電力電子技術與運動控製係統綜閤實驗教程(普通高等教育“十二五”規劃教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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周京華 等 著

圖書標籤:

• 電力電子技術
• 運動控製係統
• 實驗教程
• 高等教育
• 教材
• 十二五規劃
• 電氣工程
• 自動化
• 控製工程
• 實踐教學

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齣版社： 水利水電齣版社

ISBN：9787517026143

商品編碼：29692157507

包裝：平裝

齣版時間：2014-10-01

基本信息

書名:電力電子技術與運動控製係統綜閤實驗教程(普通高等教育“十二五”規劃教材)

：18.00元

售價：12.2元,便宜5.8元,摺扣67

作者:周京華 等

齣版社：水利水電齣版社

齣版日期：2014-10-01

ISBN：9787517026143

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

本書重在介紹PWM電力變換器的基本原理、構成及應用。共分6章及1個附錄。章是基礎知識，介紹瞭電力電子技術的基本概念，PWM技術基礎，電力電子器件。第2 章是DC-DC PWM變換器，重點介紹瞭Buck、Boost和Buck/Boost變換器及其在電力拖動係統中的簡單應用。第3章是DC-AC PWM變換器，重點介紹瞭全控器件組成的PWM逆變器及其生成正弦波的原理。第4章是AC-DC變換器，重點介紹瞭PWM整流器。第5章是AC-AC變換器，本章重點介紹瞭交流開關及其應用，並在後半部分介紹瞭交-交變頻器。後，為配閤本書中的例題，以附錄的方式介紹瞭Matlab仿真的基礎知識及在電力電子技術中的應用。

目錄

前言章 緒論 1.1 《電力電子技術》課程特點與基本要求 1.2 《運動控製係統》課程特點與基本要求 1.3 實驗特點和要求 1.4 實驗預習 1.5 實驗過程及注意事項 1.6 實驗報告的要求第2章 Matlab在電力電子技術及運動控製係統中的應用 2.1 Simulink仿真模塊的操作及使用 2.2 子係統的製作與封裝第3章 電力電子技術與運動控製係統實驗單元 3.1 給定與給定積分單元LY101 3.2 零速封鎖、速度調節器及速度反饋單元LY102 3.3 電流調節器、電流反饋及反嚮器單元LY103 3.4 轉矩和零電流電平檢測及邏輯控製電路單元LY104 3.5 三相脈衝移相觸發單元LY105 3.6 鋸齒波移相觸發單元LY106 3.7 PI調節電容箱單元LY107 3.8 單相交流調壓觸發電路單元LY109 3.9 負載實驗掛箱單元LY112 3.10 電源麵闆單元LY121 3.11 測量儀錶麵闆單元LY122 3.12 兩組可控整流橋單元LY123 3.13 控製電源麵闆單元LY124 3.14 交流變頻麵闆單元LY125第4章 電力電子技術實驗 4.1 全控型電力電子器件特性與驅動電路 4.2 晶閘管鋸齒波同步移相觸發電路 4.3 單相橋式全控整流電路 4.4 三相半波整流電路 4.5 三相橋式全控整流電路 4.6 單相交流調壓電路 4.7 三相逆變電源實驗 4.8 電力電子技術綜閤設計及仿真第5章 直流調速係統實驗 5.1 晶閘管直流調速係統參數和環節特性的測定 5.2 晶閘管直流調速係統主要單元調試 5.3 速度負反饋單閉環晶閘管不可逆直流調速係統 5.4 雙閉環晶閘管不可逆直流調速係統 5.5 邏輯無環流可逆直流調速係統第6章 交流調速係統實驗 6.1 雙閉環三相異步電動機調壓調速係統 6.2 雙閉環三相異步電動機串級調速係統第7章 全數字化調速實驗係統 7.1 三相異步電動機變頻調速係統 7.2 直流PWM可逆調速係統第8章 運動控製係統課程設計 8.1 課程設計題目及設計要求 8.2 課程設計內容 8.3 係統的計算機仿真 8.4 課程設計提交的成果材料第9章 模塊化電力電子技術綜閤實訓平颱 9.1 實訓平颱特點 9.2 電力電子基本模塊 9.3 由基本模塊組成的典型電力電子變換電路 9.4 電力電子技術綜閤實訓設計示例附錄 DS1000E、DS1000D係列示波器初級操作指南參考文獻

作者介紹

文摘

序言

電力電子技術與運動控製係統綜閤實驗教程：深度探索與實踐 本書旨在為從事電力電子技術及運動控製係統相關領域的教學、科研及工程技術人員提供一本係統、深入且極具實踐價值的實驗指導。我們關注的不僅僅是理論知識的傳授，更側重於通過大量的、精心設計的實驗項目，幫助讀者透徹理解電力電子器件的工作原理、拓撲結構及其在各種應用場景下的性能錶現，並進一步掌握如何將這些電力電子技術與現代運動控製算法相結閤，構建穩定、高效、精確的運動控製係統。 核心內容涵蓋： 第一篇：電力電子技術基礎實驗 本篇將引導讀者從最基礎的電力電子器件入手，逐步深入理解其特性、工作方式以及在實際電路中的應用。 功率器件的特性與應用 二極管實驗： 學習二極管的正嚮導通特性、反嚮截止特性、瞬態響應等關鍵參數。通過搭建整流電路，觀察不同負載下的整流波形，理解二極管在功率轉換中的基本作用。 晶閘管（SCR）實驗： 掌握晶閘管的觸發導通、自關斷特性，以及觸發角對輸齣電壓和電流的影響。通過晶閘管調壓電路，直觀感受其在交流電壓控製中的應用，並學習如何控製其導通和關斷。 功率MOSFET與IGBT實驗： 深入研究MOSFET和IGBT的柵極驅動特性、導通損耗、開關損耗以及漏-源（集-射）特性。通過搭建各種斬波電路、逆變電路，觀察開關損耗的産生機製，理解器件選型對係統效率和可靠性的影響。我們將重點關注驅動電路的設計與優化，確保器件的安全可靠工作。 功率二極管與功率晶體管的串並聯應用： 探討在實際應用中，為滿足更高電壓、電流要求時，如何對功率器件進行閤理的串並聯設計，並學習如何實現均流和均壓，分析不均流/均壓可能帶來的問題及解決方法。 基本電力電子變換器實驗 整流器實驗： 單相半波、全波、橋式整流電路： 詳細分析不同整流電路的整流原理、輸齣電壓紋波、平均值以及使用電感、電容濾波的效果。 三相橋式整流電路： 學習三相整流的相位關係，理解其在工業領域廣泛應用的原因。通過實驗觀察三相整流輸齣的平滑性，並分析不同觸發角下輸齣電壓的調節。 有源整流器（APCC）原理及實現： 引入功率因數控製和電流諧波抑製的概念，設計並實現簡單的有源整流電路，通過示波器觀察電流和電壓的波形，體會其相對於無源整流器的優勢。 直流-直流變換器（DC-DC Converter）實驗： Buck變換器： 深入理解降壓變換器的基本工作原理，分析占空比、電感、電容參數對輸齣電壓穩定性和紋波的影響。我們將關注瞬態響應分析，以及不同工作模式（連續導通模式 CCM, 非連續導通模式 DCM）下的特性。 Boost變換器： 學習升壓變換器的原理，理解其如何實現電壓的升高。通過實驗驗證占空比與輸齣電壓的關係，並分析其在能量儲存和釋放過程中的動態特性。 Buck-Boost變換器： 掌握升降壓變換器的原理，分析其輸齣電壓極性與輸入電壓的關係。通過實驗觀察其在不同輸入電壓下的輸齣特性。 SEPIC、Cuk等非隔離型DC-DC變換器： 探索其他具有特殊應用價值的DC-DC拓撲，如SEPIC和Cuk變換器，分析其在單端隔離、低輸齣紋波等方麵的特性。 逆變器（Inverter）實驗： 單相橋式逆變器： 學習SPWM（脈衝寬度調製）等控製策略，生成不同頻率和幅值的交流輸齣。通過實驗觀察輸齣電壓和電流波形，分析諧波含量，並學習濾波器的設計。 三相橋式逆變器： 掌握三相SPWM控製，生成對稱的三相交流電壓。通過實驗觀察三相輸齣電壓的平衡性、幅值和相位關係，並學習其在電機驅動中的基本應用。 多電平逆變器（如NPC、Flying Capacitor）： 介紹和演示多電平逆變器的工作原理，分析其在高壓大功率應用中的優勢，如降低器件電壓應力、減少諧波等。 電力電子係統的建模與仿真 利用MATLAB/Simulink建立模型： 學習如何使用Simulink搭建電力電子電路模型，進行動態仿真。我們將演示如何構建Buck、Boost、逆變器等基本拓撲的仿真模型，並進行參數調整和性能分析。 模型參數的辨識與驗證： 介紹如何從實際電路參數推導齣仿真模型參數，並將仿真結果與實驗結果進行對比驗證，加深對模型準確性的理解。 動態性能分析： 利用仿真工具，快速分析變換器在不同負載變化、參數擾動下的瞬態響應和穩態性能，為實際電路設計提供依據。 第二篇：運動控製係統基礎實驗 本篇將引導讀者從基本的電機模型和控製理論齣發，逐步掌握各類電機及其驅動係統的控製方法。 電機基本特性與驅動 直流電機實驗： 直流電機基本特性麯綫： 測量直流電機在不同勵磁電壓、電樞電壓下的轉速-轉矩特性、電樞電流-轉速特性等，理解其工作原理。 他勵、並勵、串勵直流電機驅動： 學習不同類型直流電機的勵磁方式，並分彆搭建相應的驅動電路，掌握其調速方法（電樞電壓控製、勵磁電壓控製）。 PWM斬波調速實驗： 結閤第一篇的DC-DC變換器知識，設計並實現直流電機的PWM斬波調速係統，分析占空比對轉速和轉矩的影響。 交流電機基礎實驗： 感應電機（異步電機）起動與調速： 學習感應電機的基本結構和工作原理。研究不同起動方法（直接起動、Y-△起動）及其優缺點。探討轉子串電阻調速、定子電壓調速等傳統調速方法。 同步電機基礎： 瞭解同步電機的結構和工作特性，學習其在恒速應用中的優勢。 步進電機： 掌握步進電機的步進原理，學習不同步進模式（全步、半步、微步）的驅動方式，並進行步進角度精度和步進頻率的測試。 電機位置與速度檢測 編碼器原理與應用： 學習增量式編碼器和絕對式編碼器的結構和工作原理。通過實際連接編碼器，讀取電機位置和速度信息，理解其在閉環控製中的作用。 霍爾傳感器： 瞭解霍爾傳感器在無刷直流電機（BLDC）換相中的應用，學習其信號的産生和判讀。 測速發電機： 學習測速發電機的原理，通過其輸齣電壓與轉速的對應關係，實現電機的速度測量。 運動控製算法實現 PID控製器設計與實現： 理論分析： 深入理解PID控製的比例、積分、微分環節的作用，以及參數整定方法（如Ziegler-Nichols法、手動整定法）。 仿真實現： 在Simulink中搭建PID控製器模型，並與電機模型進行仿真，觀察其對係統動態性能的影響。 硬件實現： 在微控製器（MCU）或DSP平颱上，實現PID算法，並將其應用於直流電機、步進電機等的速度和位置控製。 模糊控製與自適應控製初步： 模糊控製： 介紹模糊邏輯控製器的基本結構，學習如何設計模糊規則和模糊隸屬度函數。通過實驗，比較模糊控製與PID控製在非綫性係統上的性能差異。 自適應控製： 簡要介紹自適應控製的基本思想，如參數自適應、模型參考自適應控製等，為讀者提供進一步學習的方嚮。 第三篇：電力電子與運動控製係統綜閤實驗 本篇是本書的核心，將前兩篇的知識融會貫通，設計一係列復雜的、貼近實際應用的綜閤實驗項目。 交流電機矢量控製（FOC）實驗 FOC原理剖析： 深入理解Park變換、Clarke變換，以及如何將三相坐標下的電流和電壓變換到同步鏇轉坐標係（d-q坐標係）。 SVPWM（空間矢量脈寬調製）生成： 學習SVPWM的原理，理解其相比SPWM在電壓利用率和諧波抑製方麵的優勢。 硬件平颱搭建： 使用DSP或高性能MCU，結閤功率變換器，實現三相永磁同步電機（PMSM）的FOC控製。 開環與閉環控製： 分彆進行開環速度控製和閉環位置控製，觀察係統響應速度、穩態精度和動態抗擾能力。 參數辨識與整定： 學習如何通過實驗辨識PMSM的電機參數（如電感、電阻），並對FOC控製器進行優化整定。 無刷直流電機（BLDC）驅動與控製實驗 BLDC換相原理： 結閤霍爾傳感器信號，學習BLDC的電子換相過程。 硬件驅動電路設計： 搭建BLDC的三相橋式驅動電路，並設計驅動信號發生器。 速度閉環控製： 實現BLDC的速度閉環控製，並進行調速性能的測試。 方波控製與SVPWM控製： 對比BLDC在方波驅動和SVPWM驅動下的性能差異。 伺服驅動係統設計與實驗 伺服係統構成： 講解伺服驅動係統（包括控製器、功率放大器、伺服電機、反饋裝置）的整體架構。 位置、速度、力矩閉環控製： 實現伺服驅動器對電機的位置、速度和力矩進行精確控製。 高級控製策略： 探索前饋控製、補償控製等高級控製策略在伺服係統中的應用。 不同類型的伺服電機： 介紹永磁同步電機、直流伺服電機等在不同應用場景下的特點。 機器人關節驅動與控製實驗 電機選型與驅動： 根據機器人關節的負載和運動要求，選擇閤適的電機（如伺服電機、步進電機）。 多自由度關節的協同控製： 學習如何對多個關節進行協調控製，實現復雜的機器人運動軌跡。 力反饋與力控製： 介紹力和觸覺在機器人中的作用，並演示實現簡單的力控製。 電力電子在新能源汽車中的應用實驗（可選/拓展） 電動汽車電機驅動控製器仿真： 模擬電動汽車的電機驅動控製器，如DC-DC變換器、DC-AC逆變器等。 電池管理係統（BMS）基本原理： 介紹BMS在電池充放電管理、狀態監測中的作用。 能量迴饋製動仿真： 模擬電動汽車在製動過程中將動能轉換為電能迴饋給電池的能量迴饋過程。 教學方法與實驗特色： 理論與實踐緊密結閤： 每個實驗項目都從清晰的理論背景入手，詳細闡述實驗目的、原理、電路原理圖、元器件清單，並通過步驟化的操作指導，確保讀者能夠順利完成實驗。 注重問題分析與解決： 實驗報告要求包含實驗結果的分析、誤差分析、以及對實驗過程中遇到的問題進行深入探討，培養讀者獨立解決工程問題的能力。 仿真與實物實驗同步： 大部分實驗項目都提供瞭仿真模型，讀者可以先通過仿真驗證設計思路和算法效果，再進行實物搭建，大大降低瞭實驗風險，提高瞭實驗效率。 模塊化與可擴展性： 實驗項目設計具有一定的模塊化和可擴展性，讀者可以根據自身需求和能力，進行進一步的改進和創新。 豐富的圖示與波形分析： 書中配有大量的電路圖、實驗波形圖、以及詳細的波形解釋，幫助讀者直觀理解復雜的現象。 強調工程實踐能力： 實驗項目覆蓋瞭從器件特性測試到復雜係統集成的全過程，旨在培養讀者紮實的理論基礎、熟練的實驗操作技能和敏銳的工程直覺。 本書的編寫團隊由一批在電力電子和運動控製領域具有深厚理論功底和豐富工程實踐經驗的專傢組成。我們緻力於將最新的技術發展和最前沿的研究成果融入實驗教程中，力求為讀者提供一本具有前瞻性、指導性和實用性的教材。通過本教程的學習，我們期望讀者能夠建立起係統性的知識框架，掌握電力電子變換器和運動控製係統的設計、實現與調試能力，為未來在相關領域的研究與工作打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我個人對教材的“時效性”和“兼容性”比較看重，因為電力電子技術和運動控製領域的技術迭代非常快。這本書顯然在編撰時就充分考慮到瞭這一點。它不僅涵蓋瞭經典的控製算法和成熟的硬件平颱，還對當前工業界主流的新型功率器件和主流的嵌入式控製平颱進行瞭介紹和適配。例如，關於基於FPGA和高性能微處理器的實時控製實現部分，內容詳實且緊跟技術前沿，這對於培養麵嚮未來的工程師至關重要。它沒有固步自封於舊有的標準，而是積極引導讀者去關注和掌握未來幾年內可能成為行業標配的技術路綫，確保瞭學習成果的長期有效性和實用價值。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我手裏頭的教材不少，但真正能做到理論與實踐完美結閤的，屈指可數。這本書在這方麵做得尤為齣色，它簡直就是一本“實戰寶典”。我最喜歡的是那些緊密圍繞實際工程應用的案例分析，它們不是那種空泛的理論推導，而是直接把我們帶到瞭實際的工廠車間或者實驗室環境。作者在講解每一個實驗環節時，都非常細緻地標注瞭可能遇到的陷阱和調試的關鍵點，這種“過來人”的經驗分享，比單純看教科書上的標準流程要管用得多。我曾被一個驅動電路的紋波問題睏擾瞭很久，翻閱到書中關於濾波環節的深入剖析後，茅塞頓開，問題迎刃而解。這種強調動手能力和解決實際問題能力的培養導嚮，纔是高等教育教材真正應該具備的價值所在。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和印刷質量簡直是業界良心，細節之處見真章。內頁紙張的質感很好，即使用高亮筆標記也不會齣現洇墨的情況，這一點對於需要反復研讀的專業書籍來說至關重要。更值得稱贊的是，圖錶的清晰度極高，無論是電路原理圖還是波形分析圖，綫條都銳利分明，標注清晰可辨，這對於需要精確解讀圖形信息的讀者來說，無疑是一大福音。我以前翻閱的很多教材，那些復雜的芯片內部結構圖或者係統框圖總是模糊不清，費時費力去辨認，而這本教材徹底解決瞭我的睏擾。可以說，在閱讀體驗上，它已經達到瞭一個非常高的水準，讓人在學習知識的同時，也能享受到一種視覺上的愉悅和舒適。

評分☆☆☆☆☆

這本教材的封麵設計簡直是一股清流，那種深邃的藍色調搭配上簡潔的白色字體，立刻就能感受到它蘊含的專業氣息。我剛拿到手的時候，光是翻閱目錄就覺得非常充實，內容覆蓋的廣度和深度都超齣瞭我的預期。特彆是對於那些剛剛接觸電力電子和運動控製領域的學生來說，這本書無疑是一座寶庫。它不僅僅是理論知識的堆砌，更注重將復雜的概念通過清晰的圖示和詳盡的步驟進行拆解，讓抽象的原理變得觸手可及。我特彆欣賞作者在章節安排上的匠心獨運，邏輯銜接得天衣無縫，從基礎的半導體器件原理，到復雜的閉環控製係統設計，每一步的學習都像是在鋪設一條堅實的路基，為後續更高級的學習打下瞭堅實的基礎。那種一步一個腳印、循序漸進的教學風格，極大地增強瞭我的學習信心，讓我覺得即便是麵對高難度的實驗項目，也能夠胸有成竹地去迎接挑戰。

評分☆☆☆☆☆

對於一個偏嚮理論研究的學者來說，這本書的理論深度同樣令人印象深刻。它並沒有僅僅停留在工程應用層麵，而是深入挖掘瞭背後支撐這些技術的數學模型和控製理論基礎。書中對現代控製理論在運動控製中的應用，如自適應控製、魯棒控製等前沿概念的介紹，既有足夠的嚴謹性，又保持瞭較好的可讀性。作者在闡述復雜的微分方程和狀態空間錶達時，總是能巧妙地穿插一些直觀的物理意義解釋，避免瞭純數學推導帶來的枯燥和隔閡感。這種將深奧的學術思想與工程實踐緊密編織在一起的寫作手法，使得這本書不僅適閤本科生用於基礎學習，更可以作為研究生進行課題研究時的重要參考資料。