智能制造与装备制造业转型升级丛书 电气自动化新技术丛书 交流电机数字控制系统 第3版PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

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绪论1

0.1 交流电机控制系统的发展和现状1

0.2 交流电机控制系统的类型4

0.3 交流电机数字控制系统的特点6

0.4 数字控制系统的一般问题9

第1章 数字控制系统的理论基础15

1.1 概述15

1.2 连续域等效设计法15

1.2.1 数字控制系统的性能要求15

1.2.2 连续域离散化的方法16

1.2.3 数字PID控制19

1.2.4 数字PID控制的改进22

1.3 数字控制系统的z变换分析25

1.3.1 z变换及其性质26

1.3.2 数字控制系统的脉冲传递函数28

1.4 数字控制系统的离散化设计30

1.4.1 最少拍系统的设计30

1.4.2 最少拍无纹波系统的设计32

1.4.3 数字调节器的实现34

1.5 数字控制系统的状态空间分析和设计37

1.5.1 数字控制系统的状态空间方程37

1.5.2 数字控制系统的一般性质38

1.5.3 状态空间设计法39

1.5.4 状态观测器41

1.6 数字控制系统软件设计的实际考虑44

1.6.1 数字控制系统软件设计44

1.6.2 量化误差与比例因子46

1.6.3 数据处理及数字滤波48

参考文献52

第2章 交流电机数字控制系统硬件基础53

2.1 概述53

2.2 微机控制系统硬件设计的一般问题53

2.2.1 交流电机数字控制系统的设计方法和步骤54

2.2.2 交流电机的数字控制系统总体方案的确定55

2.2.3 微处理器芯片的选择57

2.3 微处理器和控制芯片简介58

2.3.1 单片机58

2.3.2 数字信号处理器（DSP）60

2.3.3 精简指令集计算机（RISC）62

2.3.4 并行处理器和并行DSP64

2.3.5 专用集成电路（ASIC）64

2.4 交流电机数字化控制系统构成67

2.4.1 总线系统67

2.4.2 接口和外围设备69

2.4.3 实时控制72

2.4.4 信号检测74

2.5 系统开发和集成77

2.5.1 对开发系统的要求77

2.5.2 通用数字化开发平台78

2.5.3 硬件系统设计中的抗干扰问题79

参考文献82

第3章 电压型PWM变频调速异步电机数字控制系统83

3.1 概述83

3.2 变频调速的基本原理83

3.2.1 变压变频（VVVF）控制原理83

3.2.2 异步电机变压变频时的机械特性85

3.3 电压型PWM变频器87

3.3.1 电压型PWM变频器的主电路87

3.3.2 PWM技术分类89

3.3.3 PWM性能指标90

3.4 正弦PWM技术92

3.4.1 电压正弦PWM技术92

3.4.2 电流正弦PWM技术95

3.4.3 磁通正弦PWM技术96

3.5 其他PWM技术104

3.5.1 优化PWM技术104

3.5.2 随机PWM技术107

3.5.3 SVPWM过调制技术110

3.5.4 同步调制PWM技术114

3.5.5 小结115

3.6 PWM变频调速异步电机开环控制117

3.6.1 开环变频调速系统117

3.6.2 开环通用变频器的软件设计121

3.7 异步电机转速闭环控制系统124

3.7.1 转差频率控制系统构成124

3.7.2 转差频率控制系统的起动过程分析125

3.7.3 转差频率控制系统的特点126

参考文献127

第4章 全数字化异步电机矢量控制系统129

4.1 概述129

4.2 异步电机矢量控制原理130

4.2.1 异步电机数学模型130

4.2.2 转子磁场定向矢量控制原理132

4.2.3 转差频率矢量控制原理133

4.2.4 气隙磁场定向矢量控制原理135

4.2.5 定子磁场定向矢量控制原理136

4.2.6 定子电压定向矢量控制系统137

4.2.7 双馈电机矢量控制系统138

4.2.8 异步电机矢量控制系统的基本环节144

4.3 全数字化矢量控制系统设计149

4.3.1 转子磁场定向矢量控制系统调节器设计149

4.3.2 矢量控制中的电流调节器156

4.3.3 基于模型预测控制的矢量控制163

4.3.4 全数字化矢量控制系统硬件和软件构成170

4.4 矢量控制中的磁通观测177

4.4.1 开环观测模型178

4.4.2 闭环观测模型181

4.5 无速度传感器异步电机矢量控制系统186

4.5.1 动态速度估计器法187

4.5.2 基于PI调节器的自适应法188

4.5.3 自适应速度观测器190

4.5.4 转子齿谐波法193

4.5.5 高频注入法194

4.5.6 神经元网络法199

参考文献200

第5章 全数字化异步电机直接转矩控制系统204

5.1 概述204

5.2 直接转矩控制基本原理205

5.2.1 电机数学模型205

5.2.2 空间矢量PWM逆变器206

5.2.3 磁链和转矩闭环控制原理207

5.3 磁链和转矩控制性能分析208

5.3.1 磁链控制性能分析208

5.3.2 转矩控制性能分析210

5.3.3 磁通和转矩的估算和观测212

5.4 全数字化控制系统的实现213

5.4.1 电压矢量的选择213

5.4.2 控制系统硬件的实现216

5.4.3 低速控制性能分析216

5.4.4 改进算法222

5.5 无速度传感器直接转矩控制225

5.5.1 直接计算法225

5.5.2 模型参考自适应法（MRAS）230

参考文献234

第6章 全数字化同步电机控制系统236

6.1 概述236

6.2 电励磁同步电机数学模型237

6.3 电励磁同步电机高性能闭环控制238

6.4 永磁同步电动机及其数学模型239

6.4.1 永磁同步电机结构239

6.4.2 永磁同步电机数学模型240

6.4.3 永磁同步电机的电磁转矩方程250

6.4.4 永磁同步电机的机械传感器251

6.5 PMSM数字控制系统254

6.5.1 永磁同步电机电流控制策略258

6.5.2 数字化PMSM伺服系统总体设计262

6.5.3 全数字PMSM伺服系统的性能263

6.6 永磁同步电机无机械传感器控制265

6.6.1 永磁同步电机无机械传感器技术概述265

6.6.2 利用定子端电压和电流计算的方法266

6.6.3 观测器基础上的估算方法268

6.6.4 模型参考自适应法273

6.6.5 基于高频信号注入的估算方法275

6.6.6 人工智能理论基础上的估算方法281

6.7 转子初始位置的检测策略281

参考文献283

附录287

附录A 交流异步电机多变量数学模型及广义派克方程287

A.1 三相电机模型287

A.2 坐标变换289

A.3 广义派克方程及其复变形式293

A.4 在同步旋转坐标系上的数学模型及状态方程297

A.5 静止α-β坐标系下的异步电机数学模型302

附录B 自动控制系统的工程设计法302

B.1 工程设计方法的基本思路和要求302

B.2 典型系统303

B.3 典型系统参数和性能指标的关系305

B.4 非典型系统的典型化310

附录C 变频器控制下的异步电机参数测量312

C.1 定子电阻测量方法说明312

C.2 短路实验方法313

C.3 空载实验方法315

参考文献316