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何超 著

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• 驱动技术
• 电气工程
• 节能技术
• 控制系统

店铺： 广影图书专营店

出版社： 北京航天航空大学出版社

ISBN：9787810778732

商品编码：29758683389

包装：平装

出版时间：2006-08-01

基本信息

书名:交流变频调速技术

定价：28.00元

售价：20.4元,便宜7.6元,折扣72

作者:何超

出版社：北京航天航空大学出版社

出版日期：2006-08-01

ISBN：9787810778732

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.359kg

编辑推荐

内容提要

交流电动机变频调速技术是在近几十年来迅猛发展起来的电力拖动先进技术，其应用领域十分广泛。为了适应科技的发展，将先进技术推广到生产实践中去，交流变频调速技术已成为应用型本科、高职高专电类专业的必修或选修课程。
全书分八章，依次是：变频调速技术概述，常用电力电子器件原理及选择，变频调速原理，变频器的选择，变频调速拖动系统的构建，变频技术应用概述，变频器的安装、维护与调试和变频器的操作实验。
本书在理论上以必需、够用为原则；精心选材，努力贯彻少而精、启发式的教学思想；根据应用型本科和高职高专的教学要求，在降低理论学习难度、增强实践性方面，花费了较大的精力，努力做到理论联系实际，使教材的适用性、实用性更强。全书结构合理、简明扼要，重点突出；文笔通俗流畅，图文并茂。书中还精选了思考题和习题。
本书适用于应用型本科和高职高专电类、自动化类、机电类专业选用，也可供对变频技术感兴趣的工程技术人员参考。

目录

作者介绍

文摘

序言

《电机驱动与控制系统设计》 内容梗概 本书系统地阐述了现代电机驱动与控制系统设计的核心理论、关键技术和工程实践。内容涵盖了从基础的电机原理到先进的控制算法，再到具体的系统硬件选型与软件实现，力求为读者构建一个全面而深入的电机驱动与控制知识体系。本书的编写旨在帮助电气工程、自动化、机械工程等领域的学生、工程师和研究人员，掌握设计、开发和优化各类电机驱动与控制系统的能力，以适应日益增长的工业自动化和智能化需求。 第一部分：电机基础与驱动原理 本部分为读者打下坚实的基础，深入剖析各类常用电机的基本工作原理、结构特点、性能参数及其在不同应用场景下的适用性。 直流电机：详细介绍有刷和无刷直流电机的结构、电磁原理、转矩-转速特性，以及不同励磁方式（他励、并励、串励、复励）的特点。重点讲解直流电机在不同工作状态下的动力学模型，为后续的控制策略奠定理论基础。 交流电机： 同步电机：阐述同步电机的同步原理、结构、同步电压方程，以及其在恒速运行和功率因数调节方面的优势。 感应电机（异步电机）：深入分析感应电机的旋转磁场、转子电流感应、转矩产生机制、转矩-转速特性曲线（包括启动、加速、稳定运行、制动等模式）。详细介绍单相感应电机和三相感应电机的结构差异与工作原理。 特种电机：简要介绍永磁同步电机（PMSM）、开关磁阻电机（SRM）、步进电机等特种电机的基本原理、结构特点和典型应用，为读者拓宽电机领域的视野。 电机驱动基本原理：介绍实现电机运行所需的能量转换和控制方式。对于直流电机，讲解其通过改变电压或电流来控制转速和转矩。对于交流电机，重点介绍产生旋转磁场的原理，为后续的变频调速和矢量控制技术做铺垫。 第二部分：电力电子变换器技术 电力电子变换器是电机驱动系统的“心脏”，负责将电网能量转化为电机所需的电压、电流和频率。本部分详细介绍各类关键的电力电子变换器拓扑及其工作原理。 整流器： 单相与三相整流器：讲解不同类型的整流电路（不可控、半控、全控），如半波、全波、桥式整流电路，以及它们在有功功率和无功功率方面的特性。 有源滤波器与功率因数校正（PFC）：介绍如何通过有源电力电子技术提高整流器的功率因数，减少谐波污染。 直流-直流（DC-DC）变换器： Buck、Boost、Buck-Boost、SEPIC、Cuk等变换器：详细分析这些基本DC-DC变换器的电路结构、工作模式、电压电流关系、效率特性，以及它们在不同应用中的选型原则。 多相DC-DC变换器：探讨其提高功率密度、减小纹波的技术。 直流-交流（DC-AC）变换器（逆变器）： 单相与三相逆变器：介绍电压源型逆变器（VSI）和电流源型逆变器（CSI）的基本拓扑，如半桥、全桥逆变器。 PWM（脉宽调制）技术：深入讲解各种PWM调制策略，如正弦波PWM（SPWM）、三角波PWM、空间矢量PWM（SVPWM）等，分析它们的优缺点、载波比、谐波抑制效果等。 多电平逆变器：介绍NPC（中点箝位）、Flying Capacitor（飞跨电容）、Cascaded（级联）等三电平、五电平等逆变器拓扑，分析其在降低器件电压应力、减小谐波方面的优势。 第三部分：先进电机控制策略 本部分是本书的核心，重点在于如何通过先进的控制算法实现对电机的高精度、高性能控制。 开环控制：简述开环控制的基本概念，及其在简单应用中的局限性。 闭环控制基础： PID控制：详细讲解PID控制算法的原理、参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、临界比例法等），以及在电机速度和位置控制中的应用。 前馈补偿与反馈补偿：介绍如何结合前馈和反馈控制，提高系统的动态响应和稳态精度。 矢量控制（Field-Oriented Control, FOC）： 数学模型：深入剖析感应电机和同步电机的dq坐标系数学模型，揭示转子磁链、定子电流与转矩、磁链之间的关系。 基本原理：讲解如何通过坐标变换将三相交流量转化为两相（dq）直流量，实现对电机磁场和转矩的独立控制。 电流环和磁链环设计：详细介绍基于PLL（锁相环）的磁链观测器，以及PI控制器的设计。 PI参数整定与鲁棒性：探讨如何根据电机参数不确定性，进行PI参数的鲁棒性设计。 直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC）： 基本原理：介绍DTC的核心思想，即直接对电机的转矩和磁链进行估计和控制，无需坐标变换。 滞环比较器与电压矢量选择：讲解基于滞环比较器的转矩和磁链控制器，以及如何根据磁链矢量和转矩误差选择合适的电压矢量。 DTC的优缺点：分析DTC在动态响应、稳速精度、实现复杂度等方面的特点。 其他先进控制策略： 模型预测控制（MPC）：介绍MPC的基本原理，如何利用系统模型预测未来输出并优化控制输入。 自适应控制与模糊逻辑控制：简要介绍这些先进控制方法在应对参数变化和非线性特性方面的应用。 低速大转矩控制与零速检测：针对电机低速和零速运行时控制的难点，介绍相应的控制策略。 第四部分：电机驱动系统设计与实现 本部分将理论与实践相结合，指导读者进行实际的电机驱动系统设计。 系统架构设计： 硬件平台选型： 微控制器（MCU）/数字信号处理器（DSP）/现场可编程门阵列（FPGA）：分析不同微处理器的性能、功耗、接口特性，及其在驱动控制中的适用性。 功率器件选型：详细介绍IGBT、MOSFET、SiC、GaN等功率半导体器件的选型原则，包括耐压、耐流、开关速度、导通压降、散热等。 栅极驱动电路设计：讲解驱动电路的设计要点，如隔离、电平转换、驱动能力、保护功能等。 电流和电压检测电路：介绍霍尔效应传感器、分流电阻、ADC采样等技术，以及检测电路的精度和带宽要求。 滤波器设计：包括输入滤波器、输出滤波器、EMI滤波器等，用于抑制电网波动和开关噪声。 通信接口设计：介绍CAN、RS485、Ethernet等工业通信协议在驱动系统中的应用。 软件开发流程： 嵌入式系统开发环境：介绍IDE、编译器、调试工具等。 底层驱动开发：包括ADC、PWM、定时器、GPIO等外设的配置和驱动。 控制算法移植与优化：将控制算法实现为嵌入式代码，并进行实时性、精度和效率的优化。 系统调试与测试：介绍调试方法，如逻辑分析仪、示波器、在线调试等，以及系统测试的标准。 保护与安全设计： 过流、过压、欠压、过温保护：详细阐述各种保护功能的实现机制。 短路保护、接地故障保护：介绍相应的检测和响应策略。 电磁兼容（EMC）设计：探讨如何通过硬件布局、滤波、屏蔽等措施，减小电磁干扰。 热管理与散热设计： 功率器件散热：介绍散热器、风扇、热管等散热技术的应用。 PCB板热设计：如何合理布局，提高散热效率。 第五部分：典型应用案例分析 本部分通过具体的应用案例，展示电机驱动与控制技术的实际应用价值。 电动汽车（EV）驱动系统：分析永磁同步电机在EV中的应用，包括能量回收、高效率运行、动力分配等。 工业机器人伺服驱动：介绍伺服驱动器在位置精度、速度响应、高动态性能方面的要求，以及相应的控制策略。 新能源发电系统：如风力发电机、光伏逆变器中的电机控制技术。 智能家电与消费电子：如变频空调、洗衣机、无人机等中的电机驱动应用。 附录 电机相关标准与规范 常用数学工具与方法 术语索引 本书通过循序渐进的讲解，深入浅出的阐述，力求让读者不仅理解理论知识，更能掌握实际设计技能。无论是初学者还是有经验的工程师，都能从本书中获得宝贵的知识和启发，从而在电机驱动与控制领域取得更大的成就。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的结构设计表示由衷的赞叹。它不像许多技术手册那样线性推进，而是采用了“螺旋上升”的模式。你可以在前面对基础概念有一个初步认识后，在后续章节中不断地被引入更深层次的优化和改进。例如，在讨论了基本的电流控制后，它紧接着就引入了死区时间补偿的必要性与实现，随后又探讨了如何利用先进的调制策略（如空间矢量调制）来最小化谐波失真。这种设计使得读者在理解一个复杂模块时，总能看到其历史演变和优化方向，从而建立起一个立体的知识网络。书中对自适应控制和鲁棒性的探讨，也显示出作者对长期稳定运行的深刻理解。这本书的价值在于，它不仅告诉你“怎么做”，更让你明白“为什么这样做是最好的”，最终培养出一种对驱动系统性能的深刻洞察力。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我感觉自己仿佛经历了一次对现代工业“心脏”的深度解剖手术。这本书的叙事节奏非常富有张力，它没有那种传统技术书籍的枯燥乏味，反而像是一部充满细节的编年史，记录了变频技术从早期模拟控制向如今高速数字化控制演进的全过程。尤其赞赏它对各种控制策略的对比分析，从传统的V/f控制到更先进的矢量控制（FOC），作者并非简单地罗列公式，而是通过大量的仿真实例和实际波形图，直观地展示了不同策略下的动态响应差异和稳态性能优劣。这对于我们进行系统选型和参数优化至关重要。书中对电流环和速度环的嵌套设计，那种环环相扣的严密性，让我体会到了控制工程的艺术性。它成功地架起了理论研究和车间实际应用之间的鸿沟，使得那些深奥的控制算法不再是象牙塔里的模型，而是可以切实提高生产效率、降低能耗的强大工具。它让我对“精确控制”有了更深层次的理解和追求。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图文结合方式，体现了作者极高的专业素养和对读者体验的关怀。我尤其欣赏它在深入探讨复杂的算法细节时，总能及时地提供一个清晰的上下文回顾和技术背景介绍。这使得即使是初次接触高级变频控制的读者，也不会感到迷失方向。它巧妙地将电磁兼容性（EMC）的考虑融入到驱动器设计的讨论中，这一点在许多同类书籍中常常被忽略，但它却是实际产品可靠性的生命线。书中对散热设计和热管理策略的描述，也极其到位，分析了不同负载模式下器件的温度应力，并给出了具体的工程建议。这种对“产品化”过程的关注，让这本书的价值远超一本纯粹的理论参考书。它像是一位经验丰富的老工程师在手把手地指导你如何从理论走向可靠的工程实践，每一个细节都经过了时间的检验。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙述方式简直是一场思想的马拉松，作者仿佛带着我们穿越了整个电力电子学乃至控制理论的宏伟殿堂。初翻时，我还以为这只是一本关于电机驱动基础的教科书，然而深入阅读后才发现，其视野之广阔，远超我的预期。它不仅仅停留在对交变频率如何影响电机转速进行机械化的描述上，更深入地探讨了如何通过复杂的数学模型来精确地预测和控制这些变化。我印象最深的是其中关于状态空间模型在变频器设计中的应用那几个章节，那种层层递进的逻辑推导，简直像在解开一个精妙的数学谜题，每一步的展开都充满了洞察力。作者对非线性系统的处理手法尤为独到，将那些看似棘手的问题，通过巧妙的变换和近似，变得清晰易懂。对于一个工程实践者而言，这本书提供的不仅仅是理论知识，更是一种解决实际难题的思维框架，它教会我如何“看透”电机背后的物理规律，而不是仅仅停留在“操作”层面。它对拓扑结构和IGBT开关特性的深入分析，也让我对功率器件的极限有了更深的敬畏。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的阅读体验就像是攀登一座知识的高峰，有些路段险峻陡峭，需要极高的专注力。作者在阐述快速傅里叶变换（FFT）在电机故障诊断中的应用那一节，展现了跨学科思维的魅力。他不仅介绍了如何利用FFT来分析频谱，更关键的是，他引导我们去解读这些频谱背后的物理意义——是轴承磨损的特征频率，还是绕组短路的异常谐波？这种将数学工具与实际故障现象紧密联系起来的能力，极大地提升了这本书的实用价值。书中对新型电机，如永磁同步电机（PMSM）的驱动挑战的论述，也紧跟行业前沿。它并没有停留在传统感应电机的主流技术上，而是前瞻性地探讨了高功率密度和高转矩性能所带来的控制难题，以及如何利用先进的观测器技术来应对这些挑战。这是一部需要反复研读、边做边学的佳作。