現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)

定　價：￥28.00

作　者：	胡崇岳主編
出版社：	機械工業(yè)出版社
叢編項：
標(biāo)　簽：	儀表工業(yè)

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ISBN：	9787111065319	出版時間：	2005-01-01	包裝：	膠版紙
開本：	20cm	頁數(shù)：	477	字?jǐn)?shù)：

內(nèi)容簡介

　　本書以介紹現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)為宗旨，著眼于實際應(yīng)用技術(shù)并兼顧到今后的發(fā)展趨勢。全書共9章，第1章介紹了國內(nèi)外交流調(diào)速技術(shù)的概況與發(fā)展趨勢、交流調(diào)速方法及主要應(yīng)用領(lǐng)域。第2章介紹各種電力電子器件的工作原理、主要參數(shù)、驅(qū)動電路與保護技術(shù)。第3～5章分別介紹了各種交－直－交變頻器、交－交變頻器及其組成的變頻調(diào)速系統(tǒng)。第6章介紹了矢量控制基本原理和異步電動機、同步電動機的矢量控制技術(shù)。第7～9章分別介紹了各種電動機的不同類型調(diào)速系統(tǒng)的基本原理、特性、控制方法及設(shè)計計算實例。本書可供從事電氣傳動、電氣自動化、機電一體化的研究開發(fā)、生產(chǎn)、運行和維護的科技人員參考，也可供大專院校相關(guān)專業(yè)的教師、研究生及高年級的學(xué)生閱讀。片斷：隨著新型電力電子器件的不斷涌現(xiàn)，變頻技術(shù)獲得飛速發(fā)展。以普通晶閘管構(gòu)成的方波形逆變器被全控型高頻率開關(guān)器件組成的脈寬調(diào)制（PWM）逆變器取代后，SPWM逆變器及其專用芯片得到了普遍應(yīng)用。磁通跟蹤型PWM逆變器以不同的開關(guān)模式在電機中產(chǎn)生的實際磁通去逼近定子磁鏈的給定軌跡——理想磁通圓，即用空間電壓矢量方法決定逆變器的開關(guān)狀態(tài)，形成PWM波形。由于控制簡單、數(shù)字化方便，已呈現(xiàn)出取代傳統(tǒng)SPWM的趨勢。電流跟蹤型PWM逆變器為電流控制型的電壓源逆變器，兼有電壓和電流控制型逆變器的優(yōu)點，滯環(huán)電流跟蹤型PWM逆變器更因其電流動態(tài)響應(yīng)快、實現(xiàn)方便，受到重視。目前，隨著器件開關(guān)頻率的提高，并借助于控制模式的優(yōu)化以消除指定諧波，已使PWM逆變器的輸出波形非常逼近正弦波。但在電網(wǎng)側(cè)，盡管以不控整流器取代了相控整流器，使基波功率因數(shù)（位移因數(shù)）接近于1，然而電流諧波分量大，總功率因數(shù)仍很低，消除對電網(wǎng)的諧波污染并提高功率因數(shù)已構(gòu)成變頻技術(shù)不可回避的問題。為此，PWM整流技術(shù)的研究、新型單位功率因數(shù)變流器的開發(fā)，在國外已引起廣泛關(guān)注。PWM逆變器工作頻率的進一步提高將受到開關(guān)損耗的限制，特別是大功率逆變器，工作頻率不取決于器件開關(guān)速度而受限于開關(guān)損耗。近年研究出的諧振型逆變器是一種新型軟開關(guān)逆變器，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行開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換，開關(guān)損耗幾乎為零，使效率提高、體積減小、重量減輕、成本降低，是很有發(fā)展前景的變頻器。在變頻技術(shù)日新月異地發(fā)展的同時，交流電動機控制技術(shù)取得了突破性進展。由于交流電動機是多變量、強耦合的非線性系統(tǒng)，與直流電動機相比，轉(zhuǎn)矩控制要困難得多。70年代初提出的矢量控制理論解決了交流電動機的轉(zhuǎn)矩控制問題，應(yīng)用坐標(biāo)變換將三相系統(tǒng)等效為兩相系統(tǒng)，再經(jīng)過按轉(zhuǎn)子磁場定向的同步旋轉(zhuǎn)變換實現(xiàn)了定子電流勵磁分量與轉(zhuǎn)矩分量之間的解耦，從而達到對交流電動機的磁鏈和電流分別控制的目的。這樣就可以將一臺三相異步電動機等效為直流電動機來控制，因而獲得了與直流調(diào)速系統(tǒng)同樣優(yōu)良的靜、動態(tài)性能，開創(chuàng)了交流調(diào)速與直流調(diào)速相競爭的時代。直接轉(zhuǎn)矩控制是80年代中期提出的又一轉(zhuǎn)矩控制方法，其思路是把電機與逆變器看作一個整體，采用空間電壓矢量分析方法在定子坐標(biāo)系進行磁通、轉(zhuǎn)矩計算，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，無須對定子電流進行解耦，免去了矢量變換的復(fù)雜計算，控制結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)全數(shù)字化，目前正受到各國學(xué)者的重視。近10多年來，各國學(xué)者致力于無速度傳感器控制系統(tǒng)的研究，利用檢測定子電壓、電流等容易測量的物理量進行速度估算以取代速度傳感器。其關(guān)鍵在于在線獲取速度信息，在保證較高控制精度的同時，滿足實時控制要求。速度估算的方法，除了根據(jù)數(shù)學(xué)模型計算電動機轉(zhuǎn)速外，目前應(yīng)用較多的有模型參考自適應(yīng)法和擴展卡爾曼濾波法。無傳感器控制技術(shù)不需要檢測硬件，也免去了傳感器帶來的環(huán)境適應(yīng)性、安裝維護等麻煩，提高了系統(tǒng)可靠性，降低了成本，因而引起了廣泛興趣。微處理機引入控制系統(tǒng)，促進了模擬控制系統(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)雜的矢量控制得以實現(xiàn)，大大簡化了硬件，降低了成本，提高了控制精度，而自診斷功能和自調(diào)試功能的實現(xiàn)又進一步提高了系統(tǒng)可靠性，節(jié)約了大量人力和時間，操作、維修都更加方便。微機運算速度的提高、存儲器的大容量化，將進一步促進數(shù)字控制系統(tǒng)取代模擬控制系統(tǒng)，數(shù)字化已成為控制技術(shù)的方向。本書前言前言隨著新型自關(guān)斷電力電子器件、智能功率集成電路的問世，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展和計算機技術(shù)的應(yīng)用，變頻技術(shù)日新月異，新的控制策略不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)邁上了新的臺階。目前，它已在冶金、機械、電氣牽引、紡織、食品等各個方面得到普遍應(yīng)用，幾乎遍及國民經(jīng)濟各部門的傳動領(lǐng)域，交流調(diào)速已經(jīng)進入了逐步取代直流調(diào)速的時代。本書的宗旨是，著眼于實用技術(shù)，并兼顧到發(fā)展趨勢。考慮到實際應(yīng)用的需要，介紹了構(gòu)成交流調(diào)速系統(tǒng)主電路的電力電子器件，著重于目前已經(jīng)實用化的IGBT、GTO晶閘管、GTR、MOSFET等。同時，還介紹了極有發(fā)展前景的綜合了晶閘管和MOSFET特性的大功率、高頻功率器件——MOS控制晶閘管（MCT）和智能功率模塊（IPM），考慮到大功率交－交變頻的需要，對晶閘管也作了必要的介紹。變頻技術(shù)方面，從闡明基本逆變電路出發(fā)，著重介紹了廣泛應(yīng)用的PWM變頻器的各種形式，包括SPWM、電流跟蹤型PWM、磁通跟蹤型PWM等。其中，對磁通跟蹤型PWM（即SVPWM）的控制方式和波形優(yōu)化技術(shù)的介紹尤為深入。同時，又以相當(dāng)?shù)钠榻B了新型軟開關(guān)逆變器——諧振直流環(huán)節(jié)逆變器的基本原理、電路拓樸結(jié)構(gòu)及其構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)?？刂萍夹g(shù)方面，在電壓頻率協(xié)調(diào)控制、轉(zhuǎn)差頻率控制的基礎(chǔ)上，從介紹高性能交流調(diào)速系統(tǒng)不可缺少的矢量控制技術(shù)入手，深入分析了異步電動機的5種瞬態(tài)等效電路的相互關(guān)系及應(yīng)用，并把瞬態(tài)等效電路和穩(wěn)態(tài)等效電路統(tǒng)一起來。調(diào)速系統(tǒng)方面，在籠型異步電動機變頻調(diào)速、繞線轉(zhuǎn)子異步電動機雙饋及串級調(diào)速、自控式同步電動機——無換向器電動機調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了目前正異軍突起、引起廣泛關(guān)注的開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)，并從實用角度出發(fā)，給出了各種不同類型調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計舉例。全書共9章，第1章介紹了國內(nèi)外交流調(diào)速技術(shù)概況與發(fā)展趨勢、交流調(diào)速方法及主要應(yīng)用領(lǐng)域。第2章介紹了各種電力電子器件的工作原理、主要參數(shù)、驅(qū)動電路與保護技術(shù)。第3～5章分別介紹了各種交－直－交變頻器、交－交變頻器及其組成的變頻調(diào)速系統(tǒng)。第6章介紹了矢量控制基本原理和異步電動機、同步電動機的矢量控制技術(shù)。第7～9章分別介紹了各種電動機的不同類型調(diào)速系統(tǒng)的基本原理、特性、控制方法及設(shè)計計算實例。本書由胡崇岳主編，參加各章編寫工作的有胡崇岳（第1、3章）、王志良（第2章）、王鳳翔（第4章）、王自強（第5章及附錄）、周明寶（第6章）、談德璋、國忠鋒（第7章）、李兆杰、陳明德（第8章）、高超（第9章），全書由胡崇岳統(tǒng)稿，陳明德同志支持本書的編寫并審閱了書稿。在本書的編寫、定稿過程中，得到中國自動化學(xué)會電氣自動化專業(yè)委員會、中國電工技術(shù)學(xué)會機電一體化專業(yè)委員會、中國科學(xué)院電工所和作者所在單位的各專家、教授的大力支持和幫助，并提出許多寶貴意見，在此表示衷心感謝。編寫過程中，參閱和利用了國內(nèi)外大量文獻、資料，在此對原作者一并致謝。限于作者水平，加上時間倉促，缺點、錯誤在所難免，熱誠歡迎廣大讀者批評指正編著者

作者簡介

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圖書目錄

    目錄
   前言
   第1章概論
    1.1交流調(diào)速技術(shù)發(fā)展的概況與趨勢
    1.2交流調(diào)速方法
    1.2.1異步電動機
    1.2.2同步電動機
    1.3交流調(diào)速的主要應(yīng)用領(lǐng)域
   第2章電力電子器件
    2.1半控型電力電子器件——晶閘管
    2.1.1晶閘管的工作原理特性與參數(shù)
    2.1.2晶閘管的觸發(fā)電路并聯(lián)與保護技術(shù)
    2.2門極關(guān)斷晶閘管（GTO晶閘管）
    2.2.1GTO的結(jié)構(gòu)與工作原理
    2.2.2GTO的主要參數(shù)特性
    2.2.3GTO的門極驅(qū)動電路
    2.3功率晶體管（GTR）
    2.3.1功率晶體管的開關(guān)特性
    2.3.2GTR.的驅(qū)動電路
    2.3.3GTR的保護電路
    2.4功率MOS場效應(yīng)晶體管（功率MOSFET）
    2.4.1功率MOSFET的主要參數(shù)特性
    2.4.2功率MOSFET的驅(qū)動電路
    2.4.3功率MOSFET的保護技術(shù)
    2.5絕緣柵雙極晶體管（IGBT）
    2.5.1IGBT的基本結(jié)構(gòu)
    2.5.2IGBT的工作原理和工作特性
    2.5.3IGBT的擎住效應(yīng)與安全工作區(qū)
    2.5.41GBT的驅(qū)動與保護技術(shù)
    2.6MOS控制晶閘管（MCT）
    2.6.1MCT的結(jié)構(gòu)原理及工作特性
    2.6.2MCT與其他器件的比較
    2.7功率集成電路（PIC）
    2.7.1PIC技術(shù)
    2.7.2智能功率模塊（IPM）
   第3章交－直－交變頻調(diào)速系統(tǒng)
    3.1交－直－交變頻器的基本電路
    3.1.1交直－交電壓型變頻器
    3.1.2交－直－交電流型變頻器
    3.2基本變頻電路的多重化技術(shù)
    3.3脈寬調(diào)制型變頻器
    3.4諧振型變頻器
    3.4.1諧振直流環(huán)節(jié)逆變器的基本原理
    3.4.2諧振直流環(huán)節(jié)逆變電路舉例
    3.5電壓頻率協(xié)調(diào)控制的交－直－交變頻調(diào)速系統(tǒng)
    3.6轉(zhuǎn)差頻率控制的交－直－交變頻調(diào)速系統(tǒng)
    3.6.1轉(zhuǎn)差頻率控制原理
    3.6.2轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)及其近似動態(tài)結(jié)構(gòu)圖
    3.7諧振型變頻調(diào)速系統(tǒng)
   第4章脈寬調(diào)制控制技術(shù)
    4.1PWM調(diào)制方法與控制技術(shù)
    4.1.1三角波調(diào)制法及其控制模式
    4.1.2單極性與雙極性PWM模式
    4.2SPWM逆變器的控制技術(shù)
    4.2.1SPWM逆變器及其控制模式
    4.2.2具有消除諧波功能的SPWM控制模式的優(yōu)化
    4.2.3用于SPWM控制的專用芯片與微處理器
    4.3電流跟蹤型PWM逆變器的控制技術(shù)
    4.3.1電流跟蹤型PWM逆變器運行原理
    4.3.2開關(guān)頻率恒定的電流跟蹤型PWM控制技術(shù)
    4.4自控式（磁通跟蹤式）PWM逆變器的控制技術(shù)
    4.4.1自控式（磁通跟蹤式）PWM逆變器運行原理
    4.4.2開關(guān)模式選擇與控制方式
    4.4.3減小諧波影響的PWM波形優(yōu)化控制
    4.5PWM變頻調(diào)速控制系統(tǒng)
    4.5.1PWM逆變器的主電路與驅(qū)動電路
    4.5.2反饋信號的測取
    4.5.3PWM控制信號的產(chǎn)生
    4.5.4IGBT－SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)
   第5章交－交變頻調(diào)速系統(tǒng)
    5.1交－交變頻器的基本原理
    5.1.1工作原理
    5.1.2運行方式
    5.1.3主電路型式
    5.1.4觸發(fā)控制方法
    5.1.5最高輸出頻率
    5.1.6晶閘管的電壓電流容量
    5.2交－交變頻器的若干類型
    5.2.1矩形電壓波交－交變頻器
    5.2.2正弦電壓波交－交變頻器
    5.2.3正弦電流波交－交變頻器
    5.3交—交變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用實例
    5.3.1無速度傳感器的異步電機交-交變頻矢量控制系統(tǒng)
    5.3.2交-交變頻同步電機磁場定向控制系統(tǒng)
    5.3.3三相數(shù)控型交-交變頻控制方案分析
   第6章矢量控制技術(shù)
    6.1旋轉(zhuǎn)矢量控制的概念與原理
    6.2矢量變換規(guī)律
    6.3異步電動機的數(shù)學(xué)模型
    6.4間接法矢量控制
    6.4.1電流模型法
    6.4.2電壓模型法
    6.5異步電動機矢量控制框圖
    6.6異步電動機矢量控制中兩個關(guān)鍵問題
    6.6.1異步電動機5種等效電路
    6.6.2用T-I型瞬態(tài)等效電路分析瞬態(tài)電磁轉(zhuǎn)矩
    6.6.3T-I型等效電路法在線實時檢測異步電機轉(zhuǎn)子時間常數(shù)
    6.7同步電動機矢量控制
    6.7.1永磁同步電動機矢量控制
    6.7.2直流勵磁凸極同步電動機矢量控制
   第7章繞線轉(zhuǎn)子異步電動機雙饋調(diào)速及串級調(diào)速系統(tǒng)
    7.1繞線轉(zhuǎn)子異步電動機雙饋調(diào)速及串級調(diào)速的基本原理
    7.1.1雙饋調(diào)速及串級調(diào)速的基本概念
    7.1.2雙饋調(diào)速電動機的特點
    7.1.3雙饋調(diào)速電動機在各種工作狀況下的能量關(guān)系
    7.2繞線轉(zhuǎn)子異步電動機串級調(diào)速系統(tǒng)
    7.2.1串級調(diào)速系統(tǒng)的分類
    7.2.2異步電動機在串級調(diào)速時的機械特性
    7.2.3串級調(diào)速系統(tǒng)的能量指標(biāo)
    7.2.4串級調(diào)速系統(tǒng)的主電路設(shè)計
    7.2.5串級調(diào)速時異步電動機的起動
    7.3繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的雙饋調(diào)速系統(tǒng)
    7.3.1雙饋調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成
    7.3.2異步電動機在雙饋調(diào)速時的機械特性
    7.3.3雙饋調(diào)速系統(tǒng)的效率和功率因數(shù)
    7.3.4雙饋調(diào)速異步電動機的矢量控制
    7.3.5雙饋調(diào)速系統(tǒng)的主電路設(shè)計
    7.3.6雙饋調(diào)速異步電動機的起動
   第8章無換向器電動機調(diào)速系統(tǒng)
    8.1概述
    8.2無換向器電動機的基本原理
    8.2.1工作原理
    8.2.2電磁轉(zhuǎn)矩
    8.2.3無換向器電動機的換相
    8.3無換向器電動機調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
    8.4無換向器電動機的運行性能
    8.4.1無換向器電動機的運行特性
    8.4.2無換向器電動機的四象限運行
    8.5交-直-交電流型無換向器電動機調(diào)速系統(tǒng)
    8.5.1控制系統(tǒng)
    8.5.2變頻器主電路參數(shù)的選擇與計算
    8.6交-交電流型無換向器電動機調(diào)速系統(tǒng)
    8.6.1控制系統(tǒng)
    8.6.2變頻器主電路參數(shù)的選擇與計算
    8.7交-交電壓型無換向器電動機調(diào)速系統(tǒng)
    8.7.1控制系統(tǒng)
    8.7.2變頻器主電路參數(shù)的選擇與計算
    8.8提高過載能力及抑制轉(zhuǎn)矩脈動的措施
   第9章開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)
    9.1概述
    9.1.1開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)在變速傳動系統(tǒng)中的地位
    9.1.2系統(tǒng)的組成和工作原理
    9.1.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與性能特點
    9.1.4典型系統(tǒng)簡介
    9.2開關(guān)磁阻電動機
    9.2.1開關(guān)磁阻電動機的結(jié)構(gòu)與分類
    9.2.2開關(guān)磁阻電動機的轉(zhuǎn)矩分析
    9.2.3開關(guān)磁阻電動機的電流分析
    9.3控制方式
    9.3.1控制參數(shù)與電機性能
    9.3.2起動與制動控制
    9.3.3閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成
    9.4控制器
    9.4.1功率電路
    9.4.2控制電路
    9.4.3主要參數(shù)檢測
    9.5設(shè)計舉例
    9.5.1小功率簡易調(diào)速系統(tǒng)
    9.5.2中功率通用調(diào)速系統(tǒng)
   附錄電氣傳動系統(tǒng)仿真軟件 (Saber）
   參考文獻