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绪论1

第1章 机电传动系统的动力学基础6

1.1 机电传动系统的运动方程6

1.2 转矩和转动惯量的折算7

1.3 负载机械和电动机的机械特性9

1.4 机电传动系统稳定运行的条件11

习题与思考题12

第2章 常用电力电子开关器件13

2.1 可关断晶闸管的特性和参数13

2.1.1 可关断晶闸管的原理和性能13

2.1.2 可关断晶闸管的门极驱动电路17

2.2 功率晶体管的性能和应用18

2.2.1 功率晶体管的特性和参数18

2.2.2 功率晶体管的驱动21

2.3 功率场效应管的性能和应用23

2.3.1 功率场效应管的特性和参数23

2.3.2 功率场效应管的驱动27

2.4 绝缘栅双极型晶体管的性能和应用29

2.4.1 绝缘栅双极型晶体管的特性和参数29

2.4.2 绝缘栅双极型晶体管的驱动32

2.5 智能功率模块的性能和应用35

2.5.1 智能功率模块的结构35

2.5.2 智能功率模块的自保护特性41

2.5.3 智能功率模块的应用43

习题与思考题45

第3章 C8051单片机对电动机控制的支持46

3.1 C8051F05/15单片机的特点46

3.2 C8051单片机的组成49

3.2.1 C8051单片机的结构49

3.2.2 中断系统53

3.2.3 定时器／计数器56

3.3 C8051用于控制电动机时的输入／输出端口设置61

3.4 电动机控制中A/D转换在C8051中的实现65

3.5 电动机控制中PWM和测频在C8051中的实现70

3.6 C8051与5V电动机控制系统的接口方法80

习题与思考题81

第4章 数字PID控制器与数字滤波83

4.1 模拟PID控制原理83

4.2 数字PID控制算法85

4.2.1 位置式PID控制算法85

4.2.2 增量式PID控制算法86

4.2.3 数字PID控制算法子程序87

4.3 数字PID的改进算法94

4.3.1 对积分作用的改进94

4.3.2 对微分作用的改进96

4.4 数字PID控制器参数的选择方法和采样周期的选择98

4.4.1 参数的选择方法98

4.4.2 采样周期的选择100

4.5 数字滤波技术101

4.5.1 算术平均值法102

4.5.2 移动平均滤波法102

4.5.3 防脉冲干扰平均值法105

4.5.4 数字低通滤波法107

习题与思考题110

第5章 位移、角度、转速检测传感器111

5.1 光栅位移检测传感器111

5.1.1 光栅传感器的特点和分类111

5.1.2 光栅位移传感器的组成113

5.1.3 光栅位移传感器的工作原理114

5.1.4 光栅细分技术117

5.1.5 光栅位移传感器与单片机的接口119

5.2 光电编码盘角度检测传感器121

5.2.1 绝对式光电编码盘121

5.2.2 增量式光电编码盘124

5.2.3 光电编码盘与单片机的接口126

5.3 直流测速发电机128

5.3.1 直流测速发电机的工作原理128

5.3.2 影响直流测速发电机输出特性的因素及对策129

5.3.3 直流测速发电机与单片机的接口132

习题与思考题133

第6章 直流电动机调速系统134

6.1 直流电动机电枢的PWM调压调速原理134

6.2 直流电动机的不可逆PWM系统137

6.2.1 无制动的不可逆PWM系统137

6.2.2 有制动的不可逆PWM系统139

6.3 直流电动机双极性驱动可逆PWM系统141

6.3.1 双极性驱动可逆PWM系统的控制原理141

6.3.2 采用专用直流电动机驱动芯片LMD18200实现双极性控制143

6.4 直流电动机单极性驱动可逆PWM系统146

6.4.1 受限单极性驱动可逆PWM系统的控制原理146

6.4.2 受限倍频单极性驱动可逆PWM系统的控制原理147

6.4.3 用单片机实现受限单极性控制148

6.5 小功率直流伺服系统149

6.5.1 LM629的功能和工作原理149

6.5.2 LM629的指令150

6.5.3 LM629的应用154

习题与思考题155

第7章 交流异步电动机变频调速系统156

7.1 交流异步电动机变频调速原理156

7.1.1 交流异步电动机调速原理156

7.1.2 主电路和逆变电路工作原理157

7.2 变频与变压160

7.2.1 问题的提出160

7.2.2 变频与变压的实现——SPWM调制波161

7.2.3 载波频率的选择165

7.3 变频后的机械特性及其补偿166

7.3.1 变频后的机械特性166

7.3.2 U/f转矩补偿法167

7.4 SPWM波发生器SA4828芯片168

7.4.1 SA4828的工作原理168

7.4.2 SA4828的编程170

7.5 单片机控制交流异步电动机变频调速应用举例174

7.5.1 硬件接口电路174

7.5.2 编程举例175

习题与思考题182

第8章 步进电动机的单片机控制183

8.1 步进电动机的结构和工作原理183

8.1.1 步进电动机的分类与结构183

8.1.2 反应式步进电动机的工作原理187

8.1.3 二相混合式步进电动机的工作原理192

8.2 步进电动机的特性193

8.2.1 步进电动机的振荡、失步及解决方法193

8.2.2 步进电动机的矩角特性195

8.2.3 步进电动机的矩频特性197

8.3 步进电动机的驱动198

8.3.1 单电压驱动198

8.3.2 双电压驱动198

8.3.3 斩波驱动200

8.3.4 细分驱动201

8.3.5 集成电路驱动203

8.3.6 双极性驱动204

8.4 步进电动机的单片机控制207

8.4.1 脉冲分配207

8.4.2 速度控制210

8.5 步进电动机的运行控制211

8.5.1 位置控制211

8.5.2 加、减速控制214

习题与思考题219

第9章 无刷直流电动机的原理及单片机控制221

9.1 无刷直流电动机的结构和原理221

9.1.1 无刷直流电动机的结构221

9.1.2 位置传感器222

9.1.3 无刷直流电动机的工作原理226

9.2 无刷直流电动机的驱动229

9.2.1 三相无刷直流电动机全桥驱动的连接方式229

9.2.2 无刷直流电动机的PWM控制方式231

9.2.3 正反转234

9.3 无刷直流电动机的单片机控制237

9.3.1 有位置传感器无刷直流电动机的单片机控制237

9.3.2 无位置传感器无刷直流电动机的单片机控制243

习题与思考题251

第10章 交流永磁同步伺服电动机的磁场定向矢量控制252

10.1 矢量控制技术252

10.1.1 矢量控制的基本思想252

10.1.2 矢量控制的坐标变换253

10.2 电压空间矢量SVPWM技术259

10.2.1 电压矢量与磁链矢量的关系259

10.2.2 基本电压空间矢量260

10.2.3 链轨迹的控制262

10.2.4 t1、t2、t0的计算和扇区号的确定263

10.3 转子磁场定向矢量控制265

10.4 用单片机实现交流永磁同步伺服电动机的磁场定向矢量控制266

10.4.1 交流伺服控制芯片的功能266

10.4.2 应用举例278

习题与思考题290

第11章 开关磁阻电动机的单片机控制291

11.1 开关磁阻电动机的结构、工作原理和特点291

11.2 开关磁阻电动机的功率驱动电路294

11.3 开关磁阻电动机的线性模式分析296

11.3.1 开关磁阻电动机理想的相电感线性分析296

11.3.2 开关磁阻电动机转矩的定性分析297

11.4 开关磁阻电动机的控制方法298

11.5 开关磁阻电动机的单片机控制及编程例子302

习题与思考题312

参考文献313