本書將電力傳動以及電機調速控制的相關知識有機融為一體，結合電機調速控制系統的應用和技術解決方案，全面、系統地介紹了電機傳動以及調速的有關基礎知識、先進技術和應用實踐，主要包括電力傳動及電力電子變換器基礎，直流電機調速系統、交流電機調速系統等具體調速的原理、設計細節、實際應用等。附錄中提供了關于直流調速系統的CDIO項目任務書，全書配套課件可在以下鏈接免費下載：http://download.cip.com.cn/html/20170717/378135615.html。本書可供電氣技術人員、電機修理人員以及相關電氣自動化專業師生參考。
《電力傳動與調速控制系統及應用 》全面介紹電機傳動與控制技術必備基礎知識，電機控制經典理論和原理介紹深入淺出、簡明扼要； *透徹掌握電機調速控制系統各項技術和實際應用解決方案，重點突出，并兼顧新技術的應用實踐。
電力傳動與控制是大學本科電氣工程及自動化專業、自動化專業的必修內容。考慮到電力傳動與控制技術具有非常強的綜合性，想要很好地學習和理解這門技術，必須要有足夠的專業基礎知識，也就是需要掌握電機學電力電子技術自動控制原理微機原理以及檢測與轉換技術（或電氣測量）等先修課程的基本內容。電力傳動與控制的核心就是電機調速。按電機的類型劃分，電機調速可分為直流調速和交流調速兩種。直流調速在相當長的時間內一直占據調速系統的主流地位，但隨著現代電機制造技術和現代電力電子技術的快速發展，以及微處理器運算能力和運算速度的大幅度提高，近20年以來，交流調速取得了長足的進步。目前，在大多數應用場合，交流調速已經取代直流調速，占據了主導地位。但作為教材，直流調速方面的內容仍然有充足的理由繼續保留。主要原因有以下幾條。首先，直流調速的閉環系統結構和控制算法，是交流調速的樣本和基礎；高性能的交流調速技術如矢量控制，正是利用坐標變換的手段，將交流電機模擬為直流電機，并按直流調速的閉環系統結構和控制算法進行控制。其次，相對于交流電機高階、強耦合、非線性的特點，直流電機的數學模型非常簡單，與自動控制原理課程的銜接非常容易，對初學者而言也更容易上手實踐。再次，直流調速系統也并未完全退出市場，在某些功率比較大、精度要求比較高的場合如重型機械領域還有較多的應用。綜上所述，本書仍給予直流調速足夠的篇幅，與交流調速基本相當。考慮到當前流行的先修課程教材《電機學》中有關傳動基礎的部分非常少，與本課程的銜接不好。為此本書特增加一篇的內容，作為兩門課程的過渡內容。如果選用《電機與拖動基礎》作為先修課程教材，這部分內容可以選講或者不講。當前流行的先修課程教材《電力電子技術》中有關調速用變換器及其控制的內容也比較少，同樣與本課程的銜接不好。為此本書也增加了電力傳動中的電力電子技術一章，作為銜接，也放在第1篇內。此外，轉速檢測是調速系統的基礎構成成分，也寫了一章，同樣安排在第1篇。為了配合當前本科教育中對工程實踐和CDIO項目式教學的要求，本書提供了關于直流調速系統的CDIO項目任務書，作為附錄。本書配套課件資源請自行免費下載：http://download.cip.com.cn/html/20170717/378135615.html。本書由燕山大學王立喬、沈虹、吳俊娟、肖瑩和郭忠南共同編寫。其中，緒論由王立喬編寫，第1章由郭忠南編寫，第2章由沈虹編寫，第3、第4章由王立喬編寫，第5章由郭忠南、吳俊娟編寫，第6、第7章由吳俊娟、王立喬編寫，第8章由肖瑩編寫，第9、第10章由沈虹、肖瑩編寫，第11章由肖瑩、王立喬編寫。全書由王立喬統稿。由于學識有限，書中難免有不足之處，歡迎讀者批評指正。編著者
緒論/001
0.1電力傳動的發展概況001
0.2電力傳動的分類和應用002
0.2.1直流傳動系統的應用002
0.2.2交流傳動系統的應用003
0.3本書的主要內容003
第1篇電力傳動基礎
第1章直流電動機傳動基礎/005
1.1電力傳動系統的運動學基礎005
1.1.1電力傳動系統的運動方程005
1.1.2工作機構各物理量的折算006
1.1.3生產機械的負載轉矩特性008
1.2他勵直流電動機的機械特性010
1.2.1機械特性方程011
1.2.2固有機械特性與人為機械特性012
1.2.3機械特性的繪制014
1.2.4電力傳動系統穩定運行的要求015
1.3他勵直流電動機的啟動017
1.3.1啟動方法017
1.3.2串電阻啟動的各級電阻計算018
1.3.3造成他勵直流電動機啟動延緩的原因及應對措施021
1.4他勵直流電動機的制動022
1.4.1能耗制動022
1.4.2反接制動024
1.4.3回饋制動026
1.5他勵直流電動機的調速027
1.5.1調速指標028
1.5.2三種調速方式原理及技術分析030
1.5.3調速方法的轉矩特性及其與負載的配合033
習題034
第2章交流電動機傳動基礎/036
2.1異步電動機的機械特性和穩態運行036
2.1.1異步電動機穩態數學模型036
2.1.2異步電動機的機械特性037
2.1.3異步電動機的功率關系038
2.1.4異步電動機的穩態運行039
2.2異步電動機的調速042
2.2.1異步電動機調壓調速043
2.2.2繞線式異步電動機轉子回路串電阻調速044
2.2.3籠式三相異步電動機變極對數調速045
2.2.4異步電動機轉差離合器調速046
2.3同步電動機的穩態數學模型與傳動基礎047
2.3.1同步電動機的轉矩角特性047
2.3.2同步電動機的穩態運行049
2.3.3同步電動機的啟動050
2.3.4同步電動機的調速050
習題050
第3章電力傳動中的電力電子技術/051
3.1晶閘管相控整流器051
3.1.1負載電流連續時V-M系統的機械特性051
3.1.2負載電流斷續時V-M系統的機械特性052
3.1.3電流斷續的不利影響及其抑制方法053
3.1.4V-M系統的多象限運行054
3.1.5晶閘管觸發和整流裝置的放大系數和傳遞函數055
3.2直流PWM斬波器057
3.2.1兩象限PWM斬波器057
3.2.2H型四象限PWM斬波器060
3.2.3電能回饋與泵升電壓的限制063
3.2.4直流脈寬調速系統的機械特性及多象限運行064
3.2.5直流PWM斬波器的數學模型067
3.3交流變頻器的電路結構067
3.3.1交-直-交變頻器068
3.3.2交-交變頻器071
3.4交流變頻器的脈寬調制技術073
3.4.1三相電壓型逆變器的PWM技術073
3.4.2三相電流型逆變器的PWM技術082
3.4.3多電平逆變器的PWM技術083
習題085
第4章轉速測量基礎/087
4.1模擬測速087
4.1.1直流測速發電機087
4.1.2交流測速發電機088
4.2數字測速089
4.2.1數字轉速傳感器090
4.2.2數字測速方法092
4.2.3數字濾波095
習題096
第2篇直流調速系統
第5章閉環控制的直流調速系統/097
5.1轉速單閉環調速系統的分析與設計097
5.1.1開環調速系統存在的問題098
5.1.2閉環調速系統組成及其靜特性098
5.1.3閉環靜特性與開環機械特性的對比100
5.1.4轉速單閉環調速系統的動態穩定性分析102
5.1.5轉速負反饋單閉環調速系統的限流保護107
5.2反饋控制規律和無靜差轉速單閉環直流調速系統109
5.2.1反饋控制規律109
5.2.2積分控制規律111
5.2.3比例積分控制規律113
5.2.4無靜差轉速單閉環直流調速系統115
5.3轉速電流雙閉環直流調速系統的構成及穩態分析117
5.3.1轉速電流雙閉環調速系統的構成117
5.3.2轉速電流雙閉環調速系統的穩態分析119
5.4轉速電流雙閉環直流調速系統的動態特性分析121
5.4.1啟動過程121
5.4.2抗擾性能的定性分析124
5.4.3轉速調節器和電流調節器的作用125
習題125
第6章調節器的工程設計法及其在直流調速系統中的應用/127
6.1控制系統動態校正的基本要求和動態性能指標127
6.1.1控制系統動態校正的基本要求127
6.1.2控制系統的動態性能指標128
6.2調節器的工程設計法130
6.2.1工程設計法的基本流程130
6.2.2典型系統及其性能指標與參數的關系131
6.2.3非典型系統的典型化140
6.3工程設計法在轉速電流雙閉環直流調速系統中的應用144
6.3.1電流環設計145
6.3.2轉速環設計148
6.3.3飽和非線性條件下轉速超調量的計算152
6.4轉速微分負反饋控制155
6.4.1帶轉速微分負反饋的雙閉環調速系統的基本結構和工作原理156
6.4.2退飽和時間和退飽和轉速158
6.4.3帶轉速微分負反饋的雙閉環調速系統的動態抗擾性能159
習題160
第7章可逆晶閘管-電動機直流調速系統/161
7.1可逆晶閘管-電動機 (V-M) 直流調速系統組成及工作模式分析161
7.1.1可逆晶閘管-電動機直流調速系統的組成161
7.1.2可逆晶閘管-電動機直流調速系統的工作模式分析162
7.2可逆V-M直流調速系統的環流分析及有環流控制方式163
7.2.1環流的抑制原理164
7.2.2=配合控制的有環流可逆直流調速系統166
7.3可逆V-M直流調速系統的無環流控制方式169
7.3.1邏輯控制無環流可逆調速系統的基本結構169
7.3.2無環流邏輯控制環節170
習題171
第3篇交流調速系統
第8章標量控制的異步電動機變壓變頻調速系統/172
8.1異步電動機電壓-頻率協調控制的基本原理172
8.1.1基頻以下調速173
8.1.2基頻以上調速173
8.2異步電動機電壓-頻率協調控制時的機械特性173
8.2.1基頻以下電壓-頻率協調控制時的機械特性174
8.2.2基頻以上電壓-頻率協調控制時的機械特性176
8.3異步電動機轉速開環恒壓頻比控制的系統實現及調速性能分析177
8.3.1基于電壓型變頻器的系統實現177
8.3.2基于電流型變頻器的系統實現178
8.3.3調速性能分析179
8.4轉差頻率控制的異步電動機變壓變頻調速系統179
8.4.1轉差頻率控制的基本原理180
8.4.2基于恒Eg/1控制的轉差頻率控制系統181
8.4.3基于恒勵磁電流控制的轉差頻率控制系統182
8.4.4轉差頻率控制系統的性能分析184
8.4.5最大轉差頻率的計算185
8.4.6轉差頻率控制的特點186
習題186
第9章高動態性能的異步電動機變壓變頻調速系統/188
9.1異步電動機的三相動態數學模型及其性質188
9.1.1異步電動機三相動態數學模型188
9.1.2異步電動機數學模型的性質192
9.2坐標變換193
9.2.1三相坐標系到兩相坐標系的變換(3/2)193
9.2.2兩相靜止坐標系到兩相旋轉坐標系的變換(2s/2r)196
9.2.3三相靜止坐標系到兩相旋轉坐標系的變換(3s/2r)197
9.2.4直角坐標-極坐標變換 (K/P變換)198
9.3三相異步電動機在兩相坐標系上的數學模型198
9.3.1異步電動機在兩相靜止坐標系上的數學模型198
9.3.2異步電動機在兩相旋轉坐標系上的數學模型200
9.3.3異步電動機在兩相坐標系上的狀態方程201
9.4異步電動機磁鏈與轉速的估計205
9.4.1磁鏈的估計205
9.4.2轉速的估計207
9.5按轉子磁鏈定向的矢量控制系統209
9.5.1按轉子磁鏈定向的異步電動機數學模型209
9.5.2矢量控制基本原理210
9.5.3電流跟蹤控制的實現方法211
9.5.4磁鏈閉環的直接矢量控制212
9.5.5磁鏈開環的間接矢量控制214
9.5.6電流型變頻器的矢量控制215
9.5.7矢量控制系統的性能分析216
9.6按定子磁鏈控制的直接轉矩控制系統216
9.6.1直接轉矩控制的基本原理216
9.6.2定子電壓空間矢量的控制作用217
9.6.3基于定子磁鏈控制的直接轉矩控制系統218
9.6.4直接轉矩控制系統的性能分析220
習題221
第10章繞線異步電動機轉差功率回饋型調速系統/222
10.1串級調速系統的基本原理222
10.1.1繞線異步電動機轉子附加電動勢的作用222
10.1.2電氣串級調速系統的工作原理223
10.1.3串級調速系統的啟動和停車225
10.2串級調速系統的機械特性及其雙閉環控制原理226
10.2.1異步電動機串級調速時的轉子整流電路226
10.2.2串級調速系統的轉速特性227
10.2.3串級調速系統的電磁轉矩229
10.3串級調速系統的技術經濟指標及工程設計231
10.3.1串級調速系統的效率231
10.3.2串級調速系統的功率因數233
10.3.3串級調速系統的工程設計233
10.4雙饋調速系統的基本結構和工作原理235
10.4.1雙饋調速系統的基本結構235
10.4.2雙饋調速系統的運行模式分析236
10.5雙饋調速系統的矢量控制239
10.5.1同步旋轉坐標系下雙饋調速系統的功率關系239
10.5.2定子磁鏈定向下的矢量控制240
10.5.3雙饋調速系統轉子側變流器的控制結構圖241
10.5.4雙饋調速系統網側變流器的控制結構圖242
10.5.5雙饋電機在風力發電中的應用243
習題245
第11章同步電動機變壓變頻調速系統/246
11.1同步電動機的調速方法246
11.1.1他控變頻調速系統246
11.1.2自控變頻調速系統247
11.2電勵磁同步電動機的自控變頻調速系統248
11.2.1電勵磁同步電動機變頻器的結構及基本工作原理248
11.2.2電勵磁同步電動機變頻器的動態數學模型251
11.2.3電勵磁同步電動機變頻器的矢量控制系統254
11.3永磁同步電動機的自控變頻調速系統258
11.3.1無刷直流電動機的自控變頻調速系統259
11.3.2正弦波永磁同步電動機的自控變頻調速系統264
習題267
附錄直流脈寬調速系統的CDIO三級項目教學培養方案/268
參考文獻/272
新書資訊