電力拖動自動控制系統(tǒng)與MATLAB仿真

內容概要

　　本書主要介紹直流和交流調速系統(tǒng)的組成原理和應用，以及調速系統(tǒng)的建模與仿真技術，在適當闡述理論的基礎上，重點介紹系統(tǒng)的分析和工程應用，以提高讀者處理實際問題的能力。書中遵循理論和實際相結合的原則，以系統(tǒng)控制規(guī)律為主線，在強調閉環(huán)控制的前提下，由淺入深地介紹了系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能和設計方法及系統(tǒng)的工程實現(xiàn)。還介紹了matlab及其圖形仿真界面simulink的應用基礎知識、simulink模型庫的電機模塊的功能和使用，并通過實例介紹了交直流調速系統(tǒng)的仿真方法和技巧。
　　本書特點是將交、直流調速運動控制技術和matlab/simulink仿真技術有機地結合在一起，敘述簡練，概念清楚，體現(xiàn)了應用型本科的教學特色。
　　本書適合作為電氣工程及其自動化專業(yè)、自動化專業(yè)和其他以培養(yǎng)應用型人才為目的的相近專業(yè)的教材或教學參考書，也可供有關工程技術人員參考。

書籍目錄

第1章單環(huán)控制直流調速系統(tǒng)
　1.1開環(huán)直流調速系統(tǒng)及調速指標
　　1.1.1直流電動機的調速方法和方案
　　1.1.2晶閘管—直流電動機開環(huán)調速系統(tǒng)
　　1.1.3v-m系統(tǒng)的機械特性
　　1.1.4生產(chǎn)機械對轉速控制的要求及調速指標
　　1.1.5開環(huán)調速系統(tǒng)存在的問題
　1.2轉速負反饋單閉環(huán)有靜差直流調速系統(tǒng)
　　1.2.1調速系統(tǒng)的組成及其工作原理
　　1.2.2閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性
　　1.2.3開環(huán)系統(tǒng)機械特性與閉環(huán)系統(tǒng)靜特性的比較
　　1.2.4閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本特征
　　1.2.5限流保護——電流截止負反饋
　1.3反饋控制閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的動態(tài)分析
　　1.3.1反饋控制閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型
　　1.3.2單閉環(huán)有靜差調速系統(tǒng)的動態(tài)結構圖
　　1.3.3單閉環(huán)有靜差調速系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
　1.4比例積分控制規(guī)律和無靜差調速系統(tǒng)
　　1.4.1積分調節(jié)器和比例積分調節(jié)器及其控制規(guī)律
　　1.4.2采用pi調節(jié)器的無靜差直流調速系統(tǒng)
　1.5電壓反饋電流補償控制的直流調速系統(tǒng)
　　1.5.1電壓負反饋直流調速系統(tǒng)
　　1.5.2電流正反饋和補償控制規(guī)律
　　思考題與習題
第2章多環(huán)控制直流調速系統(tǒng)
　2.1轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的組成及其靜特性
　　2.1.1問題的提出
　　2.1.2轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的組成
　　2.1.3雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構圖和靜特性
　2.2雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的數(shù)學模型和動態(tài)性能分析
　　2.2.1雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的動態(tài)結構圖
　　2.2.2起動過程分析
　　2.2.3雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的動態(tài)抗擾性能
　　2.2.4轉速和電流兩個調節(jié)器的作用
　2.3雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)調節(jié)器的工程設計
　　2.3.1調節(jié)器工程設計方法的必要性、可能性與基本思路
　　2.3.2控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標
　　2.3.3典型ⅰ型系統(tǒng)以及系統(tǒng)性能指標和參數(shù)的關系
　　2.3.4典型ⅱ型系統(tǒng)以及系統(tǒng)性能指標和參數(shù)的關系
　　2.3.5非典型系統(tǒng)的典型化
　2.4按工程設計方法設計雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的調節(jié)器
　　2.4.1電流調節(jié)器的設計
　　2.4.2轉速調節(jié)器的設計
　　2.4.3轉速調節(jié)器退飽和時轉速超調量的計算
　2.5轉速超調的抑制——轉速微分負反饋
　　2.5.1帶轉速微分負反饋雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的基本原理
　　2.5.2退飽和時間和退飽和轉速
　　2.5.3轉速微分負反饋參數(shù)的工程設計方法
　　思考題與習題
第3章直流電動機可逆調速及直流斬波調速系統(tǒng)
　3.1晶閘管-電動機（v-m）可逆調速系統(tǒng)主電路結構形式
　3.2可逆調速系統(tǒng)中環(huán)流分析
　　3.2.1環(huán)流的定義
　　3.2.2直流平均環(huán)流產(chǎn)生的原因及消除辦法
　　3.2.3瞬時脈動環(huán)流及其抑制
　3.3有環(huán)流可逆調速系統(tǒng)
　　3.3.1α=β配合控制的有環(huán)流可逆調速系統(tǒng)
　　3.3.2可控環(huán)流可逆調速系統(tǒng)
　3.4無環(huán)流控制的可逆晶閘管—電動機系統(tǒng)
　　3.4.1邏輯控制無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)的組成和工作原理
　　3.5直流脈寬調速系統(tǒng)
　3.5.1pwm變換器的工作狀態(tài)和電壓、電流波形
　　3.5.2直流脈寬調速系統(tǒng)的機械特性
　　3.5.3雙閉環(huán)的pwm可逆直流調速系統(tǒng)
　　3.5.4交流電源供電時的制動
　　思考題與習題
第4章matlab簡介與直流調速系統(tǒng)仿真
　4.1matlab簡介
　4.2simulink/simpower systems模型窗口
　　4.2.1simulink的工作環(huán)境
　　4.2.2模型窗口工具欄
　4.3有關模塊的基本操作及仿真步驟
　4.4測量模塊及顯示和記錄模塊的使用
　4.5建立子系統(tǒng)和系統(tǒng)模型的封裝
　4.6simulink模型庫中的模塊
　4.7simpower systems模型庫瀏覽
　4.8仿真算法介紹
　4.9單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的仿真
　　4.9.1開環(huán)直流調速系統(tǒng)的仿真
　　4.9.2單閉環(huán)有靜差轉速負反饋調速系統(tǒng)的建模與仿真
　　4.9.3單閉環(huán)無靜差轉速負反饋調速系統(tǒng)的建模與仿真
　　4.9.4單閉環(huán)電流截止轉速負反饋調速系統(tǒng)的建模與仿真
　　4.9.5單閉環(huán)電壓負反饋調速系統(tǒng)的建模與仿真
　　4.9.6單閉環(huán)電壓負反饋和帶電流正反饋調速系統(tǒng)的建模與仿真
　　4.9.7單閉環(huán)轉速負反饋調速系統(tǒng)定量仿真
　4.10雙閉環(huán)及pwm直流調速系統(tǒng)仿真
　　4.10.1雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)定量仿真
　　4.10.2三閉環(huán)直流調速系統(tǒng)仿真
　　4.10.3α=β配合控制調速系統(tǒng)仿真
　　4.10.4邏輯無環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng)仿真
　　4.10.5pwm直流調速系統(tǒng)仿真
　　思考題與習題
第5章交流調壓調速系統(tǒng)
　5.1異步電動機改變電壓時的機械特性
　5.2異步電動機變壓調速電路
　5.3閉環(huán)控制的調壓調速系統(tǒng)及其特性
　　5.3.1具有速度反饋的調壓調速系統(tǒng)及其靜特性
　　5.3.2閉環(huán)變壓調速系統(tǒng)的動態(tài)結構圖
　　思考題與習題
第6章交流異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)
　6.1變壓變頻調速的基本控制方式
　6.2異步電動機電壓—頻率協(xié)調控制時的機械特性
　　6.2.1恒壓恒頻正弦波供電時異步電動機的機械特性
　　6.2.2基頻以下電壓—頻率協(xié)調控制時的機械特性
　　6.2.3基頻以上恒壓變頻的機械特性
　6.3電力電子變頻器的主要類型
　　6.3.1交-直-交和交-交變壓變頻器
　6.4電壓源型和電流源型逆變器
　6.5變壓變頻調速系統(tǒng)中的脈寬調制技術
　　6.5.1pwm變頻調速系統(tǒng)中的功率接口
　　6.5.2正弦波脈寬調制技術
　　6.5.3電流滯環(huán)跟蹤控制技術
　　6.5.4電壓空間pwm矢量控制技術
　6.6基于異步電動機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻調速系統(tǒng)
　6.7異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換
　　6.7.1異步電動機動態(tài)數(shù)學模型
　　6.7.2坐標變換和變換矩陣
　6.8三相異步電動機在不同坐標系上的數(shù)學模型
　6.9基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)
　　6.9.1矢量控制系統(tǒng)的基本思路
　　6.9.2按轉子磁鏈定向的矢量控制方程及其解耦作用
　　6.9.3轉子磁鏈模型
　6.10磁鏈開環(huán)轉差型矢量控制系統(tǒng)——間接矢量控制
　6.11轉速、磁鏈閉環(huán)控制的矢量控制系統(tǒng)——直接矢量控制系統(tǒng)
　　思考題與習題
第7章繞線轉子異步電動機調速系統(tǒng)
　7.1繞線轉子異步電動機串級調速原理
　　7.1.1異步電動機轉子附加電動勢時的工作情況
　　7.1.2串級調速的各種運行狀態(tài)及功率傳遞關系
　　7.1.3串級調速系統(tǒng)的基本類型
　7.2串級調速系統(tǒng)的性能
　　7.2.1串級調速系統(tǒng)的機械特性
　　7.2.2串級調速裝置的電壓和容量
　　7.2.3串級調速系統(tǒng)的效率
　　7.2.4串級調速系統(tǒng)的功率因數(shù)
　7.3轉速、電流雙閉環(huán)串級調速系統(tǒng)
　　7.3.1雙閉環(huán)控制串級調速系統(tǒng)的組成
　　7.3.2串級調速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型
　　7.3.3串級調速系統(tǒng)調節(jié)器參數(shù)的設計
　　7.3.4串級調速系統(tǒng)的起動方式
　7.4超同步串級調速系統(tǒng)
　　7.4.1超同步串級調速系統(tǒng)的工作原理
　　7.4.2超同步串級調速系統(tǒng)的再生制動
　　思考題與習題
第8章交流調速系統(tǒng)的matlab仿真
　8.1調壓調速系統(tǒng)的仿真
　　8.1.1交流調速系統(tǒng)仿真中常用模塊簡介
　　8.1.2單閉環(huán)交流電動機調壓調速系統(tǒng)的建模與仿真
　8.2變頻調速系統(tǒng)的仿真
　　8.2.1spwm內置波調速系統(tǒng)仿真
　　8.2.2spwm外置波調速系統(tǒng)仿真
　8.3電流滯環(huán)跟蹤控制調速系統(tǒng)仿真
　8.4電壓空間矢量調速系統(tǒng)仿真
　8.5轉速開環(huán)恒壓頻比的交流調速系統(tǒng)仿真
　8.6轉速、磁鏈閉環(huán)控制的矢量控制系統(tǒng)仿真
　8.7繞線轉子異步電動機雙饋調速系統(tǒng)的仿真
　　思考題與習題
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：插圖：由式（1-1）可知，直流電動機的調速方法有3種：①改變電樞電壓調速；②改變勵磁磁通；③改變接于電樞回路中的附加電阻。第3種調速方法損耗較大，機械特性軟，故很少應用，工程上常用調壓調速方法。調壓調速系統(tǒng)需要電壓可調的可控直流電源，常用的可控直流電源有以下幾種，相應的直流調速系統(tǒng)也有下面幾種。（1）旋轉變流機組：主要由交流電動機和直流發(fā)電機構成的機組，向直流電動機提供可調直流電壓。這種系統(tǒng)通常稱為旋轉變流機組供電的直流調速系統(tǒng)，簡稱G-M系統(tǒng)。（2）靜止可控整流器：用靜止的可控整流器把交流電整流成為直流電，向電動機提供可調直流電壓。如果用晶閘管構成可控整流器向電動機供電，則稱為晶閘管一電動機調速系統(tǒng)，簡稱V-M直流調速系統(tǒng)，這種系統(tǒng)目前國內外應用廣泛。（3）直流斬波器或脈寬調制變換器：在鐵道電力機車、工礦電力機車、城市電車和地鐵電機車、電動汽車等電力牽引設備上，常采用直流串勵或復勵電動機，由恒壓直流電網(wǎng)供電。過去用切換電樞回路電阻的方法來控制電機的起動、制動和調速，在電阻中耗電很大。為了節(jié)能并實行無觸點控制，現(xiàn)在多改用電力電子開關器件，如快速晶閘管、GTO、IGBT等。采用簡單的單管控制時，稱為直流斬波器，后來逐漸發(fā)展成采用各種脈沖寬度調制開關的電路，統(tǒng)稱脈寬調制變換器。

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