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：29692189134

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)

定价：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

创新驱动，实践为基：引领新一代电力电子与运动控制技术发展 （本书为“十二五”普通高等教育规划教材，旨在为高等院校相关专业学生提供扎实的理论基础和丰富的实践经验，培养适应未来电力电子与运动控制技术发展需求的高素质人才。） 前言 在国家大力推动经济转型升级、能源结构调整和工业自动化进程的宏观背景下，电力电子技术与运动控制系统作为现代工业的“心脏”与“大脑”，其重要性日益凸显。从新能源的接入与消纳，到智能电网的建设，再到高端制造装备的智能化升级，无不依赖于高效、可靠、精密的电力电子器件和先进的运动控制算法。当前，我国正处于从“制造大国”向“制造强国”转变的关键时期，对具备扎实理论功底和丰富实践能力的复合型人才的需求空前旺盛。 然而，传统的教学模式往往偏重理论灌输，实践环节相对薄弱，导致学生在毕业后难以迅速适应高强度、高难度的工程实践需求。理论知识与实际应用之间存在一定脱节，制约了创新能力的培养和解决复杂工程问题的能力。与此同时，电力电子与运动控制技术本身正经历着深刻的变革，新的拓扑结构、功率器件、控制策略和算法不断涌现，对教学内容和教学方法提出了更高的要求。 为了应对这一挑战，填补理论与实践的鸿沟，我们组织了一批在电力电子与运动控制领域拥有深厚学术造诣和丰富工程经验的专家学者，精心编撰了这本《电力电子技术与运动控制系统综合实验教程》。本书并非一本简单的实验手册，而是将先进的理论知识、前沿的技术动态与典型的工程应用紧密结合，以“学中做，做中学”的理念为指导，旨在为广大师生提供一个系统、全面、富有启发性的学习平台。 本书的编写遵循了“基础性、先进性、实践性、创新性”的原则。在基础性方面，我们系统梳理了电力电子技术和运动控制系统的核心概念、基本原理和关键技术，确保学生能够构建坚实的知识体系。在先进性方面，我们融入了当前学科发展的前沿成果，例如新型功率器件的应用、多电平变换器技术、高性能电机驱动与控制、先进的运动控制器设计等，帮助学生了解行业发展趋势。在实践性方面，本书的灵魂在于其丰富的实验设计。我们精心设计了一系列具有代表性的实验项目，涵盖了从基础的功率变换电路到复杂的电机驱动与控制系统，力求让学生在动手实践中加深对理论知识的理解，掌握实际操作技能，并培养解决实际工程问题的能力。在创新性方面，我们鼓励学生在实验的基础上进行拓展和创新，探索新的解决方案和应用场景，为未来的研发工作奠定基础。 本书内容亮点 一、系统性与前瞻性兼顾的理论框架 本书在理论部分，系统地介绍了电力电子变换器（如AC/DC、DC/DC、DC/AC、AC/AC变换器）的基本结构、工作原理、控制方法以及在不同应用场景下的特性。同时，深入探讨了现代运动控制系统的构成要素，包括电机学、传感器技术、驱动技术、反馈控制理论以及先进的控制算法（如PID控制、矢量控制、直接转矩控制等）。 电力电子部分：详细阐述了功率半导体器件（MOSFET、IGBT、SiC、GaN等）的特性与选型，开关模式、拓扑结构设计、滤波技术、过电压和过电流保护等关键技术。 运动控制部分：聚焦于各类电机（直流电机、同步电机、异步电机、步进电机、伺服电机等）的建模与分析，深入讲解了不同类型电机的控制策略，以及位置、速度、力矩等闭环控制的设计与实现。 二、模块化与递进式的实验设计 本书的实验设计是其核心亮点，遵循了由浅入深、由简到繁的原则，将复杂的系统分解为易于理解和操作的模块。每个实验项目都附带详细的实验目的、实验原理、实验装置、实验步骤、注意事项以及预期结果，确保学生能够清晰地进行操作。 基础电力电子实验：涵盖了二极管整流电路、晶闸管相控整流电路、DC-DC变换器（Buck, Boost, Buck-Boost）、DC-AC逆变器（单相、三相）等基本变换器的搭建与调试，使学生熟悉功率器件的开关特性和电路的稳态与动态响应。 电机驱动与控制实验： 直流电机调速与制动实验：通过改变电枢电压或励磁电流，实现直流电机的不同转速运行，并探索不同制动方式的原理与效果。 步进电机细分驱动与定位实验：学习步进电机的驱动原理，掌握细分技术以提高定位精度，并实现简单的直线或圆周运动控制。 无刷直流电机（BLDC）控制实验：深入理解BLDC电机的换向原理，掌握霍尔传感器和无传感器控制方法，并实现速度闭环控制。 永磁同步电机（PMSM）矢量控制实验：这是本书的重点和难点之一，详细指导学生如何搭建PMSM的硬件平台，实现基于d-q坐标系的矢量控制，获得优良的动态性能和稳态精度。 异步电机变频调速实验：通过搭建简易的变频器，实现异步电机的电压/频率（V/f）控制，并初步接触更先进的闭环矢量控制。 系统集成与应用实验：在掌握了基础的电力电子变换和电机控制技术后，本书引导学生进行更复杂的系统集成。例如，设计一个带有位置反馈的伺服系统，实现精确的轨迹跟踪；或者设计一个基于DSP/FPGA的控制器，实现高性能电机驱动。 三、紧密结合先进的硬件平台与仿真工具 本书鼓励并指导学生使用业界主流的开发平台和工具，以提高实验的效率和仿真精度。 硬件平台：建议采用可配置的模块化实验平台，允许学生自由组合不同的功率器件、控制电路和电机。同时，鼓励使用高性能的微控制器（如STM32系列）、数字信号处理器（DSP）或现场可编程门阵列（FPGA）作为核心控制器，以实现复杂的控制算法。 仿真工具：强调利用MATLAB/Simulink、PLECS、PSIM等仿真软件进行电路设计、算法验证和系统仿真。通过仿真，学生可以预先验证设计方案，降低硬件损坏风险，并深刻理解系统动态行为。 四、强调创新与工程实践能力的培养 本书不仅限于完成既定的实验项目，更注重引导学生进行思考和创新。 实验拓展：每个实验项目都提供了“思考题”和“拓展项目”，鼓励学生对实验进行改进，探索新的控制策略，或者将实验应用于更广泛的领域。 故障诊断与排除：在实验过程中，穿插了常见的故障现象分析与排除方法，培养学生解决实际工程问题的能力。 项目导向：鼓励教师将部分实验设计为综合性项目，让学生团队合作，完成一个完整的系统设计与实现，模拟真实工程开发的流程。 五、融入智能化与绿色化发展趋势 本书积极响应国家在智能化和绿色化能源发展方面的战略需求，将相关技术融入实验内容。 智能化控制：在实验设计中，鼓励引入模糊控制、神经网络等智能控制算法，以提升系统的鲁棒性和自适应性。 新能源应用：部分实验可以拓展到太阳能光伏发电系统的MPPT（最大功率点跟踪）控制、风力发电系统的变桨距控制等，体现电力电子与运动控制在新能源领域的应用。 能效优化：在实验中强调对系统能耗的分析与优化，引导学生关注节能设计，培养绿色环保的设计理念。 本书适用对象 本书适用于高等院校电气工程及其自动化、自动化、测控技术与仪器、机械电子工程等相关专业的本科生、研究生，以及从事电力电子、电机驱动与控制、工业自动化等领域的研究人员和工程师。 结语 电力电子技术与运动控制系统是支撑现代工业发展和社会进步的关键技术。掌握这些技术，不仅需要扎实的理论知识，更需要丰富的实践经验。我们坚信，通过学习和实践本书提供的丰富内容，广大学子一定能够夯实专业基础，提升工程实践能力，为国家在电力电子和运动控制领域的科技创新和产业升级贡献力量。 期待本书能够成为您在电力电子与运动控制领域学习和探索的得力助手，陪伴您走上创新与实践的光辉之路！

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和字体选择，说实话，有点让人提不起精神。行距稍显局促，很多公式和图表的编号看起来有些拥挤，长时间阅读下来，眼睛会比较容易疲劳。尤其是在涉及复杂的交直流变换器和脉冲宽度调制（PWM）的章节，图示的质量如果能再提高一个档次，配上更清晰的波形分析图，学习效果肯定会大大增强。我注意到一些关键概念的解释，虽然逻辑上是通顺的，但总感觉少了一点“点睛之笔”，没有用更生动、更形象的方式去帮助初学者跨越那个理论理解的鸿沟。例如，在讲解磁饱和对逆变器性能的影响时，如果能用一个生活中的类比，哪怕是简单的比喻，也会比直接抛出复杂的数学模型更容易被大脑接受。我期待教材的“可读性”不仅仅体现在文字的准确性上，更重要的是阅读过程中的“顺畅感”和“启发性”，目前看来，这本书更偏向于传统的理工科教辅资料的风格，缺乏一些现代教育学设计上的考量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计，嗯，怎么说呢，挺中规中矩的，标准的教材风格，蓝白相间的配色，给人一种严肃、严谨的感觉。初拿到手里的时候，沉甸甸的，翻开扉页，看到“普通高等教育‘十二五’规划教材”这几个字，心里就踏实了不少，毕竟是国家规划的教材，质量总该有保证。但是，作为一名动手能力比较强的学生，我更关心的是内容上能否真正做到“与时俱进”。我希望这本书里不仅仅是理论的堆砌，更重要的是能提供足够多的、贴近现代工业实际的案例和实验指导。比如，针对现在非常热门的新能源汽车的电机驱动系统，或者是一些高精度工业机器人的控制算法，如果能有深入的分析和实验代码示例，那就太棒了。毕竟，理论学得再好，动手做不出来，那都是空谈。总的来说，第一印象是合格，但距离“惊艳”还有一段距离，期待它在实践环节能给我带来惊喜，否则，这本教材可能就只能躺在书架上落灰了。我希望看到的是那些最新的拓扑结构和控制策略，而不是十年前的标准教案。

评分☆☆☆☆☆

实验部分的指导性，是我最为关注的焦点之一。一本好的教程，必须能够无缝连接理论与实践。我希望看到的是，针对每一个重要的实验项目，教材能给出明确的预期结果、详细的实验步骤、关键的仪器参数设置，以及最重要的——当实验结果与预期不符时，可能的原因排查清单。如果仅仅是提供一个“搭建电路，测量波形”的笼统要求，那么对于经验不足的同学来说，实验课很可能变成一场“碰运气”的煎熬。我特别留意了其中关于数字信号处理器（DSP）编程的部分，这块内容是当前工业控制的核心。如果这本书能提供基于主流DSP芯片（如TI的C2000系列）的汇编或C语言代码模板，并解释其在实时性上的考量，那这本书的价值将立刻提升一个数量级。目前来看，我对这部分的实际详尽程度持保留态度，因为它往往是传统纸质教材最难完全跟进硬件迭代的部分。

评分☆☆☆☆☆

内容深度上，我还在摸索中。对于一个已经有一定电路基础的学生来说，开篇几章的反馈控制理论回顾显得有些冗余，如果能将这部分内容精简，或者将其作为附录，腾出更多篇幅给到高级的、非线性的控制方法，那将是更有效的资源分配。我们真正需要的，是在那些前沿领域，比如磁阻抗的瞬态响应分析，或者是在弱电解质环境下对电机参数进行实时辨识的算法实现。这本书的优势似乎在于构建了一个完整的、传统的电力电子系统框架，从器件到拓扑，覆盖面广，结构严谨。但是，在处理现代电力电子系统普遍面临的“软开关”或“硬开关”优化选择时，似乎讨论得不够深入，更多是停留在原理层面，缺乏针对不同应用场景的性能权衡分析。对于希望深入研究某一个细分领域的学生来说，这本书可能更像一个“总纲”，需要读者自行再去找其他更专业的参考书来补充细节。

评分☆☆☆☆☆

从整体的编撰理念来看，这本书似乎更侧重于“知识的完整性”而非“技能的即时应用性”。它成功地构建了一个电力电子系统从基础理论到系统集成的知识地图，让你知道“有什么”和“应该怎么做”的基本框架。然而，在当前这个快速迭代的技术环境中，知识的“保质期”正在缩短。我希望看到的，是能够激发读者独立解决新问题的能力的思维训练，而不是仅仅记忆既有解决方案的步骤。比如，针对电网谐波抑制，教材是否提供了足够多的、基于模型的预测控制（MPC）的入门案例？或者在电磁兼容性（EMC）设计方面，有没有提供一些工程上的“窍门”或“陷阱”提示？如果能加入更多真实项目中的“黑匣子”问题分析，让读者提前体验到工程实践中的复杂性和模糊性，这本书才算真正完成了对“工程师”的培养，而不仅仅是“理论学习者”的培养任务。目前的观感，它是一本扎实的教科书，但距离成为一本激发创新和解决复杂工程问题的实战手册，可能还需要在后续的修订中加入更多的“火花”。