交流電機數字控制系統（第3版）

本書全面系統地介紹了現代交流電機控制系統的基本原理、設計方法和數字控制技術，在介紹了交流電機數字控制系統的理論基礎和硬體基礎之後，分別闡述了交流電匪墓套機控制系統的不同控制方法及其數位化的實現，重點介紹了已得到廣泛套用的矢量控制系統、直接轉矩控制系統的控制原理、控制規律和設計方法，並對無速度感測器控制系統和同步電機控制系統也給予了詳細的介紹。本次修訂，第2章，增加一些新的硬體設計方案，如CPLD和FPGA的方案等。第3章增加近在高鐵和捷運中用得比較多的特定消諧PWM、中間60°調製PWM、SVPWM過調製、方波調製等。第4章，增加近研究比較多的模糊控制、模型預測控制(MPC)、多相電機矢量控制、雙饋電機控制等。第6章，對永磁同步電機PMSM部分的內容進行較大修訂。

本書適宜於從事電氣傳動自動化、電機及其控制、電力電子技術的科技人員閱讀，也可作為大專院校有關教師、研究生和高年詢她級本科生的教學參考書。

《電氣自動化新技術叢書》迎民充序言

第6屆《電氣自動化新技術叢書》編輯委員會的話

前言

緒論

0.1 交流電舉精鑽棄機控制系統的發展和現狀

0.2 交流電機控制系統的類型

0.3 交流電機數字控制系統的特點

0.4 數字控制系統的一般問題

第1章數字控制系統的理論基礎

1.1 概述

1.2 連續域等效設計法

1.2.1 數字控制系統的性能要求

1.2.2 連續域離散化的方法

1.2.3 數字PID控制

1.2.4 數字PID控制的改進

1.3數字控制系統的z變換分析

1.3.1 z變換及其性質

1.3.2 數字控制系統的脈衝傳遞函式

1.4 數字控制系統的離散化設計

1.4.1 最少拍系統的設計

1.4.2 最少拍無紋波系統的設計

1.4.3 數字調節器的實現

1.5 數字控制系統的狀態空間分析和設計

1.5.1 數字控制系統的狀態空間方程

1.5.2 數字控制系統的一般性質

1.5.3 狀態空間設計法

1.5.4 狀態觀測器

1.6 數字控制系統軟體設計的實際考慮

1.6.1 數字控制系統軟體設計

1.6.2 量化誤差與比例因付廈蜜子

1.6.3 數據處理及數字濾波

參考文獻

第2章交流電機數字控制系統硬體基礎

2.1 概述

2.2 微機控制系統硬體設計的一般問題

2.2.1 交流電機數字控制系統的設煉潤遷計方法和步驟

2.2.2 交流電機的數字控制系統總體方案的確定

2.2.3 微處理器晶片的選擇

2.3 微處理器和控制晶片簡介

2.3.1 單片機

2.3.2 數位訊號處理器（DSP）

2.3.3 精簡指令集計算機(RISC)

2.3.4 並行處理器和並行DSP

2.3.5 專用積體電路(ASIC)

2.4 交流電機數位化控制系統構成

2.4.1 匯流排系統

2.4.2 接口和外圍設備

2.4.3 實時控制

2.4.4 信號檢測

2.5 系統開發和集成

2.5.1 對開發系統的要求

2.5.2 通用數位化開發平台

2.5.3 硬體系統設計中的抗干擾問題

參考文獻

第3章電壓型PWM變頻調速異步電機數字控制系統

3.1 概述

3.2 變頻調速的基本原理

3.2.1 變壓變頻（VVVF）控制原理

3.2.2 異步電機變壓變頻時的機械特性

3.3 電壓型PWM變頻器

3.3.1 電壓型PWM變頻器的主電路

3.3.2 PWM技術分類

3.3.3 PWM性能指標

3.4 正弦PWM技術

3.4.1 電壓正弦PWM技術

3.4.2 電流正弦PWM技術

3.4.3 磁通正弦探料灶充PWM技術

3.5 其他PWM技術

3.5.1 最佳化PWM技術

3.5.2 隨機PWM技術

3.5.3 SVPWM過調製技術

3.5.4 同步調製PWM技術

3.5.5 小結

3.6 PWM變頻調速異步電機開環控制

3.6.1 開環變頻調速系統

3.6.2 開環通用變頻器的軟體設計

3.7 異步電機轉速閉環控制系統

3.7.1 轉差頻率控制系統構成

3.7.2 轉差頻率控制系統的起動過程分析

3.7.3 轉差頻率控制系統的特點

參考文獻

第4章全數位化異步電機矢量控制系統

4.1 概述

4.2 異步電機矢量控制原理

4.2.1 異步電機數學模型

4.2.2 轉子磁場定向矢量控制原理

4.2.3 轉差頻率矢量控制原理

4.2.4 氣隙磁場定向矢量控制原理

4.2.5 定子磁場定向矢量控制原理

4.2.6 定子電壓定向矢量控制系統

4.2.7 雙饋電機矢量控制系統

4.2.8 異步電機矢量控制系統的基本環節

4.3 全數位化矢量控制系統設計

4.3.1 轉子磁場定向矢量控制系統調節器設計

4.3.2 矢量控制中的電流調節器

4.3.3 基於模型預測控制的矢量控制

4.3.4 全數位化矢量控制系統硬體和軟體構成

4.4 矢量控制中的磁通觀測

4.4.1 開環觀測模型

4.4.2 閉環觀測模型

4.5 無速度感測器異步電機矢量控制系統

4.5.1 動態速度估計器法

4.5.2 基於PI調節器的自適應法

4.5.3 自適應速度觀測器

4.5.4 轉子齒諧波法

4.5.5 高頻注入法

4.5.6 神經元網路法

參考文獻

第5章全數位化異步電機直接轉矩控制系統

5.1 概述

5.2 直接轉矩控制基本原理

5.2.1 電機數學模型

5.2.2 空間矢量PWM逆變器

5.2.3 磁鏈和轉矩閉環控制原理

5.3 磁鏈和轉矩控制性能分析

5.3.1 磁鏈控制性能分析

5.3.2 轉矩控制性能分析

5.3.3 磁通和轉矩的估算和觀測

5.4 全數位化控制系統的實現

5.4.1 電壓矢量的選擇

5.4.2 控制系統硬體的實現

5.4.3 低速控制性能分析

5.4.4 改進算法

5.5 無速度感測器直接轉矩控制

5.5.1 直接計算法

5.5.2 模型參考自適應法（MRAS）

參考文獻

第6章全數位化同步電機控制系統

6.1 概述

6.2 電勵磁同步電機數學模型

6.3 電勵磁同步電機高性能閉環控制

6.4 永磁同步電動機及其數學模型

6.4.1 永磁同步電機結構

6.4.2 永磁同步電機數學模型

6.4.3 永磁同步電機的電磁轉矩方程

6.4.4 永磁同步電機的機械感測器

6.5 PMSM數字控制系統

6.5.1 永磁同步電機電流控制策略

6.5.2 數位化PMSM伺服系統總體設計

6.5.3 全數字PMSM伺服系統的性能

6.6 永磁同步電機無機械感測器控制

6.6.1 永磁同步電機無機械感測器技術概述

6.6.2 利用定子端電壓和電流計算的方法

6.6.3 觀測器基礎上的估算方法

6.6.4 模型參考自適應法

6.6.5 基於高頻信號注入的估算方法

6.6.6 人工智慧理論基礎上的估算方法

6.7 轉子初始位置的檢測策略

參考文獻

附錄

附錄A交流異步電機多變數數學模型及廣義派克方程

A.1 三相電機模型

A.2 坐標變換

A.3 廣義派克方程及其復變形式

A.4 在同步旋轉坐標繫上的數學模型及狀態方程

A.5 靜止αβ坐標系下的異步電機數學模型

附錄B 自動控制系統的工程設計法

B.1 工程設計方法的基本思路和要求

B.2 典型系統

B.3 典型系統參數和性能指標的關係

B.4 非典型系統的典型化

附錄C 變頻器控制下的異步電機參數測量

C.1 定子電阻測量方法說明

C.2 短路實驗方法

C.3 空載實驗方法

參考文獻

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基本介紹

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