本書系統(tǒng)、全面地介紹了異步電動機變頻調(diào)速控制理論與相關(guān)技術(shù)，主要內(nèi)容包括異步電動機變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢；基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動機變頻調(diào)速控制技術(shù)；異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型；基于異步電動機動態(tài)數(shù)學模型的矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)；采用現(xiàn)代控制理論與方法的異步電動機變頻調(diào)速新型控制策略。
本書可供從事交流調(diào)速控制、電力電子相關(guān)科研工作人員及高等院校電氣自動化專業(yè)的研究生閱讀，也可以作為科研院所、廠礦企業(yè)中從事電氣傳動領(lǐng)域工作的工程技術(shù)人員的參考用書。
適讀人群 ：從事交流調(diào)速控制、電力電子相關(guān)科研工作人員及高等院校電氣自動化專業(yè)的研究生
本書的編寫遵循了深入淺出、循序漸進及理論聯(lián)系實際的原則，編寫過程中以控制理論、控制方法為主線貫穿始終。
前 言
電動機作為機電能量轉(zhuǎn)換的重要途徑，一直以來都為現(xiàn)代社會的發(fā)展起著巨大的推動作用，交流電動機尤其是交流異步電動機無疑是其中最重要的應(yīng)用類型，尤其是隨著電力電子技術(shù)、計算機控制技術(shù)和矢量控制策略的快速發(fā)展，以高性能變頻調(diào)速技術(shù)驅(qū)動的異步電動機有了更為廣闊的應(yīng)用空間。進入21世紀以來，交流調(diào)速技術(shù)繼續(xù)向縱深方向發(fā)展，本書主要針對異步電動機變頻調(diào)速技術(shù)的新發(fā)展和新方向而編著。
異步電動機本身具有顯著的非線性和強耦合特征，而面向異步電動機的交流變頻調(diào)速技術(shù)則融合了電力電子學、電機學、微電子學、計算機科學、控制科學等多種學科于一體，對研究人員有著較高的專業(yè)基礎(chǔ)要求。本書的編寫立足于對異步電動機變頻控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計，基于異步電動機的數(shù)學模型，由淺入深地對現(xiàn)代異步電動機交流變頻調(diào)速系統(tǒng)相關(guān)的主要控制技術(shù)及其算法改進展開討論。本書具有前沿性和先進性，題材主要來源于實踐工作，融入了作者多方面的研究成果和研究內(nèi)容，可供從事交流調(diào)速控制、電力電子相關(guān)科研工作人員及高等院校電氣自動化專業(yè)的研究生閱讀，也可以作為科研院所、廠礦企業(yè)中從事電氣傳動領(lǐng)域工作的工程技術(shù)人員的參考用書。
本書的編寫遵循了深入淺出、循序漸進及理論聯(lián)系實際的原則，編寫過程中以控制理論、控制方法為主線貫穿始終。全書共分為6章，其中4～6章為本書的重點。第1章作為緒論主要介紹目前變頻調(diào)速技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢；第2章介紹了以異步電動機穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型為基礎(chǔ)的變頻調(diào)速技術(shù)；第3章介紹了異步電動機在各種坐標系下的動態(tài)數(shù)學模型及其變換過程；第4、5章分別討論了基于異步電動機動態(tài)數(shù)學模型的矢量控制技術(shù)和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)；第6章重點對改善異步電動機變頻調(diào)速性能的幾種先進控制策略進行了闡述和探討。
本書由北京科技大學高效軋制國家工程研究中心博士、副研究員張勇軍編著。北京科技大學郝春輝老師、博士研究生苗磊、肖雄，碩士研究生汪偉、田亞卓、宋憲、李林林等參加了本書的整理、校對、錄入及編輯工作；本書由北京科技大學李華德教授負責全書的統(tǒng)一規(guī)劃、審查和補充。在此一并表示感謝。
由于作者水平有限，在編寫過程中難免出現(xiàn)缺點、錯誤及不當之處，敬請廣大讀者批評指正，并給予諒解。
作 者
《電氣工程新技術(shù)叢書》編委會名單
出版說明
前言
第1章 緒論 1
1.1 電動機調(diào)速技術(shù)概況 1
1.2 變頻調(diào)速控制技術(shù)的現(xiàn)狀 5
1.3 變頻調(diào)速控制技術(shù)的發(fā)展趨勢 8
第2章 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動機變頻調(diào)速技術(shù) 12
2.1 電壓—頻率協(xié)調(diào)控制方式 12
2.2 轉(zhuǎn)差頻率控制方式 16
2.3 電壓源型變頻調(diào)速系統(tǒng) 19
2.3.1 轉(zhuǎn)速開環(huán)的恒壓頻比變頻控制技術(shù) 19
2.3.2 轉(zhuǎn)速閉環(huán)的轉(zhuǎn)差頻率控制技術(shù) 21
2.4 電流源型恒壓頻比變頻調(diào)速系統(tǒng) 23
2.4.1 轉(zhuǎn)速開環(huán)的恒壓頻比變頻控制技術(shù) 23
2.4.2 轉(zhuǎn)速閉環(huán)的轉(zhuǎn)差頻率控制技術(shù) 24
第3章 異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型 26
3.1 坐標系與空間矢量概念 26
3.2 三相靜止坐標系上的數(shù)學模型 27
3.3 坐標變換及變換矩陣 32
3.4 二相靜止坐標系上的數(shù)學模型 42
3.5 任意二相旋轉(zhuǎn)坐標系上的數(shù)學模型 47
3.6 二相同步旋轉(zhuǎn)坐標系上的數(shù)學模型 49
3.7 任意二相坐標系上的狀態(tài)方程 50
第4章 基于動態(tài)數(shù)學模型的矢量控制技術(shù) 53
4.1 矢量控制的基本概念 53
4.1.1 電動機控制統(tǒng)一理論 53
4.1.2 矢量控制基本思想 55
4.2 磁場定向和矢量控制技術(shù)構(gòu)成 57
4.2.1 按轉(zhuǎn)子磁場定向的異步電動機矢量控制技術(shù) 57
4.2.2 異步電動機其他磁場定向方法 60
4.3 轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器 62
4.3.1 計算轉(zhuǎn)子磁鏈的電流模型法 63
4.3.2 計算轉(zhuǎn)子磁鏈的電壓模型法 64
4.4 異步電動機矢量控制系統(tǒng) 65
4.4.1 具有轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)異步電動機直接矢量控制系統(tǒng) 65
4.4.2 轉(zhuǎn)差型異步電動機間接矢量控制系統(tǒng) 68
第5章 基于動態(tài)數(shù)學模型的直接自控制與直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù) 70
5.1 直接轉(zhuǎn)矩控制原理 70
5.1.1 直接轉(zhuǎn)矩控制的基本思想 70
5.1.2 電動機定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩控制原理 72
5.2 DSC系統(tǒng) 79
5.2.1 DSC系統(tǒng)的基本組成 79
5.2.2 在低速范圍內(nèi)DSC系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制與調(diào)節(jié)方法 88
5.2.3 在弱磁范圍內(nèi)DSC系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制及恒功率調(diào)節(jié) 94
5.3 DTC系統(tǒng) 98
5.3.1 DTC系統(tǒng)的磁鏈控制 98
5.3.2 DTC系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制 99
5.3.3 DTC系統(tǒng)的構(gòu)成 101
第6章 異步電動機變頻調(diào)速先進控制策略 103
6.1 異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)先進控制策略綜述 103
6.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)的逆系統(tǒng)控制方法 107
6.2.1 逆系統(tǒng)控制方法的理論基礎(chǔ) 107
6.2.2 異步電動機動態(tài)模型的可逆性及其逆系統(tǒng) 109
6.2.3 閉環(huán)控制器的設(shè)計 112
6.3 面向高壓大功率系統(tǒng)的定子磁鏈軌跡控制 113
6.3.1 定子磁鏈軌跡控制的產(chǎn)生背景 113
6.3.2 同步對稱優(yōu)化PWM技術(shù) 115
6.3.3 定子磁鏈軌跡控制原理與構(gòu)成 117
6.3.4 定子磁鏈軌跡控制的閉環(huán)系統(tǒng) 121
6.4 變頻調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)模控制技術(shù) 125
6.4.1 內(nèi)模控制的基本原理和特點 125
6.4.2 定子電流的內(nèi)模解耦控制 127
6.4.3 二自由度內(nèi)模控制策略 128
6.4.4 變頻調(diào)速系統(tǒng)的二自由度內(nèi)模控制方法 130
6.5 異步電動機廣義預(yù)測控制技術(shù) 132
6.5.1 廣義預(yù)測控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 133
6.5.2 廣義預(yù)測控制律 134
6.5.3 基于廣義預(yù)測控制的直接轉(zhuǎn)矩控制 137
6.6 智能控制方法在變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 140
6.6.1 電動機的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參考自適應(yīng)控制方法 140
6.6.2 電動機模糊控制方法 143
6.6.3 電動機的自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法 147
參考文獻 151
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