電力拖動自動控製係統與MATLAB仿真(高等院校電子信息與電氣學科特色教材) 顧春雷,陳中 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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顧春雷，陳中著 著

圖書標籤:

• 電力拖動
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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302244882

商品編碼：29302615412

包裝：平裝

齣版時間：2011-04-01

基本信息

書名：電力拖動自動控製係統與MATLAB仿真(高等院校電子信息與電氣學科特色教材)

定價：29.00元

作者：顧春雷,陳中著

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2011-04-01

ISBN：9787302244882

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.400kg

編輯推薦

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內容提要

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　　本書主要介紹直流和交流調速係統的組成原理和應用，以及調速係統的建模與仿真技術，在適當闡述理論的基礎上，重點介紹係統的分析和工程應用，以提高讀者處理實際問題的能力。書中遵循理論和實際相結閤的原則，以係統控製規律為主綫，在強調閉環控製的前提下，由淺入深地介紹瞭係統的動、靜態性能和設計方法及係統的工程實現。還介紹瞭matlab及其圖形仿真界麵simulink的應用基礎知識、simulink模型庫的電機模塊的功能和使用，並通過實例介紹瞭交直流調速係統的仿真方法和技巧。
　　本書特點是將交、直流調速運動控製技術和matlab/simulink仿真技術有機地結閤在一起，敘述簡練，概念清楚，體現瞭應用型本科的教學特色。
　　本書適閤作為電氣工程及其自動化專業、自動化專業和其他以培養應用型人纔為目的的相近專業的教材或教學參考書，也可供有關工程技術人員參考。

目錄

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章單環控製直流調速係統
　1.1開環直流調速係統及調速指標
　　1.1.1直流電動機的調速方法和方案
　　1.1.2晶閘管—直流電動機開環調速係統
　　1.1.3v-m係統的機械特性
　　1.1.4生産機械對轉速控製的要求及調速指標
　　1.1.5開環調速係統存在的問題
　1.2轉速負反饋單閉環有靜差直流調速係統
　　1.2.1調速係統的組成及其工作原理
　　1.2.2閉環調速係統的靜特性
　　1.2.3開環係統機械特性與閉環係統靜特性的比較
　　1.2.4閉環控製係統的基本特徵
　　1.2.5限流保護——電流截止負反饋
　1.3反饋控製閉環直流調速係統的動態分析
　　1.3.1反饋控製閉環直流調速係統的動態數學模型
　　1.3.2單閉環有靜差調速係統的動態結構圖
　　1.3.3單閉環有靜差調速係統的穩定性分析
　1.4比例積分控製規律和無靜差調速係統
　　1.4.1積分調節器和比例積分調節器及其控製規律
　　1.4.2采用pi調節器的無靜差直流調速係統
　1.5電壓反饋電流補償控製的直流調速係統
　　1.5.1電壓負反饋直流調速係統
　　1.5.2電流正反饋和補償控製規律
　　思考題與習題
第2章多環控製直流調速係統
　2.1轉速、電流雙閉環直流調速係統的組成及其靜特性
　　2.1.1問題的提齣
　　2.1.2轉速、電流雙閉環直流調速係統的組成
　　2.1.3雙閉環直流調速係統的穩態結構圖和靜特性
　2.2雙閉環直流調速係統的數學模型和動態性能分析
　　2.2.1雙閉環直流調速係統的動態結構圖
　　2.2.2起動過程分析
　　2.2.3雙閉環直流調速係統的動態抗擾性能
　　2.2.4轉速和電流兩個調節器的作用
　2.3雙閉環直流調速係統調節器的工程設計
　　2.3.1調節器工程設計方法的必要性、可能性與基本思路
　　2.3.2控製係統的動態性能指標
　　2.3.3典型ⅰ型係統以及係統性能指標和參數的關係
　　2.3.4典型ⅱ型係統以及係統性能指標和參數的關係
　　2.3.5非典型係統的典型化
　2.4按工程設計方法設計雙閉環調速係統的調節器
　　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轉速超調的抑製——轉速微分負反饋
　　2.5.1帶轉速微分負反饋雙閉環調速係統的基本原理
　　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
　　思考題與習題
第3章直流電動機可逆調速及直流斬波調速係統
　3.1晶閘管-電動機（v-m）可逆調速係統主電路結構形式
　3.2可逆調速係統中環流分析
　　3.2.1環流的定義
　　3.2.2直流平均環流産生的原因及消除辦法
　　3.2.3瞬時脈動環流及其抑製
　3.3有環流可逆調速係統
　　3.3.1α=β配閤控製的有環流可逆調速係統
　　3.3.2可控環流可逆調速係統
　3.4無環流控製的可逆晶閘管—電動機係統
　　3.4.1邏輯控製無環流可逆調速係統的組成和工作原理
　　3.5直流脈寬調速係統
　3.5.1pwm變換器的工作狀態和電壓、電流波形
　　3.5.2直流脈寬調速係統的機械特性
　　3.5.3雙閉環的pwm可逆直流調速係統
　　3.5.4交流電源供電時的製動
　　思考題與習題
第4章matlab簡介與直流調速係統仿真
　4.1matlab簡介
　4.2simulink/simpower systems模型窗口
　　4.2.1simulink的工作環境
　　4.2.2模型窗口工具欄
　4.3有關模塊的基本操作及仿真步驟
　4.4測量模塊及顯示和記錄模塊的使用
　4.5建立子係統和係統模型的封裝
　4.6simulink模型庫中的模塊
　4.7simpower systems模型庫瀏覽
　4.8仿真算法介紹
　4.9單閉環直流調速係統的仿真
　　4.9.1開環直流調速係統的仿真
　　4.9.2單閉環有靜差轉速負反饋調速係統的建模與仿真
　　4.9.3單閉環無靜差轉速負反饋調速係統的建模與仿真
　　4.9.4單閉環電流截止轉速負反饋調速係統的建模與仿真
　　4.9.5單閉環電壓負反饋調速係統的建模與仿真
　　4.9.6單閉環電壓負反饋和帶電流正反饋調速係統的建模與仿真
　　4.9.7單閉環轉速負反饋調速係統定量仿真
　4.10雙閉環及pwm直流調速係統仿真
　　4.10.1雙閉環直流調速係統定量仿真
　　4.10.2三閉環直流調速係統仿真
　　4.10.3α=β配閤控製調速係統仿真
　　4.10.4邏輯無環流可逆直流調速係統仿真
　　4.10.5pwm直流調速係統仿真
　　思考題與習題
第5章交流調壓調速係統
　5.1異步電動機改變電壓時的機械特性
　5.2異步電動機變壓調速電路
　5.3閉環控製的調壓調速係統及其特性
　　5.3.1具有速度反饋的調壓調速係統及其靜特性
　　5.3.2閉環變壓調速係統的動態結構圖
　　思考題與習題
第6章交流異步電動機變壓變頻調速係統
　6.1變壓變頻調速的基本控製方式
　6.2異步電動機電壓—頻率協調控製時的機械特性
　　6.2.1恒壓恒頻正弦波供電時異步電動機的機械特性
　　6.2.2基頻以下電壓—頻率協調控製時的機械特性
　　6.2.3基頻以上恒壓變頻的機械特性
　6.3電力電子變頻器的主要類型
　　6.3.1交-直-交和交-交變壓變頻器
　6.4電壓源型和電流源型逆變器
　6.5變壓變頻調速係統中的脈寬調製技術
　　6.5.1pwm變頻調速係統中的功率接口
　　6.5.2正弦波脈寬調製技術
　　6.5.3電流滯環跟蹤控製技術
　　6.5.4電壓空間pwm矢量控製技術
　6.6基於異步電動機穩態模型的變壓變頻調速係統
　6.7異步電動機的動態數學模型和坐標變換
　　6.7.1異步電動機動態數學模型
　　6.7.2坐標變換和變換矩陣
　6.8三相異步電動機在不同坐標係上的數學模型
　6.9基於動態模型按轉子磁鏈定嚮的矢量控製係統
　　6.9.1矢量控製係統的基本思路
　　6.9.2按轉子磁鏈定嚮的矢量控製方程及其解耦作用
　　6.9.3轉子磁鏈模型
　6.10磁鏈開環轉差型矢量控製係統——間接矢量控製
　6.11轉速、磁鏈閉環控製的矢量控製係統——直接矢量控製係統
　　思考題與習題
第7章繞綫轉子異步電動機調速係統
　7.1繞綫轉子異步電動機串級調速原理
　　7.1.1異步電動機轉子附加電動勢時的工作情況
　　7.1.2串級調速的各種運行狀態及功率傳遞關係
　　7.1.3串級調速係統的基本類型
　7.2串級調速係統的性能
　　7.2.1串級調速係統的機械特性
　　7.2.2串級調速裝置的電壓和容量
　　7.2.3串級調速係統的效率
　　7.2.4串級調速係統的功率因數
　7.3轉速、電流雙閉環串級調速係統
　　7.3.1雙閉環控製串級調速係統的組成
　　7.3.2串級調速係統的動態數學模型
　　7.3.3串級調速係統調節器參數的設計
　　7.3.4串級調速係統的起動方式
　7.4超同步串級調速係統
　　7.4.1超同步串級調速係統的工作原理
　　7.4.2超同步串級調速係統的再生製動
　　思考題與習題
第8章交流調速係統的matlab仿真
　8.1調壓調速係統的仿真
　　8.1.1交流調速係統仿真中常用模塊簡介
　　8.1.2單閉環交流電動機調壓調速係統的建模與仿真
　8.2變頻調速係統的仿真
　　8.2.1spwm內置波調速係統仿真
　　8.2.2spwm外置波調速係統仿真
　8.3電流滯環跟蹤控製調速係統仿真
　8.4電壓空間矢量調速係統仿真
　8.5轉速開環恒壓頻比的交流調速係統仿真
　8.6轉速、磁鏈閉環控製的矢量控製係統仿真
　8.7繞綫轉子異步電動機雙饋調速係統的仿真
　　思考題與習題
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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現代電力拖動控製理論及其應用 本書深入探討瞭現代電力拖動控製係統的基本原理、關鍵技術以及在實際工程中的應用。電力拖動作為現代工業生産的核心動力源，其控製技術的先進性直接影響著生産效率、能源消耗和産品質量。本書旨在為讀者構建一個全麵而深入的電力拖動自動控製知識體係，並在此基礎上引導讀者掌握先進的仿真分析方法，以應對日益復雜的工程挑戰。 第一部分：電力拖動係統的基礎理論 本部分首先迴顧和梳理瞭電力拖動係統的基本組成和工作原理。我們將從最基礎的電動機類型入手，詳細介紹直流電動機和交流電動機（包括異步電動機和同步電動機）的結構、電磁特性和機械特性。在此基礎上，深入講解瞭電動機的穩態和暫態運行特性，以及負載的各種典型類型，如恒轉矩負載、恒功率負載和恒轉速負載等，並分析瞭電動機與負載特性相匹配的重要性。 直流電動機：詳細闡述瞭直流電動機的結構、電樞反應、換嚮原理、以及不同接綫方式（他勵、並勵、串勵、復勵）下電動機的轉速-轉矩特性和功率特性。特彆地，我們將深入探討直流電動機的調速方法，包括改變電樞電壓、改變磁場磁通和串接電阻等，並分析各種調速方法的優缺點及適用範圍。 交流電動機：重點分析瞭三相異步電動機的結構、電磁原理、等效電路模型，以及轉子感應電動勢、電流和轉矩的産生過程。我們將詳細講解異步電動機的機械特性麯綫，分析其起動轉矩、最大轉矩、失步轉矩以及不同負載下的運行點。同步電動機的部分，將重點介紹其結構、工作原理、功率角特性，以及起動和運行時的注意事項。 負載的類型與特性：係統性地介紹瞭各種常見的工業負載，如風機、泵、捲揚機、軋鋼機、運輸帶等，並分析瞭它們的轉速-轉矩特性和功率特性。理解負載特性對於閤理選擇電動機、設計控製係統至關重要。我們將通過實例說明如何根據負載特性來選擇閤適的電動機型號和容量。 第二部分：電力拖動自動控製係統的核心技術 本部分是本書的重點，將係統性地介紹電力拖動自動控製係統的核心理論和關鍵技術。我們將從自動控製的基本概念齣發，逐步深入到電力拖動係統的具體控製策略和方法。 自動控製理論基礎：簡要迴顧瞭綫性係統控製理論，包括係統的時域響應、頻域響應、穩定性判據（如勞斯判據、奈奎斯特判據、根軌跡法）以及PID控製理論。在此基礎上，我們將引齣針對電力拖動係統特性的先進控製方法。 變壓變頻調速技術：這是現代交流異步電動機最主要的調速方式。我們將詳細講解電壓型和電流型脈寬調製（PWM）逆變器的基本原理，以及如何通過改變輸齣電壓和頻率來實現對電動機轉速的平滑控製。重點介紹V/f恒壓頻比控製、轉差頻率控製（SVPWM）、以及矢量控製（FOC）等先進的控製策略。 V/f恒壓頻比控製：這是最基礎的變頻調速方法，我們將分析其原理、優點和局限性，並討論如何通過適當的補償來改善其性能。 矢量控製（FOC）：這是目前最先進、應用最廣泛的交流電動機控製技術之一。我們將深入剖析矢量控製的原理，包括三相坐標變換（Clarke變換、Park變換）、磁鏈定嚮、轉矩控製和速度控製的實現。重點講解如何通過估計或測量電動機的狀態變量來實現精確的轉矩和速度控製，以及其在恒轉矩和恒功率區域的性能錶現。 直接轉矩控製（DTC）：與矢量控製並行，DTC是另一種重要的交流電動機控製策略。我們將介紹DTC的基本原理，包括轉矩和磁鏈的直接估計與控製，以及其在實現快速動態響應和簡化控製結構方麵的優勢。 直流電動機的現代控製：雖然交流電動機在現代工業中占據主導地位，但直流電動機在某些特定場閤仍有應用。我們將介紹直流電動機的斬波調速原理，以及基於微處理器的數字控製技術，實現對直流電動機更精確、更高效的控製。 伺服驅動與精密控製：針對需要高精度定位和速度控製的應用場景，我們將介紹伺服驅動係統的組成和工作原理。重點講解伺服電動機的特點（如永磁同步電動機PM、直流無刷電動機BLDC），以及位置、速度和力矩的閉環控製策略，包括PID控製、前饋控製、狀態空間控製等。 製動技術：除瞭起動和運行控製，製動也是電力拖動係統中不可或缺的一部分。我們將介紹機械製動、電製動（再生製動、電阻製動、反接製動）等技術，並分析其在不同工況下的應用。 第三部分：電力拖動自動控製係統的仿真與分析 本部分強調瞭仿真在現代電力拖動係統設計與優化中的重要作用。通過仿真，可以在設計早期階段對係統性能進行預測和評估，減少實際試驗的成本和風險，並加速産品開發周期。 仿真平颱與工具：我們將介紹常用的電力係統仿真軟件，並以一個具體的、具有代錶性的仿真環境為例，詳細講解其功能和使用方法。 模型建立與仿真流程：如何將實際的電力拖動係統（包括電動機、負載、控製器、電源等）轉化為仿真模型是仿真的關鍵。我們將介紹建立不同精度模型的策略，例如基於數學方程的解析模型、基於元器件的電路模型以及基於係統框圖的模塊化模型。同時，將詳細闡述仿真前的係統參數設置、仿真過程的控製以及仿真結果的分析與解讀。 典型工況下的仿真分析：我們將通過一係列典型的仿真案例，演示如何對電力拖動係統的不同方麵進行分析。 起動過程仿真：分析不同起動方式（直接起動、軟起動、變頻起動）下的起動電流、起動轉矩、起動時間，評估起動對電網的影響以及對機械係統的衝擊。 穩態運行仿真：驗證不同負載工況下電動機的轉速、轉矩、電流、功率等參數是否滿足設計要求。 動態響應仿真：分析係統在負載突變、參數變化或控製器參數調整時的動態響應特性，包括超調量、調節時間和穩定性。 控製器參數整定仿真：通過仿真平颱，演示如何對PID控製器或其他先進控製器的參數進行優化，以獲得最佳的控製性能。 故障診斷與安全保護仿真：模擬電動機過載、短路、開路等故障，評估保護裝置的動作性能。 先進仿真技術的應用：探討一些更高級的仿真技術，如多物理場耦閤仿真（例如電磁、熱、機械多物理場）、實時仿真等，及其在復雜電力拖動係統中的應用前景。 第四部分：電力拖動自動控製係統的工程實踐與發展趨勢 本部分將理論與實踐相結閤，介紹電力拖動自動控製係統在各個領域的實際應用，並展望該領域未來的發展趨勢。 工業應用實例：列舉電力拖動自動控製係統在冶金、礦山、紡織、造紙、橡塑、化工、交通運輸（如電動汽車、軌道交通）、航空航天等行業中的典型應用案例，並分析其在提高生産效率、降低能耗、保障安全生産等方麵發揮的作用。 智能化與集成化：探討電力拖動係統嚮智能化、網絡化、集成化方嚮發展的趨勢。例如，基於人工智能和機器學習的預測性維護、自適應控製；以及與上位控製係統（如SCADA、DCS）的深度集成，實現生産過程的優化調度和遠程監控。 新能源與節能技術：介紹電力拖動係統在新能源領域（如風力發電、太陽能發電配套的驅動係統）的應用，以及如何通過先進的控製技術實現更高效的能源利用，推動綠色製造和可持續發展。 未來發展方嚮：展望電力拖動自動控製係統在高性能計算、物聯網、數字孿生等新興技術驅動下的未來發展，如更高效的電機設計、更智能的驅動控製、以及更完善的係統集成與管理。 本書結構嚴謹，邏輯清晰，理論講解深入淺齣，並輔以大量的實例和仿真分析，旨在幫助讀者不僅掌握電力拖動自動控製係統的理論知識，更能培養解決實際工程問題的能力。無論是從事電氣工程、自動化、機械工程等相關專業的學生，還是在工業界從事電氣設計、設備維護、係統集成等工作的工程師，都能從中獲得有益的啓示和實用的技能。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，電力拖動係統的自動控製是一個既需要紮實理論基礎，又需要豐富實踐經驗的領域。這本書恰恰提供瞭這樣一個絕佳的平颱。它不僅僅是告訴你如何設計一個控製器，更是引導你理解整個係統的動力學特性，以及各種控製方法背後的機理。我尤其被書中對於如何利用MATLAB/Simulink構建復雜電力拖動係統的仿真模型的講解所吸引。從電機模型到控製器模型，再到整個閉環係統的集成，作者都提供瞭清晰的步驟和詳細的代碼示例。這對於我們這些想要將仿真能力提升到新高度的學生來說，無疑是雪中送炭。書中對一些經典控製算法的深入剖析，以及在不同應用場景下的對比分析，也讓我對如何選擇和優化控製器有瞭更清晰的認識。

評分☆☆☆☆☆

對於我來說，這本書最大的價值在於它將理論知識與實際應用緊密地結閤在瞭一起。以往閱讀一些理論書籍時，總覺得有些脫離實際，但這本書通過大量MATLAB仿真的實例，讓我能夠直觀地看到各種控製算法在實際電力拖動係統中的錶現。我尤其喜歡書中對變頻調速係統和伺服係統等現代電力拖動技術進行深入探討的部分。作者不僅詳細講解瞭這些係統的控製原理，還通過仿真展示瞭不同控製策略下的係統響應，例如，如何通過電流環和速度環的協同作用，實現電機的高精度調速和定位。這種“理論+仿真”的學習方式，極大地加深瞭我對電力拖動自動控製係統的理解，也讓我對接下來的課程學習和未來的職業發展充滿瞭信心。

評分☆☆☆☆☆

這本書確實是電力拖動領域的一部力作，我個人認為它在理論深度和實踐應用之間找到瞭一個非常齣色的平衡點。書中對於各種電力拖動係統的基本原理，從最基礎的直流電機、交流電機（包括異步電機和同步電機）的電磁原理、機械特性，到更復雜的伺服係統和變頻調速係統，都進行瞭詳盡的闡述。作者並沒有僅僅停留在理論的堆砌，而是通過大量精心設計的仿真實例，將抽象的數學模型具象化，讓讀者能夠直觀地理解不同控製策略對係統動態性能的影響。特彆是對於MATLAB/Simulink在電力拖動係統建模、仿真和控製設計中的應用，這本書提供瞭一套非常係統化的方法論。我印象深刻的是，書中對於PID控製器的整定方法，以及如何根據係統特性進行優化，給齣瞭非常實用的指導。此外，書中對一些先進的控製算法，如模糊控製、神經網絡控製在電力拖動中的應用也有所介紹，這對於希望深入研究的讀者來說，無疑是一筆寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

這本書對於理解現代電力拖動係統的自動控製原理，絕對是物超所值的。它將復雜的理論知識，通過生動形象的仿真案例，以一種非常易於接受的方式呈現齣來。我特彆欣賞作者在介紹各種控製策略時，不僅說明瞭“是什麼”，更強調瞭“為什麼”和“怎麼做”。例如，在講解模糊邏輯控製器在電力拖動係統中的應用時，作者詳細闡述瞭模糊化、模糊推理和解模糊的過程，並通過仿真演示瞭模糊控製器如何有效地處理非綫性負載和參數變化帶來的影響。這本書不僅僅是理論的梳理，更是一種思維方式的培養，它教會我如何運用現代仿真工具來分析問題、解決問題，並最終實現最優控製。這本書的內容深度和廣度，使得它不僅適閤作為本科和研究生階段的學習教材，也對從事相關領域研究的工程師具有很高的參考價值。

評分☆☆☆☆☆

作為一名正在學習電力電子和自動化控製的學生，我必須說，這本書提供的視角非常獨特且具有前瞻性。它不僅僅是一本教材，更像是一本能夠引導我思考如何將理論知識轉化為實際工程解決方案的指南。書中對各種電力拖動係統的數學模型建立過程，以及如何利用MATLAB/Simulink將其轉化為可執行的仿真代碼，講解得非常透徹。我特彆喜歡書中通過對比不同參數下的仿真結果，來揭示係統性能變化規律的做法，這比枯燥的文字描述要有效得多。例如，在討論異步電機變頻調速時，書中不僅分析瞭恒轉矩、恒功率等不同工作模式下的控製方法，還通過仿真展示瞭不同調製方式和參數設置對電機轉矩脈動、損耗等指標的影響。這種“動手實踐”式的教學方法，極大地激發瞭我學習的興趣，也讓我對電力拖動係統的設計和優化有瞭更深刻的理解。