閘管（MCT）、集成門極換向晶閘管（IGCT）、電子注入增強(qiáng)門極晶體管（IEGT）等一批新型電力電子器件的問世，為交流傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著新型電力電子器件的不斷涌現(xiàn)，交流變頻技術(shù)得到飛速發(fā)展。磁通跟蹤型PWM逆變器以不同的開關(guān)模式在電機(jī)中產(chǎn)生的實(shí)際磁通去逼近定子磁鏈的給定軌跡——理想磁通圓，由于控制簡(jiǎn)單、數(shù)字化方便，已呈現(xiàn)出取代傳統(tǒng)SPWM的趨勢(shì)；電流跟蹤型PWM逆變器兼有電壓和電流控制型逆變器的優(yōu)點(diǎn)，其電流動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、實(shí)現(xiàn)方便；PWM逆變器工作頻率的進(jìn)一步提高將受到開關(guān)損耗的限制，由于應(yīng)用諧振技術(shù)使功率開關(guān)在零電壓或零電流下進(jìn)行開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換，開關(guān)損耗幾乎為零，使逆變器效率高、體積小、重量輕、成本低。 在交流變頻技術(shù)飛速發(fā)展的同時(shí)，交流傳動(dòng)控制技術(shù)也取得突破性進(jìn)展。由于交流電動(dòng)機(jī)是多變量、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng)，與直流電動(dòng)機(jī)相比，轉(zhuǎn)矩控制要困難得多。20世紀(jì)70年代初提出的矢量控制理論解決了交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制問題，它應(yīng)用坐標(biāo)變換將三相系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為兩相系統(tǒng)，再經(jīng)過按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的同步旋轉(zhuǎn)變換實(shí)現(xiàn)了定子電流勵(lì)磁分量與轉(zhuǎn)矩分量之間的解耦，從而達(dá)到對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的磁鏈和電流分別控制的目的；20世紀(jì)80年代中期提出的直接轉(zhuǎn)矩控制方法，它采用空間矢量分析方法在定子坐標(biāo)系進(jìn)行磁通、轉(zhuǎn)矩計(jì)算，通過磁通跟蹤型PWM逆變器的開關(guān)狀態(tài)直接控制轉(zhuǎn)矩。因此，不用對(duì)定子電流進(jìn)行解耦，免去矢量變換的復(fù)雜計(jì)算，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。 DSP及各種微處理器的應(yīng)用，促進(jìn)了模擬控制系統(tǒng)向數(shù)字控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化，數(shù)字化技術(shù)使得復(fù)雜的控制得以實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了硬件，降低了成本，提高了系統(tǒng)的可靠性，使操作、維護(hù)更加方便。 隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，電力傳動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展日新月異，非線性解耦控制、自適應(yīng)控制、模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等各種新的控制策略正在不斷涌現(xiàn)，必將推動(dòng)電力傳動(dòng)控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。




編輯推薦
《普通高等教育"十一五"國家級(jí)規(guī)劃教材?電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)精品教材:現(xiàn)代電力傳動(dòng)與控制(第2版)》把驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、控制電機(jī)、電力傳動(dòng)、可編程序控制器、直流傳動(dòng)控制系統(tǒng)、交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)等強(qiáng)電控制需要的內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合起來，即把工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電一體化技術(shù)所需的現(xiàn)代強(qiáng)電控制知識(shí)都集中在《普通高等教育"十一五"國家級(jí)規(guī)劃教材?電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)精品教材:現(xiàn)代電力傳動(dòng)與控制(第2版)》中，它不僅避免了內(nèi)容的重復(fù)，而且加強(qiáng)了系統(tǒng)性，理論聯(lián)系實(shí)際，使讀者學(xué)習(xí)之后可以對(duì)工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電一體化的強(qiáng)電控制知識(shí)有比較全面系統(tǒng)的了解和掌握。





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