電力拖動控制系統

黃松清編寫的《電力拖動控制系統》主要講述了閉環控制的直流調速系統、轉速、電流雙閉環直流調速系統和調節器的工程設計方法、直流調速系統的數字實現及常用控制算法等內容。該教材刪除了常見電力拖動控制系統教材中不符合現狀、陳舊的內容，結合本人多年教學經驗，具有重點突出，分析透徹，易於理解，適用性強等特點。本教材適用於電氣工程、控制理論與控制工程本科教學，也可以作為相關研究生專業的參考教材。本書主要講述了閉環控制的直流調速系統、轉速、電流雙閉環直流調速系統和調節器的工程設計方法、直流調速系統的數字實現及常用控制算法等內容。該教材刪除了常見電力拖動控制系統教材中不符合現狀、陳舊的內容，結合本人多年教學經驗，具有重點突出，分析透徹，易於理解，適用性強等特點。本教材適用於電氣工程、控制理論與控制工程本科教學，也可以作為相關研究生專業的參考教材。 ^[1] 

第1章 閉環控制的直流調速系統

1.1 直流調速系統常用的可控直流電源

1.1.1 旋轉變流機組

1.1.2 靜止式可控整流器

1.1.3 直流斬波器與脈寬調製變換器

1.2 晶閘管-電動機系統(V-M)的主要問題

1.2.1 觸發脈衝的相位控制

1.2.2 整流裝置電流脈動及其波形的連續與斷續

1.2.3 抑制電流脈動的措施

1.2.4 晶閘管-電動機系統的機械特性

1.2.5 晶閘管觸發和整流裝置的放大係數和傳遞函數

1.3 直流脈寬調速系統的主要問題

1.3.1 直流PWM變換器的工作狀態和電壓、電流波形

1.3.2 直流脈寬調速系統的機械特性

1.3.3 PwM控制與變換器的數學模型

1.3.4 電能回饋與泵升電壓的限制

1.4 反饋控制閉環直流調速系統的穩態分析和設計

1.4.1 轉速控制的要求和調速指標

1.4.2 直流調壓調速系統中調速範圍、靜差率和額定速降間的關係

1.4.3 開環調速系統及其存在的問題

1.4.4 轉速閉環調速系統的組成及系統的靜特性

1.4.5 轉速開環系統機械特性和閉環系統靜特性的關係

1.4.6 反饋控制規律

1.4.7 閉環直流調速系統穩態參數計算

1.4.8 限流保護——電流截止負反饋

1.5 速度負反饋控制閉環直流調速系統的動態分析和設計

1.5.1 反饋控制閉環直流調速系統的動態數學模型

1.5.2 反饋控制閉環直流調速系統的穩定條件

1.5.3 動態校正——PID調節器(控制器)的設計

1.6 比例積分控制規律和無靜差調速系統

1.6.1 積分調節器和積分控制規律

1.6.2 比例積分控制規律

1.6.3 無靜差直流調速系統及其穩態參數計算

1.7 電壓反饋電流補償控制的直流調速系統

1.7.1 電壓負反饋直流調速系統

1.7.2 電流正反饋和補償控制規律

1.7.3 電流補償控制直流調速系統的數學模型和穩定條件

第2章 轉速、電流雙閉環直流調速系統和調節器的工程設計方法

2.1 轉速、電流雙閉環直流調速系統的組成及其靜特性

2.1.1 轉速、電流雙閉環直流調速系統的組成

2.1.2 穩態結構框圖和靜特性

2.1.3 各變量的穩態工作點和穩態參數計算

2.2 轉速、電流雙閉環直流調速系統數學模型和動態性能分析

2.2.1 雙閉環直流調速系統的動態數學模型

2.2.2 啓動過程分析

2.2.3 動態抗擾性能分析

2.2.4 轉速和電流兩個調節器的作用

2.3 調節器的工程設計方法

2.3.1 工程設計方法的基本思路

2.3.2 典型系統

2.3.3 控制系統的動態性能指標

2.3.4 典型Ⅰ型系統性能指標和參數的關係

2.3.5 典型Ⅱ型系統穩態性能指標和參數的關係

2.3.6 典型Ⅱ型系統動態性能指標和參數的關係

2.3.7 調節器結構的選擇和傳遞函數的近似處理

2.4 按工程設計方法設計雙閉環系統的調節器

2.4.1 電流調節器的設計

2.4.2 轉速調節器的設計

2.4.3轉速調節器退飽和時轉速超調量的計算

2.5 轉速超調的抑制與轉速微分負反饋

2.5.1 帶轉速微分負反饋的雙閉環調速系統基本原理

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的工程設計方法

2.5.4 帶轉速微分負反饋雙閉環調速系統的抗擾性能

2.6 弱磁控制的直流調速系統

2.6.1 調壓與弱磁的配合控制

2.6.2 非獨立控制勵磁的調速系統

2.6.3 弱磁過程的直流電機數學模型和弱磁控制系統轉速調節器的設計

第3章 直流調速系統的數字實現及常用控制算法

3.1 數字測速方法

3.1.1 式接觸式編碼器

3.1.2 增量式光電編碼器的分辨率

3.1.3 光電編碼器的脈衝數與速度關係

3.2 計算機控制系統的過程通道設計

3.2.1 過程通道的組成和功能

3.2.2 信號轉換過程中的採樣、量化和編碼

3.2.3 模擬量輸入通道的組成

3.2.4 數字量的輸出通道

3.3 計算機控制系統的PID算法

3.3.1 由計算機實現的數字控制系統結構

3.3.2 計算機實現的數字PID

3.3.3 按離散控制系統D(z)設計數字調節器

第4章 可逆直流調速系統

4.1 可逆直流調速系統簡介

4.2 基於數字控制技術的PWM可逆直流調速系統

4.3 有環流控制的可逆晶閘管(SCR)-電動機系統

4.4 無環流控制的可逆晶閘管(SCR)-直流電動機傳動系統

第5章 交流拖動控制系統

5.1 交流拖動控制簡介

5.2 三相交流異步電動機改變電壓時的機械特性

5.3 三相交流異步電動機閉環調壓調速時的機械特性

5.4 閉環調壓調速系統的近似動態結構圖

5.5 轉差功率損耗分析

5.6 調壓控制在軟啓動器和輕載降壓節能運行中的應用

5.6.1 軟啓動器

5.6.2 輕載降壓節能運行

第6章 三相交流異步電動機變頻調速系統

6.1 變壓變頻調速的基本控制方式

6.1.1 基頻(額定頻率)以下的調速

6.1.2 基頻(額定頻率)以上的調速

6.2 三相交流異步電動機電壓頻率協調控制時的機械特性

6.2.1 恆壓恆頻正弦波供電時三相交流異步電動機的機械特性

6.2.2 基頻以下電壓-頻率協調控制時的機械特性

6.2.3基頻以上恆壓變頻時的機械特性

6.2.4 恆流正弦波供電時的機械特性。 6.3 基於電力電子開關元件變頻器主要形式

6.3.1 交-直-交和交-交兩大類變頻器

6.3.2 電壓源型和電流源型逆變器

6.3.3 180°導通型逆變器和120°導通型逆變器

6.4 變壓變頻調速系統中的脈寬調製(PWM)技術

6.4.1 調製型 正弦波脈寬調製(PWM)技術

6.4.1 優化型 消除指定次數諧波的PWM(SHEPWM)控制技術

6.4.3 非線性型 電流滯環跟蹤PWM(CHBPWM)控制技術

6.4.4 空間矢量PWM(SvPWM)控制技術(磁鏈跟蹤控制技術)

6.4.5 開關死區(Deadtime)對PWM變頻器性能的影響

6.5 基於交流異步電動機穩態模型的變壓變頻調速閉環控制方式

6.5.1 轉速開環恆壓頻比控制調速系統

6.5.2 轉速閉環轉差頻率控制的變頻調速系統

6.6 三相異步電動機動態模型

6.6.1 三相交流異步電機的動態數學模型及特性

6.6.2 三相交流異步電機的動態數學模型

6.6.3 座標變換與變換矩陣

6.6.4 三相交流異步電動機在兩相座標系上的數學模型

6.6.5 從控制的觀點來描述三相交流異步電動機

6.7 基於轉子磁鏈定向的矢量控制(Transvector)系統

6.7.1 按轉子磁鏈定向的矢量控制(R-FOC)系統基本原理

6.7.2 按轉子磁鏈定向的矢量控制(R-FOC)方程及其解耦作用分析

6.7.3 轉子磁鏈(Ψr)模型

6.7.4 轉速、磁鏈閉環控制的矢量控制系統——直接矢量控制(DFOC)系統

6.7.5 磁鏈開環轉差型矢量控制系統——間接矢量控制(IFOC)系統

6.8 基於動態模型按定子磁鏈控制的直接轉矩控制系統

6.8.1 直接轉矩控制系統(DTC)的原理與特點

6.8.2 直接轉矩控制系統的控制規律和特徵

第7章 繞線式三相交流異步電動機雙饋調速系統

7.1 三相交流異步電動機雙饋工作原理

7.1.1 三相交流異步電機在轉子側附加電動勢作用

7.1.2 轉子繞線式交流異步電動機雙饋工作方式下的五種工況

7.2 三相交流異步電動機在次同步電動狀態下的雙饋系統串級調速系統

7.2.1 串級調速系統的工作原理

7.2.2 電氣串級調速系統的其他形式

7.3 三相交流異步電動機串級調速機械特性

7.3.1 三相交流異步電動機串級調速機械特性特點

7.3.2 三相交流異步電動機串級調速時的轉子整流電路

7.3.3 三相交流異步電動機串級調速時機械特性描述

7.4 電氣串級調速系統經濟技術指標及改善方法

7.4.1 電氣串級調速系統效率

7.4.2 電氣串級調速系統的功率因數及其改善途徑

7.4.3 斬波(Chopper)技術在串級調速系統中的應用

7.4.4 串級調速裝置的電壓和容量

7.5 電氣串級調速系統的閉環控制

7.5.1 雙閉環控制的電氣串級調速系統的構成

7.5.2 串級調速系統的動態數學模型

7.5.3 相應調節器參數設計

7.5.4 電氣串級調速系統的啓動

7.6 轉子繞線式三相交流異步電動機雙饋調速系統

7.6.1 雙饋調速的構成

7.6.2 雙饋調速系統的矢量控制

第8章 三相交流同步電動機變頻調速系統

8.1 交流同步電動機變頻調速系統特點及基本類型

8.2 它控式同步電動機變頻調速系統

8.2.1 轉速開環恆壓頻比控制的三相交流同步電動機羣調速系統

8.2.2 由交-直-交電流型負載換流變頻器供電的三相交流同步電動機調速系統

8.2.3 由交-交變頻器供電的大型低速同步電動機調速系統

8.2.4 按氣隙磁場定向的(0riented)同步電動機矢量控制系統

8.2.5 同步電動機的動態數學模型

8.3 自控式同步電動機變頻調速系統

8.3.1 梯形波永磁同步電動機(DCBL)的白控式變頻調速系統

8.3.2 正弦波永磁同步電動機的自控式變頻調速系統

第9章 伺服控制系統

9.1 伺服系統的基本要求、特徵及組成

9.1.1 伺服系統的基本要求

9.1.2 伺服系統的典型特徵

9.1.3 伺服系統的組成

9.1.4 伺服系統的性能指標

9.2 直流伺服系統控制對象的數學模型

9.3複合控制的伺服系統

參考文獻