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随着信息技术的飞速发展,我国高等教育大众化步伐正在加快。顺应高等教育普及化迅速发展的趋势,推动国家经济建设,向社会输送既懂理论,又有实践能力的人才,已成为高校教学改革的重点。目前,高校教材的建设尚不能适应不同层次本科院校的发展和社会的需求。为适应我国当前高等教育的蓬勃发展和对应用型人才培养的需要,全面促进高等院校教材建设,培养以就业市场为导向的高等应用型人才,机械工业出版社于2006年12月在南京召开高等院校信息学科应用型本科规划教材建设研讨会。会议从应用型人才培养的教学改革、教材建设的需求出发,确定了一批教学急需、改革方案明确、适用范围较广的教材。本书就是该系列教材的一种。
本书根据会议的指导精神,组织广东工业大学华立学院和广东轻工职业技术学院等院校合作编写,由广东工业大学华立学院担任主编单位。为使教材具有先进性、合理性,更适合应用型本科院校的要求,我们聘请了国内著名交流调速方面的专家,教育部21世纪精品教材《电力拖动自动控制系统》的主编和《国家电气大典》、《交流调速系统》作者,上海大学陈伯时教授和上海交通大学陈敏逊教授,审查了本书的编写大纲并提出了宝贵意见。
本书与研究型院校本科教材的不同之处有如下几方面:
强调实践性和应用性。强调用物理概念,简化繁琐的数学推导。例如第3章矢量控制系统,一般均要用数学的矩阵才能推导出由i*m、i*t到i*a、i*b、i*c的矢量变换,而本书仅用简单的代数、三角运算即能做到。
强调时代性。目前国内同类教材中,同步电动机篇幅较少,而实际上永磁同步电动机实际应用的势头很猛,如:电动汽车、变频空调器、变频洗衣机早已大量推广。一般参考书在介绍时多以工作原理(转动原理)的讲解为主,本书则加强了波形分析和定量计算的内容。
实用性。研究性院校的“交流调速系统”或“运动控制系统”课程一般只讲到调速系统设计为止。而本书为适应应用型本科的特殊要求,加强了应用内容,增加第8章“工程实用技术”一章,内容包括:变频器在水泵、风机、起重机、数控机床、运输传送带上的应用。不但讲原理,还介绍变频器容量选择、选型、维护等。
此外,第2章增加了用微机设计IGBTPWM变频系统的硬件电路和软件程序,可作为课程设计、毕业设计的参考。
本书编写的分工如下:广东工业大学华立学院冯垛生教授任主编,负责绪论和第3章的编写;张亚婉老师负责第2章和实验一的编写;宋金莲老师负责第4~7章的编写;赵恒圣老师负责实验二~四的编写;广东轻工业职业技术学院的赵慧老师负责第8章的编写。
由于作者水平有限,在编写中错漏难免,请读者不吝提出意见,以使再版时予以订正。
作者
2007年11月15日于广州
前言
第0章绪论
第1章异步电动机转差功率不变型
变压变频调速系统原理
11异步电动机的稳态等值电路和感应
电势
111等值电路和基本方程式
112速度转矩特性
12电压频率协调控制时的稳态特性
121基频以下电压频率协调控制时
的机械特性
122基频以上恒压变频控制时的
机械特性
13笼型异步电动机恒压频比控制的
调速系统
131系统的构成
132恒压比控制和低速时电压
修正
习题和思考题
第2章U/f恒压变频器及其控制
技术
21变压变频器的主要类型
211交直交和交交变频器
212电压型和电流型变频器
213转差频率控制变频器简介
214180°导通型变频器和120°导通
变频器
22正弦波脉宽调制(SPWM)控制
技术
221SPWM逆变器的工作原理
222SPWM波形成的方法
223其他脉宽调制方式
23电压空间矢量SVPWM控制技术
24微机控制IGBTPWM电压型通用
变频器的设计
241微机控制变频调速系统结构
242变频调速系统主电路设计
24380C196MC微机控制系统设计
25中压大容量变频器简介
251中压大容量变频技术的各种
方案
252三电平逆变器
253中性点钳位型逆变器工作状态
的切换
254中性点钳位型逆变器的输出
电压波形
255中性点钳位型逆变器的特点
256单元串联式多电平PWM
变频器
习题和思考题
第3章转速闭环控制的异步电动机
矢量控制变频调速系统
31异步电动机转矩的产生原理
32与定子三相电流对应的IT和IM
33转差频率型矢量控制变频调速系统
331矢量控制的基本思路
332直接检测转子磁通m的相位
φ的矢量控制变频调速系统
333检测电机转速的转差频率型
矢量控制变频调速系统
334无速度传感器矢量控制变频
调速系统
34异步电动机按定子磁场控制和直接
转矩控制系统
341直接转矩控制系统的原理和
特点
342直接转矩控制系统和矢量控制
系统的比较
343直接转矩控制实际应用举例
习题和思考题
第4章异步电动机的变压和串级调速
系统
41异步电动机的转差功率消耗型变压
调速系统
411变压调速特性
412软起动器
413轻载减压节能运行
42异步电动机转差功率馈送型调速
系统
421串级调速系统
422异步电动机双馈调速系统
习题和思考题
第5章同步电动机的转矩控制方式
和调速方法
51同步电动机的特点和调速方法
52他控变频和自控变频
521他控变频同步电机调速系统
522自控变频同步电机调速系统
第6章通用的同步电动机变频调速
系统
61小容量恒压频比控制的同步电动机
群控调速系统
62无整流子电动机的调速原理和闭环
驱动方式
621无整流子电动机电路的基本
结构
622工作原理
623特性方程式
624工作特性
625调速方法
626电动状态和反馈再生制动
状态
627无整流子电动机的起动
习题和思考题
第7章永磁同步电动机的变频调速
系统
71正弦波驱动方式
711工作原理
712与转矩电流Iq对应的定子三相
电流
713同步电动机矢量控制系统
72梯形波驱动方式
721工作原理
722控制系统的构成
习题和思考题
第8章交流调速的工程实用技术
81概述
811变频器的分类
812使用变频器的注意事项
813变频器控制方式的合理选用
814转矩控制型变频器的选型及
相关问题
815通用变频器的主要功能
82变频器在水泵节能中的应用
821泵的特性和对调速的要求
822对变频器功能提出的要求
823变频器用于泵负载的特点
824变频调速系统举例
83变频器在风机节能中的应用
831风机的风量压力特性
832应用变频调速的要点
833风机变频调速举例
84变频器在机床传动中的应用
841普通机床的变频调速
842NC机床主轴变频调速
85变频器在生产线传送带上的应用
851概述
852传送带对变频调速提出的
要求
853变频器的选用原则
854变频调速应用举例
86变频器在起重机械上的应用
861起重机械的特点
862变频调速控制方案选择
863变频调速应用注意事项
864变频器的容量选择和有关问题
处理原则
865应用举例
87变频器在报纸印刷机上的应用
871轮转机电力拖动发展概况
872变频器在轮转机上的应用项目
873轮转机变频器的规格
874轮转机的拖动系统举例
88变频器在化纤机械上的应用
881对变频器性能提出的要求
882卷绕机变频调速控制举例
实验一双闭环三相异步电动机串级
调速系统
实验二异步电动机SPWM与电压
空间矢量变频调速系统
实验三基于DSP的矢量变换控制
与直接转矩控制变频
调速系统
实验四基于DSP的方波无刷直流
电动机(BLDCM)
调速系统
参考文献