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第1章 基本概念3

1.1 电磁变换基本理论3

1.1.1 麦克斯韦方程3

1.1.2 洛仑兹力及电磁转矩4

1.1.3 电磁基本理论在电机中的应用5

1.2 电机设计与结构10

1.2.1 电机设计10

1.2.2 电机结构11

1.2.3 电机运行中的基本概念15

1.3 数学模型及解算19

1.3.1 电机数学模型及其解算历程19

1.3.2 电机模型解算方法20

1.3.3 电机系统综合数学模型23

1.4 可控电源-电机的发展24

1.4.1 可控电源-电机的特点24

1.4.2 可控电源-电机的应用25

思考题26

第2章 电机设计27

2.1 常规电机设计原则27

2.1.1 常规电机设计流程27

2.1.2 常规设计特点及其用于可控电源-电机设计的局限性28

2.2 可控电源-电机设计策略29

2.2.1 选取最大效率和功率因数29

2.2.2 转子槽形优化29

2.2.3 取消定转子槽数匹配的限制29

2.3 尺寸公式及输出函数30

2.3.1 定子设计公式的推导30

2.3.2 转子尺寸公式的推导33

2.3.3 自适应设计模型的设计流程34

2.3.4 自适应模型的特点35

2.4 转子槽形设计35

2.4.1 常规电机设计对转子槽数选择的考虑36

2.4.2 常规电机设计对转子槽形选择的考虑37

2.4.3 常规电机转子槽设计的矛盾38

2.4.4 电机转子槽设计概念38

2.4.5 转子槽形分析40

2.4.6 槽数变化分析41

2.5 可控电源-电机设计软件编程44

2.5.1 面向对象的编程技术44

2.5.2 数据库的建立45

2.5.3 软件主要功能46

2.5.4 界面设计46

思考题48

第3章 可控电源49

3.1 功率半导体器件及特性49

3.1.1 半导体材料导电性能及PN结49

3.1.2 功率晶体管结构原理与特性参数52

3.1.3 晶闸管结构原理与特性参数56

3.2 功率变换电源主回路拓扑58

3.2.1 Buck电路58

3.2.2 Boost电路60

3.2.3 Buck-Boost电路61

3.2.4 Cuk电路62

3.2.5 基本拓扑中的基本单元62

3.3 脉冲信号控制64

3.3.1 正弦电压脉宽调制64

3.3.2 空间电压矢量脉宽调制67

3.4 可控电源电气设计70

3.4.1 主电路关键器件选型71

3.4.2 开关器件容量的计算及选取72

3.4.3 三相不控整流桥参数计算72

思考题73

第4章 运行分析74

4.1 负载与运行关系74

4.1.1 电机特性曲线与负载关系74

4.1.2 机械特性与控制76

4.1.3 变频器运行方式78

4.2 等效电路分析79

4.2.1 传统恒频条件下异步电机等效电路80

4.2.2 变频条件下异步电机等效电路83

4.3 损耗与效率86

4.3.1 不同运行条件下电机的功率流程86

4.3.2 变频条件下电机铜损耗87

4.3.3 变频条件下电机效率计算以及效率优化88

4.4 可控电源-电机调速节能的典型应用89

4.4.1 风机调速节能原理89

4.4.2 水泵调速节能原理90

4.4.3 压缩机调速应用92

4.5 系统运行评估92

4.5.1 评估原则92

4.5.2 能效匹配专家系统98

4.5.3 评估软件101

思考题105

第5章 过渡过程106

5.1 三相电机动态数学描述106

5.1.1 物理模型106

5.1.2 数学模型106

5.2 坐标系统及标幺值108

5.2.1 坐标系统108

5.2.2 标幺值110

5.3 动态等效电路112

5.3.1 动态数学模型112

5.3.2 不同坐标系下的等效电路115

5.4 典型过渡过程分析117

5.4.1 起动过程的分析117

5.4.2 调速与负载变化过渡过程的分析119

5.4.3 三相突然短路过渡过程的分析124

5.5 动态过程虚拟试验平台126

思考题129

第6章 场域分析130

6.1 电机电磁场分析130

6.1.1 电机内电磁场问题130

6.1.2 研究电机内电磁场问题的方法131

6.2 电机电磁场理论基础133

6.2.1 电磁场矢量运算133

6.2.2 矢量的微积分135

6.2.3 麦克斯韦方程136

6.2.4 边界条件138

6.3 电磁场的数值解法140

6.3.1 数学建模140

6.3.2 求解区域的确定141

6.3.3 有限元分析143

6.3.4 剖分与插值145

6.4 场路结合分析方法147

6.4.1 闭口槽转子潜水泵算例147

6.4.2 大型电机场路分析算例151

思考题153

参考文献341