电力电子技术与运动控制系统综合实验教程(普通高等教育“十二五”规划教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周京华 等 著

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出版社： 水利水电出版社

ISBN：9787517026143

商品编码：29692157507

包装：平装

出版时间：2014-10-01

基本信息

书名:电力电子技术与运动控制系统综合实验教程(普通高等教育“十二五”规划教材)

：18.00元

售价：12.2元,便宜5.8元,折扣67

作者:周京华 等

出版社：水利水电出版社

出版日期：2014-10-01

ISBN：9787517026143

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

本书重在介绍PWM电力变换器的基本原理、构成及应用。共分6章及1个附录。章是基础知识，介绍了电力电子技术的基本概念，PWM技术基础，电力电子器件。第2 章是DC-DC PWM变换器，重点介绍了Buck、Boost和Buck/Boost变换器及其在电力拖动系统中的简单应用。第3章是DC-AC PWM变换器，重点介绍了全控器件组成的PWM逆变器及其生成正弦波的原理。第4章是AC-DC变换器，重点介绍了PWM整流器。第5章是AC-AC变换器，本章重点介绍了交流开关及其应用，并在后半部分介绍了交-交变频器。后，为配合本书中的例题，以附录的方式介绍了Matlab仿真的基础知识及在电力电子技术中的应用。

目录

前言章 绪论 1.1 《电力电子技术》课程特点与基本要求 1.2 《运动控制系统》课程特点与基本要求 1.3 实验特点和要求 1.4 实验预习 1.5 实验过程及注意事项 1.6 实验报告的要求第2章 Matlab在电力电子技术及运动控制系统中的应用 2.1 Simulink仿真模块的操作及使用 2.2 子系统的制作与封装第3章 电力电子技术与运动控制系统实验单元 3.1 给定与给定积分单元LY101 3.2 零速封锁、速度调节器及速度反馈单元LY102 3.3 电流调节器、电流反馈及反向器单元LY103 3.4 转矩和零电流电平检测及逻辑控制电路单元LY104 3.5 三相脉冲移相触发单元LY105 3.6 锯齿波移相触发单元LY106 3.7 PI调节电容箱单元LY107 3.8 单相交流调压触发电路单元LY109 3.9 负载实验挂箱单元LY112 3.10 电源面板单元LY121 3.11 测量仪表面板单元LY122 3.12 两组可控整流桥单元LY123 3.13 控制电源面板单元LY124 3.14 交流变频面板单元LY125第4章 电力电子技术实验 4.1 全控型电力电子器件特性与驱动电路 4.2 晶闸管锯齿波同步移相触发电路 4.3 单相桥式全控整流电路 4.4 三相半波整流电路 4.5 三相桥式全控整流电路 4.6 单相交流调压电路 4.7 三相逆变电源实验 4.8 电力电子技术综合设计及仿真第5章 直流调速系统实验 5.1 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定 5.2 晶闸管直流调速系统主要单元调试 5.3 速度负反馈单闭环晶闸管不可逆直流调速系统 5.4 双闭环晶闸管不可逆直流调速系统 5.5 逻辑无环流可逆直流调速系统第6章 交流调速系统实验 6.1 双闭环三相异步电动机调压调速系统 6.2 双闭环三相异步电动机串级调速系统第7章 全数字化调速实验系统 7.1 三相异步电动机变频调速系统 7.2 直流PWM可逆调速系统第8章 运动控制系统课程设计 8.1 课程设计题目及设计要求 8.2 课程设计内容 8.3 系统的计算机仿真 8.4 课程设计提交的成果材料第9章 模块化电力电子技术综合实训平台 9.1 实训平台特点 9.2 电力电子基本模块 9.3 由基本模块组成的典型电力电子变换电路 9.4 电力电子技术综合实训设计示例附录 DS1000E、DS1000D系列示波器初级操作指南参考文献

作者介绍

文摘

序言

电力电子技术与运动控制系统综合实验教程：深度探索与实践 本书旨在为从事电力电子技术及运动控制系统相关领域的教学、科研及工程技术人员提供一本系统、深入且极具实践价值的实验指导。我们关注的不仅仅是理论知识的传授，更侧重于通过大量的、精心设计的实验项目，帮助读者透彻理解电力电子器件的工作原理、拓扑结构及其在各种应用场景下的性能表现，并进一步掌握如何将这些电力电子技术与现代运动控制算法相结合，构建稳定、高效、精确的运动控制系统。 核心内容涵盖： 第一篇：电力电子技术基础实验 本篇将引导读者从最基础的电力电子器件入手，逐步深入理解其特性、工作方式以及在实际电路中的应用。 功率器件的特性与应用 二极管实验： 学习二极管的正向导通特性、反向截止特性、瞬态响应等关键参数。通过搭建整流电路，观察不同负载下的整流波形，理解二极管在功率转换中的基本作用。 晶闸管（SCR）实验： 掌握晶闸管的触发导通、自关断特性，以及触发角对输出电压和电流的影响。通过晶闸管调压电路，直观感受其在交流电压控制中的应用，并学习如何控制其导通和关断。 功率MOSFET与IGBT实验： 深入研究MOSFET和IGBT的栅极驱动特性、导通损耗、开关损耗以及漏-源（集-射）特性。通过搭建各种斩波电路、逆变电路，观察开关损耗的产生机制，理解器件选型对系统效率和可靠性的影响。我们将重点关注驱动电路的设计与优化，确保器件的安全可靠工作。 功率二极管与功率晶体管的串并联应用： 探讨在实际应用中，为满足更高电压、电流要求时，如何对功率器件进行合理的串并联设计，并学习如何实现均流和均压，分析不均流/均压可能带来的问题及解决方法。 基本电力电子变换器实验 整流器实验： 单相半波、全波、桥式整流电路： 详细分析不同整流电路的整流原理、输出电压纹波、平均值以及使用电感、电容滤波的效果。 三相桥式整流电路： 学习三相整流的相位关系，理解其在工业领域广泛应用的原因。通过实验观察三相整流输出的平滑性，并分析不同触发角下输出电压的调节。 有源整流器（APCC）原理及实现： 引入功率因数控制和电流谐波抑制的概念，设计并实现简单的有源整流电路，通过示波器观察电流和电压的波形，体会其相对于无源整流器的优势。 直流-直流变换器（DC-DC Converter）实验： Buck变换器： 深入理解降压变换器的基本工作原理，分析占空比、电感、电容参数对输出电压稳定性和纹波的影响。我们将关注瞬态响应分析，以及不同工作模式（连续导通模式 CCM, 非连续导通模式 DCM）下的特性。 Boost变换器： 学习升压变换器的原理，理解其如何实现电压的升高。通过实验验证占空比与输出电压的关系，并分析其在能量储存和释放过程中的动态特性。 Buck-Boost变换器： 掌握升降压变换器的原理，分析其输出电压极性与输入电压的关系。通过实验观察其在不同输入电压下的输出特性。 SEPIC、Cuk等非隔离型DC-DC变换器： 探索其他具有特殊应用价值的DC-DC拓扑，如SEPIC和Cuk变换器，分析其在单端隔离、低输出纹波等方面的特性。 逆变器（Inverter）实验： 单相桥式逆变器： 学习SPWM（脉冲宽度调制）等控制策略，生成不同频率和幅值的交流输出。通过实验观察输出电压和电流波形，分析谐波含量，并学习滤波器的设计。 三相桥式逆变器： 掌握三相SPWM控制，生成对称的三相交流电压。通过实验观察三相输出电压的平衡性、幅值和相位关系，并学习其在电机驱动中的基本应用。 多电平逆变器（如NPC、Flying Capacitor）： 介绍和演示多电平逆变器的工作原理，分析其在高压大功率应用中的优势，如降低器件电压应力、减少谐波等。 电力电子系统的建模与仿真 利用MATLAB/Simulink建立模型： 学习如何使用Simulink搭建电力电子电路模型，进行动态仿真。我们将演示如何构建Buck、Boost、逆变器等基本拓扑的仿真模型，并进行参数调整和性能分析。 模型参数的辨识与验证： 介绍如何从实际电路参数推导出仿真模型参数，并将仿真结果与实验结果进行对比验证，加深对模型准确性的理解。 动态性能分析： 利用仿真工具，快速分析变换器在不同负载变化、参数扰动下的瞬态响应和稳态性能，为实际电路设计提供依据。 第二篇：运动控制系统基础实验 本篇将引导读者从基本的电机模型和控制理论出发，逐步掌握各类电机及其驱动系统的控制方法。 电机基本特性与驱动 直流电机实验： 直流电机基本特性曲线： 测量直流电机在不同励磁电压、电枢电压下的转速-转矩特性、电枢电流-转速特性等，理解其工作原理。 他励、并励、串励直流电机驱动： 学习不同类型直流电机的励磁方式，并分别搭建相应的驱动电路，掌握其调速方法（电枢电压控制、励磁电压控制）。 PWM斩波调速实验： 结合第一篇的DC-DC变换器知识，设计并实现直流电机的PWM斩波调速系统，分析占空比对转速和转矩的影响。 交流电机基础实验： 感应电机（异步电机）起动与调速： 学习感应电机的基本结构和工作原理。研究不同起动方法（直接起动、Y-△起动）及其优缺点。探讨转子串电阻调速、定子电压调速等传统调速方法。 同步电机基础： 了解同步电机的结构和工作特性，学习其在恒速应用中的优势。 步进电机： 掌握步进电机的步进原理，学习不同步进模式（全步、半步、微步）的驱动方式，并进行步进角度精度和步进频率的测试。 电机位置与速度检测 编码器原理与应用： 学习增量式编码器和绝对式编码器的结构和工作原理。通过实际连接编码器，读取电机位置和速度信息，理解其在闭环控制中的作用。 霍尔传感器： 了解霍尔传感器在无刷直流电机（BLDC）换相中的应用，学习其信号的产生和判读。 测速发电机： 学习测速发电机的原理，通过其输出电压与转速的对应关系，实现电机的速度测量。 运动控制算法实现 PID控制器设计与实现： 理论分析： 深入理解PID控制的比例、积分、微分环节的作用，以及参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、手动整定法）。 仿真实现： 在Simulink中搭建PID控制器模型，并与电机模型进行仿真，观察其对系统动态性能的影响。 硬件实现： 在微控制器（MCU）或DSP平台上，实现PID算法，并将其应用于直流电机、步进电机等的速度和位置控制。 模糊控制与自适应控制初步： 模糊控制： 介绍模糊逻辑控制器的基本结构，学习如何设计模糊规则和模糊隶属度函数。通过实验，比较模糊控制与PID控制在非线性系统上的性能差异。 自适应控制： 简要介绍自适应控制的基本思想，如参数自适应、模型参考自适应控制等，为读者提供进一步学习的方向。 第三篇：电力电子与运动控制系统综合实验 本篇是本书的核心，将前两篇的知识融会贯通，设计一系列复杂的、贴近实际应用的综合实验项目。 交流电机矢量控制（FOC）实验 FOC原理剖析： 深入理解Park变换、Clarke变换，以及如何将三相坐标下的电流和电压变换到同步旋转坐标系（d-q坐标系）。 SVPWM（空间矢量脉宽调制）生成： 学习SVPWM的原理，理解其相比SPWM在电压利用率和谐波抑制方面的优势。 硬件平台搭建： 使用DSP或高性能MCU，结合功率变换器，实现三相永磁同步电机（PMSM）的FOC控制。 开环与闭环控制： 分别进行开环速度控制和闭环位置控制，观察系统响应速度、稳态精度和动态抗扰能力。 参数辨识与整定： 学习如何通过实验辨识PMSM的电机参数（如电感、电阻），并对FOC控制器进行优化整定。 无刷直流电机（BLDC）驱动与控制实验 BLDC换相原理： 结合霍尔传感器信号，学习BLDC的电子换相过程。 硬件驱动电路设计： 搭建BLDC的三相桥式驱动电路，并设计驱动信号发生器。 速度闭环控制： 实现BLDC的速度闭环控制，并进行调速性能的测试。 方波控制与SVPWM控制： 对比BLDC在方波驱动和SVPWM驱动下的性能差异。 伺服驱动系统设计与实验 伺服系统构成： 讲解伺服驱动系统（包括控制器、功率放大器、伺服电机、反馈装置）的整体架构。 位置、速度、力矩闭环控制： 实现伺服驱动器对电机的位置、速度和力矩进行精确控制。 高级控制策略： 探索前馈控制、补偿控制等高级控制策略在伺服系统中的应用。 不同类型的伺服电机： 介绍永磁同步电机、直流伺服电机等在不同应用场景下的特点。 机器人关节驱动与控制实验 电机选型与驱动： 根据机器人关节的负载和运动要求，选择合适的电机（如伺服电机、步进电机）。 多自由度关节的协同控制： 学习如何对多个关节进行协调控制，实现复杂的机器人运动轨迹。 力反馈与力控制： 介绍力和触觉在机器人中的作用，并演示实现简单的力控制。 电力电子在新能源汽车中的应用实验（可选/拓展） 电动汽车电机驱动控制器仿真： 模拟电动汽车的电机驱动控制器，如DC-DC变换器、DC-AC逆变器等。 电池管理系统（BMS）基本原理： 介绍BMS在电池充放电管理、状态监测中的作用。 能量回馈制动仿真： 模拟电动汽车在制动过程中将动能转换为电能回馈给电池的能量回馈过程。 教学方法与实验特色： 理论与实践紧密结合： 每个实验项目都从清晰的理论背景入手，详细阐述实验目的、原理、电路原理图、元器件清单，并通过步骤化的操作指导，确保读者能够顺利完成实验。 注重问题分析与解决： 实验报告要求包含实验结果的分析、误差分析、以及对实验过程中遇到的问题进行深入探讨，培养读者独立解决工程问题的能力。 仿真与实物实验同步： 大部分实验项目都提供了仿真模型，读者可以先通过仿真验证设计思路和算法效果，再进行实物搭建，大大降低了实验风险，提高了实验效率。 模块化与可扩展性： 实验项目设计具有一定的模块化和可扩展性，读者可以根据自身需求和能力，进行进一步的改进和创新。 丰富的图示与波形分析： 书中配有大量的电路图、实验波形图、以及详细的波形解释，帮助读者直观理解复杂的现象。 强调工程实践能力： 实验项目覆盖了从器件特性测试到复杂系统集成的全过程，旨在培养读者扎实的理论基础、熟练的实验操作技能和敏锐的工程直觉。 本书的编写团队由一批在电力电子和运动控制领域具有深厚理论功底和丰富工程实践经验的专家组成。我们致力于将最新的技术发展和最前沿的研究成果融入实验教程中，力求为读者提供一本具有前瞻性、指导性和实用性的教材。通过本教程的学习，我们期望读者能够建立起系统性的知识框架，掌握电力电子变换器和运动控制系统的设计、实现与调试能力，为未来在相关领域的研究与工作打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本教材的封面设计简直是一股清流，那种深邃的蓝色调搭配上简洁的白色字体，立刻就能感受到它蕴含的专业气息。我刚拿到手的时候，光是翻阅目录就觉得非常充实，内容覆盖的广度和深度都超出了我的预期。特别是对于那些刚刚接触电力电子和运动控制领域的学生来说，这本书无疑是一座宝库。它不仅仅是理论知识的堆砌，更注重将复杂的概念通过清晰的图示和详尽的步骤进行拆解，让抽象的原理变得触手可及。我特别欣赏作者在章节安排上的匠心独运，逻辑衔接得天衣无缝，从基础的半导体器件原理，到复杂的闭环控制系统设计，每一步的学习都像是在铺设一条坚实的路基，为后续更高级的学习打下了坚实的基础。那种一步一个脚印、循序渐进的教学风格，极大地增强了我的学习信心，让我觉得即便是面对高难度的实验项目，也能够胸有成竹地去迎接挑战。

评分☆☆☆☆☆

对于一个偏向理论研究的学者来说，这本书的理论深度同样令人印象深刻。它并没有仅仅停留在工程应用层面，而是深入挖掘了背后支撑这些技术的数学模型和控制理论基础。书中对现代控制理论在运动控制中的应用，如自适应控制、鲁棒控制等前沿概念的介绍，既有足够的严谨性，又保持了较好的可读性。作者在阐述复杂的微分方程和状态空间表达时，总是能巧妙地穿插一些直观的物理意义解释，避免了纯数学推导带来的枯燥和隔阂感。这种将深奥的学术思想与工程实践紧密编织在一起的写作手法，使得这本书不仅适合本科生用于基础学习，更可以作为研究生进行课题研究时的重要参考资料。

评分☆☆☆☆☆

我个人对教材的“时效性”和“兼容性”比较看重，因为电力电子技术和运动控制领域的技术迭代非常快。这本书显然在编撰时就充分考虑到了这一点。它不仅涵盖了经典的控制算法和成熟的硬件平台，还对当前工业界主流的新型功率器件和主流的嵌入式控制平台进行了介绍和适配。例如，关于基于FPGA和高性能微处理器的实时控制实现部分，内容详实且紧跟技术前沿，这对于培养面向未来的工程师至关重要。它没有固步自封于旧有的标准，而是积极引导读者去关注和掌握未来几年内可能成为行业标配的技术路线，确保了学习成果的长期有效性和实用价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量简直是业界良心，细节之处见真章。内页纸张的质感很好，即使用高亮笔标记也不会出现洇墨的情况，这一点对于需要反复研读的专业书籍来说至关重要。更值得称赞的是，图表的清晰度极高，无论是电路原理图还是波形分析图，线条都锐利分明，标注清晰可辨，这对于需要精确解读图形信息的读者来说，无疑是一大福音。我以前翻阅的很多教材，那些复杂的芯片内部结构图或者系统框图总是模糊不清，费时费力去辨认，而这本教材彻底解决了我的困扰。可以说，在阅读体验上，它已经达到了一个非常高的水准，让人在学习知识的同时，也能享受到一种视觉上的愉悦和舒适。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我手里头的教材不少，但真正能做到理论与实践完美结合的，屈指可数。这本书在这方面做得尤为出色，它简直就是一本“实战宝典”。我最喜欢的是那些紧密围绕实际工程应用的案例分析，它们不是那种空泛的理论推导，而是直接把我们带到了实际的工厂车间或者实验室环境。作者在讲解每一个实验环节时，都非常细致地标注了可能遇到的陷阱和调试的关键点，这种“过来人”的经验分享，比单纯看教科书上的标准流程要管用得多。我曾被一个驱动电路的纹波问题困扰了很久，翻阅到书中关于滤波环节的深入剖析后，茅塞顿开，问题迎刃而解。这种强调动手能力和解决实际问题能力的培养导向，才是高等教育教材真正应该具备的价值所在。