《电气传动自动控制原理与设计》求取 ⇩

前言1

第一篇 电力电子器件及电路1

第一章 电力电子器件的基本原理1

1.1 概述1

1.2 普通晶闸管1

目录1

1.2.1 晶闸管及其工作原理2

1.2.2 晶闸管的静态特性及主要参数5

1.2.3 晶闸管的动态特性及参数8

1.2.4 晶闸管的派生器件11

1.3 电力晶体管（GTR）15

1.3.1 电力晶体管的工作原理及静态输出特性15

1.3.2 电力晶体管的开关特性17

1.3.3 电力晶体管的二次击穿与安全工作区18

1.4 功率场效应管（MOSFET）20

1.3.4 电力晶体管的极限运行参数20

1.4.1 MOSFET的基本工作原理及静态输出特性21

1.4.2 MOSFET的开关特性24

1.4.3 MOSFET的安全工作区25

1.4.4 MOSFET的主要参数25

1.5 绝缘栅双极晶体管（IGBT）26

1.5.1 绝缘栅双极晶体管的结构与工作原理27

1.5.2 绝缘栅双极晶体管的特性28

1.5.3 绝缘栅双极晶体管的锁定效应29

1.5.4 绝缘栅双极晶体管的安全工作区29

1.5.5 绝缘栅双极晶体管的主要参数30

第二章 电力电子变换电路31

2.1 交流／直流（AC/DC）变换——可控整流电路31

2.1.1 概述31

2.1.2 单相半波可控整流电路32

2.1.3 单相全波可控整流电路36

2.1.4 三相半波可控整流电路39

2.1.5 三相桥式可控整流电路42

2.1.6 整流变压器漏抗对整流电路的影响48

2.1.7 有源逆变电路51

2.1.8 相控整流电路的主要性能指标54

2.2 直流／交流（DC/AC）变换——无源逆变电路56

2.2.1 概述56

2.2.2 交—直—交电压型逆变器58

2.2.3 交—直—交电流型逆变器65

2.2.4 脉宽调制（PWM）逆变器69

2.3 交流／交流（AC/AC）变换与直流／直流（DC/DC）变换74

2.3.1 交流／交流（AC/AC）变换——交—交变频器74

2.3.2 直流／直流（DC/DC）变换——直流斩波器78

3.1.1 概述81

3.1 晶闸管触发电路81

第三章 电力电子器件驱动电路81

3.1.2 分立式相控同步模拟触发电路82

3.1.3 触发电路同步信号的选择89

3.1.4 集成式相控同步模拟触发电路90

3.1.5 数字触发电路93

3.2 全控型电力电子器件驱动电路98

3.2.1 电力晶闸管（GTR）基极驱动电路99

3.2.2 功率场效应管（MOSFET）栅极驱动电路105

3.2.3 绝缘栅双极晶体管（IGBT）栅极驱动电路109

第四章 电力电子器件串并联应用与保护114

4.1 晶闸管元件的选用及串并联114

4.1.1 晶闸管元件的容量选择114

4.1.2 晶闸管元件的串联与并联114

4.2 电力晶体管元件的并联116

4.4.1 过电压保护118

4.3 功率场效应管元件的并联118

4.4 晶闸管元件及装置的保护118

4.4.2 过电流保护121

4.4.3 电压上升率和电流上升率的限制121

4.5 全控型器件及装置的保护121

4.5.1 全控型器件开通与关断缓冲电路121

4.5.2 全控型器件及变换装置的保护124

第一篇小结127

习题一127

第二篇 直流调速系统130

第五章 单闭环直流调速系统130

5.1 概述130

5.1.1 调速基本概念130

5.1.2 调速的分类130

5.1.3 调速系统的静态指标131

5.1.4 调速系统的时域指标132

5.1.5 开环和闭环调速系统的特点133

5.1.6 晶闸管变流器—电动机系统的机械特性135

5.2 直流单闭环不可逆调速系统138

5.2.1 转速负反馈调速系统138

5.2.2 转速负反馈调速系统的动态分析141

5.2.3 电压负反馈调速系统146

5.2.4 电压负反馈加电流补偿的调速系统148

5.2.5 无静差调速系统150

5.2.6 限流保护——电流截止负反馈153

5.2.7 直流单闭环不可逆调速系统实例156

第六章 双闭环直流调速系统及工程设计158

6.1 转速、电流双闭环调速系统158

6.1.1 转速、电流双闭环调速系统的特点158

6.1.2 转速、电流双闭环调速系统的工作原理160

6.1.3 转速、电流双闭环调速系统的工程设计法165

6.2.1 概述192

6.2 直流可逆调速系统192

6.2.2 可控环流可逆调速系统196

6.2.3 逻辑无环流可逆调速系统200

6.2.4 错位无环流可逆调速系统206

6.3 直流脉宽调制调速系统207

6.3.1 直流斩波器——电动机调速系统207

6.3.2 直流电力晶体管脉宽调制调速系统213

第七章 直流调速系统的现代控制设计方法221

7.1 能控性与能观性理论在直流调速系统中的应用221

7.2 直流调速系统的状态观测器设计223

7.2.1 状态变量反馈223

7.2.2 线性调节器的设计226

7.2.3 直流调速系统的负载观测器设计229

7.3.1 概述233

7.3 直流调速系统的滑模变结构控制器设计233

7.3.2 滑模变结构控制器设计234

7.4 直流调速系统的自适应控制239

7.4.1 离散模型参考自适应控制239

7.4.2 直流电机转速自适应控制241

第二篇小结243

习题二244

第三篇 随动系统247

第八章 随动系统及其检测元件247

8.1 概述247

8.1.1 随动系统的定义247

8.1.2 随动系统的应用247

8.1.3 随动系统的类型及结构247

8.1.5 随动系统的特点及性能指标252

8.1.4 随动系统设计概要252

8.2.1 伺服电位器253

8.2 随动系统的位置检测元件253

8.2.2 自整角机255

8.2.3 旋转变压器262

8.2.4 精、粗测角线路269

8.2.5 轴转角数字编码器272

8.2.6 光栅274

8.2.7 感应同步器276

8.3 随动系统的速度检测元件278

8.3.1 直流测速发电机278

8.3.2 交流测速发电机281

8.3.3 光电数字转速检测器284

9.1 随动系统的功率放大器电路286

9.1.1 脉冲宽度调制（PWM）电路286

第九章 随动系统的功率放大器及执行电机286

9.1.2 正弦波PWM电路292

9.2 随动系统的执行电机299

9.2.1 直流伺服电机299

9.2.2 交流伺服电机308

9.2.3 步进电机313

9.2.4 永磁直流无刷电机317

9.2.5 伺服电机功率的确定及减速器传动比的选择320

第十章 随动系统的常规控制设计方法323

10.1 随动系统典型结构及稳态特性323

10.2 随动系统频率法设计325

10.2.1 串联校正325

10.2.2 反馈校正（并联校正）331

10.3 复合控制法设计333

10.3.1 复合控制的概念及不变性原理333

10.3.2 复合控制设计法334

10.4 数字PID控制336

10.4.1 离散PID控制算法337

10.4.2 参数整定规则338

第十一章 随动系统的现代控制设计340

11.1 随动系统的离散最优二次型设计340

11.2 随动系统的滑模变结构控制设计343

11.2.1 概述343

11.2.2 滑模变结构控制器的设计345

11.3 随动系统的鲁棒调节器设计347

11.3.1 鲁棒调节器347

11.3.2 一种自适应鲁棒伺服系统的设计350

第三篇小结357

习题三358

12.1.1 交流调速系统的应用361

12.1.2 交流调速系统的分类361

第十二章 交流调压调速和串级调速361

12.1 概述361

第四篇 交流调速系统361

12.2 闭环控制的异步电动机调压调速系统366

12.2.1 异步电动机改变电压时的机械特性366

12.2.2 三相交流调压电路368

12.2.3 闭环控制的调压调速系统369

12.2.4 调压调速的功率损耗370

12.3 绕线式异步电动机串级调速系统372

12.3.1 串级调速原理及基本类型372

12.3.2 串级调速系统电动机转子电路的工作状态376

12.3.3 串级调速系统的工作特性378

12.3.4 双闭环控制的串级调速系统381

12.3.5 串级调速的效率和功率因数385

12.3.6 串级调速系统设计中的几个问题387

十三章 交流电动机变频调速系统389

13.1 变频调速系统的控制方式及其机械特性389

13.2 转速开环、电压闭环恒压频比控制的变频调速系统394

13.2.1 转速开环、电压闭环的交直交电压型变频调速系统394

13.2.2 转速开环、电压闭环的交—直—交电流型变频调速系统397

13.2.3 采用SPWM专用芯片的变频调速系统398

13.3 转速闭环、转差频率控制的变频调速系统402

13.3.1 转差频率控制的基本概念402

13.3.2 转差频率控制规律404

13.3.3 转速闭环、转差频率控制的变频调速系统405

13.4 异步电动机矢量变换控制系统407

13.4.1 矢量变换控制的基本概念407

13.4.2 坐标变换和矢量变换409

13.4.3 矢量变换控制的异步电动机数学模型412

13.4.4 转子磁链的检测418

13.4.5 矢量变换控制的变频调速系统420

13.4.6 小结423

第十四章 无换向器电动机调速系统425

14.1 概述425

14.2 无换向器电动机的工作原理426

14.2.1 直流电动机的基本原理426

14.2.2 直流无换向器电动机的工作原理427

14.2.3 交流无换向器电动机的工作原理429

14.3 无换向器电动机的换流方式430

14.3.1 反电势换流（负载换流）430

14.3.2 电源换流431

14.3.3 断续电流换流431

14.4 无换向器电动机的基本特性432

14.4.1 电压关系式432

14.4.2 转速公式与调速方法433

14.4.3 转矩关系式434

14.4.4 过载能力及其提高措施436

14.5 无换向器电动机的数学模型及调速系统工程设计437

14.5.1 无换向器电动机调速系统的运行437

14.5.2 无换向器电动机调速系统的数学模型441

14.5.3 无换向器电动机调速系统的闭环控制444

第十五章 交流调速系统的模糊控制器设计448

15.1 模糊数学的基本概念448

15.1.1 模糊子集的基本概念449

15.1.2 模糊集合的运算450

15.1.3 模糊关系及模糊关系矩阵运算452

15.2 模糊自动控制工作原理454

15.3 模糊控制器设计456

15.3.1 精确量的Fuzzy化456

15.3.2 Fuzzy控制规则的构成457

15.3.3 输出信息的Fuzzy判决464

15.3.4 基本模糊控制器465

15.4 模糊控制在交流调速中的应用466

15.4.1 交流调速系统的模糊模型466

15.4.2 变频调速系统模糊控制器设计471

第四篇小结474

习题四475

附录 交流调速装置简介477

附—1 交流电动机晶闸管交—直—交变频器调速装置477

附—2 无换向器电动机晶闸管调速装置478

附—3 大功率晶体管（GTR）脉冲调制（PWM）调速装置480

附—4 数字式变频器480

附—5 交流绕线电动机晶闸管串级调速装置484

参考文献487