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第1章 变频调速引言1

1.1　调速系统指标1

1.1.1　调速系统的静态调速指标1

1.1.2　调速系统的动态调速指标2

1.2　调速系统分类4

1.2.1　按驱动电动机类型分类4

1.2.2　按应用领域分类4

1.2.3　按调速方式分类5

1.3　交流调速系统分类6

1.4　变频调速概述7

1.5　典型工艺控制系统概述9

参考文献11

第2章 数字控制基础12

2.1　模拟控制和数字控制12

2.2　离散和采样12

2.3　变量和参数的相对值14

2.4　连续变量的量化16

2.5　电压、电流等模拟信号的量化17

2.5.1　瞬时值法17

2.5.2　平均值法18

2.6　脉冲频率信号的量化（f/D变换）22

2.7　常用数字控制单元24

2.7.1　常用数字调节器25

2.7.2　数字斜坡给定（数字给定积分）28

2.8　开环前馈补偿32

2.9　处理器和现场可编程门阵列33

2.9.1　常用处理器33

2.9.2　现场可编程门阵列35

参考文献36

第3章 调速系统中的信号检测37

3.1 电压和电流检测37

3.1.1　取样电阻直接检测法37

3.1.2　隔离放大器38

3.1.3　交流互感器39

3.1.4　霍尔传感器41

3.1.5　基于∑/△变换的电压、电流检测器43

3.2　转速和位置测量44

3.2.1　测速发电机44

3.2.2　编码器44

3.2.3　旋转变压器47

参考文献48

第4章 变频调速用变频器49

4.1　基于晶闸管移相控制的变频器49

4.1.1　电源自然换相的交-交变频器49

4.1.2　负载自然换相的交-直-交电流型变频器58

4.1.3　CC和LCI变频器的应用63

4.1.4　CC/LCI混合变频器64

4.2　基于可关断器件的PWM低压变频器65

4.2.1　PWM变流基础66

4.2.2　交-直-交电压型变频器68

4.2.3　交-直-交电压型变频器的应用75

4.2.4　交-直-交电流型变频器83

4.2.5　矩阵变频器85

4.3　基于可关断器件的PWM中压交-直-交变频器90

4.3.1　中压电压等级问题90

4.3.2　电压型中点钳位三电平变频器91

4.3.3　电压型电容钳位四电平变频器99

4.3.4　电压型H桥级联变频器100

4.3.5　电流型变频器104

4.4　电压型PWM控制策略105

4.4.1　几个名词和概念105

4.4.2　二电平变频器的PWM控制策略106

4.4.3　三电平中点钳位变频器的PWM控制策略123

4.4.4　H桥级联变频器的PWM控制策略132

参考文献133

第5章 高性能交流电动机调速基础135

5.1 电动机统一控制理论135

5.1.1　调速的关键是转矩控制135

5.1.2　统一的电动机转矩公式136

5.2　直流电动机的调速控制137

5.3　交流电动机的调速控制138

5.3.1　标量控制系统139

5.3.2　高性能控制概念141

5.4　坐标系及符号规定143

5.4.1　交流电动机的坐标系144

5.4.2　符号规定144

5.5　交流电动机的空间矢量概念145

5.6　矢量的坐标变换148

5.7　三相交流电流控制150

5.8　三相PWM整流的控制153

5.9　高性能调速系统中电动机的加、减速和正、反转155

参考文献156

第6章 异步电动机矢量控制系统157

6.1　选取基准矢量157

6.2　异步电动机的转矩和磁链158

6.3　异步电动机的模型162

6.3.1 电压模型163

6.3.2　电流模型168

6.3.3　电压模型和电流模型的合成172

6.4　异步电动机矢量控制系统框图175

6.5　异步电动机参数的估算和测量176

6.6　无转速传感器矢量控制系统180

参考文献183

第7章 异步电动机直接转矩控制系统185

7.1　选取和计算基准矢量185

7.2　DTC的磁链控制187

7.3　DTC的转矩控制188

7.4　DTC系统框图190

7.5　DTC与矢量控制VC的比较191

参考文献192

第8章 异步电动机定子磁链轨迹控制194

8.1　问题的提出194

8.2　同步对称优化PWM的应用196

8.3　定子磁链轨迹控制198

8.4　基于SFTC的闭环调速系统202

8.5　SFTC与常规矢量控制及直接转矩控制的比较206

参考文献207

第9章 同步电动机矢量控制系统208

9.1　引言208

9.1.1　调速同步电动机208

9.1.2　同步电动机的它控变频与自控变频211

9.2　永磁同步电动机矢量控制系统211

9.3　励磁同步电动机矢量控制系统214

9.3.1　励磁同步电动机矢量控制系统的特点214

9.3.2　励磁同步电动机矢量控制原理214

9.3.3　励磁同步电动机的电动机模型217

9.3.4　励磁同步电动机功率因数控制223

9.3.5　励磁同步电动机转子位置角λ测量224

9.3.6　磁链闭环及弱磁控制225

9.3.7　两个动态问题227

参考文献228

第10章 矢量控制系统的解耦与调节器参数工程计算230

10.1　典型控制系统的调节器设计231

10.1.1　典型Ⅰ型系统231

10.1.2　典型Ⅱ型系统232

10.1.3　调节对象传递函数的近似处理233

10.1.4　典型系统调节器设计234

10.2　异步电动机矢量控制系统的解耦与调节器设计235

10.2.1 三相交流电流控制块236

10.2.2　转速控制块239

10.2.3　磁链控制块241

10.3　励磁同步电动机矢量控制系统的解耦与调节器设计243

10.3.1　三相交流电流控制块和转速控制块243

10.3.2　直流励磁电流控制块244

10.3.3　磁链控制块246

参考文献248

第11章 典型工艺控制系统及环节249

11.1　风机和泵类节能调速系统249

11.1.1　旁路变频器250

11.1.2　越过暂时失电功能251

11.1.3　转速跟踪起动252

11.1.4　效率优化控制252

11.1.5　工艺闭环控制253

11.2　基础调速系统254

11.3　工艺调速的典型转速控制系统256

11.3.1　一般调速系统256

11.3.2　稳速系统256

11.3.3　宽调速系统256

11.3.4　频繁加减速、正反转系统257

11.3.5　提升系统260

11.3.6　抗负载扰动系统261

11.3.7　多质量系统264

11.4　多电动机转速控制系统269

11.4.1　有转速静差系统269

11.4.2　多单元协调控制系统271

11.4.3　有机械联系的多电动机主从控制系统274

11.4.4　大型轧机的单辊传动系统282

11.5　张力控制系统283

11.5.1　张力控制系统分类283

11.5.2　通过转矩给定控制张力系统的单动、联动和断带（线）保护284

11.5.3　卷取和开卷机的间接张力控制系统286

11.5.4　直接张力控制系统291

11.5.5　间接张力控制系统的弹性振荡及抑制294

11.6　位置控制系统297

11.6.1　单电动机位置控制系统297

11.6.2　多电动机角同步控制系统299

参考文献300