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内容介绍

《高性能变频调速及其典型控制系统》介绍了变频器、高性能变频调速系统、典型调速系统及控制环节以及其应用时的注意事项。它是笔者在该领域多年工作的体会和总结，其特点是以工程师和教授的双重眼光来看待和认识这项技术，既有原理介绍又有应用。在介绍原理时，强调物理概念，无抽象的矩阵推导；在介绍应用时，把众多工艺要求中的共性问题提炼出来，按照实现这些共性要求的控制方法的不同，归纳出几类典型工艺控制系统，分别予以介绍。 《高性能变频调速及其典型控制系统》可作为从事电气传动自动化技术的工程技术人员及高等院校教师、研究生及学生的参考书，也可作为继续教育培训班的教材。希望通过《高性能变频调速及其典型控制系统》能够帮助工程技术人员提高理论知识水平，帮助在校的初学者了解工业应用。

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精彩书摘

第2章数字控制基础 调速控制分为两大类：模拟控制和数字控制。模拟控制的精度差、特性分散、调试麻烦、标准化困难，它的应用在逐步减少。近年来随着数字技术的发展，数字控制已取代模拟控制，有必要在介绍各种变频器和调速系统之前，先介绍数字控制的一些基础知识。 2.1 模拟控制和数字控制 调速装置的控制系统分为两大类：模拟控制系统和数字控制系统。模拟控制系统基于模拟控制器件，在这类控制系统中，所有控制量的采集（采样）、各功能块之间的信息交换以及它们的计算、控制、输出等功能的执行都是连续的，并行进行的，故又称为连续控制系统。数字控制系统基于数字控制器件，其核心是处理器，在这类控制系统中，一个处理器要完成大量的任务，在一个时间又只能做一件事，所以这些任务必须分时串行执行，把原本是连续的任务间断成每隔一定时间（周期）执行一次，故又称为离散控制。 早期的控制系统都是模拟系统，近年来随着计算机技术的发展，数字控制系统已取代模拟系统。数字系统的特点是： 1）精度高，速度快，存储量大，有较强的计算、调节和逻辑判断功能，可以实现许多过去无法实现的高级复杂的控制方法，获得快速、精密的控制效果； 2）可以设计统一的硬件电路和基础软件，由应用者编写应用软件来满足不同的控制系统的要求，既标准，又灵活，为系统开发、升级提供方便，可靠性高； 3）有较强的诊断、报警、数据处理及数字通信功能，为实现远程控制、集中控制和中央计算机调度管理提供了条件。 两种控制系统的原理、环节和框图基本相同，本书在论述各种调速方法的原理时不特指是模拟还是数字系统，但在介绍调速的实现方法时则以数字系统为主。本章介绍从模拟控制过渡到数字控制的一些共性问题，各类数字控制调速系统的具体问题将在随后的章节中介绍。

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前言 第1章变频调速引言 1.1 调速系统指标 1.1.1 调速系统的静态调速指标 1.1.2 调速系统的动态调速指标 1.2 调速系统分类 1.2.1 按驱动电动机类型分类 1.2.2 按应用领域分类 1.2.3 按调速方式分类 1.3 交流调速系统分类 1.4 变频调速概述 1.5 典型工艺控制系统概述 参考文献 第2章数字控制基础 2.1 模拟控制和数字控制 2.2 离散和采样 2.3 变量和参数的相对值 2.4 连续变量的量化 2.5 电压、电流等模拟信号的量化 2.5.1 瞬时值法 2.5.2 平均值法 2.6 脉冲频率信号的量化（f／D变换） 2.7 常用数字控制单元 2.7.1 常用数字调节器 2.7.2 数字斜坡给定（数字给定积分） 2.8 开环前馈补偿 2.9 处理器和现场可编程门阵列 2.9.1 常用处理器 2.9.2 现场可编程门阵列 参考文献 第3章调速系统中的信号检测 3.1 电压和电流检测 3.1.1 取样电阻直接检测法 3.1.2 隔离放大器 3.1.3 交流互感器 3.1.4 霍尔传感器 3.2 转速和位置测量 3.2.1 测速发电机 3.2.2 编码器 3.2.3 旋转变压器 参考文献 第4章变频调速用变频器 4.1 基于晶闸管移相控制的变频器 4.1.1 电源自然换相的交一交变频器 4.1.2 负载自然换相的交.直一交电流型变频器 4.1.3 CC和LCI变频器的应用 4.1.4 CC／LcI混合变频器 4.2 基于可关断器件的.PWM低压变频器 4.2.1 PWM变流基础 4.2.2 交-直-交电压型变频器 4.2.3 交-直-交电压型变频器的应用 4.2.4 交-直-交电流型变频器 4.2.5 矩阵变频器 4.3 基于可关断器件的.PWM中压交-直-交变频器 4.3.1 中压电压等级问题 4.3.2 电压型中点钳位三电平变频器 4.3.3 电压型电容钳位四电平变频器 4.3.4 电压型H桥级联变频器 4.3.5 电流型变频器 4.4 电压型PWM控制策略 4.4.1 几个名词和概念 4.4.2 二电平变频器的PWM控制策略 4.4.3 三电平中点钳位变频器的PWM控制策略 4.4.4 H桥级联变频器的PWM控制策略 参考文献 第5章高性能交流电动机调速基础 5.1 电动机统一控制理论 5.1.1 调速的关键是转矩控制 5.1.2 统一的电动机转矩公式 5.2 直流电动机的调速控制 5.3 交流电动机的调速控制 5.3.1 标量控制系统 5.3.2 高性能控制概念 5.4 坐标系及符号规定 5.4.1 交流电动机的坐标系 5.4.2 符号规定 5.5 交流电动机的空间矢量概念 5.6 矢量的坐标变换 5.7 三相交流电流控制 5.8 三相PWM整流的控制 5.9 高性能调速系统中电动机的加、减速和正、反转 参考文献 第6章异步电动机矢量控制系统 6.1 选取基准矢量 6.2 异步电动机的转矩和磁链 6.3 异步电动机的模型 6.3.1 电压模型 6.3.2 电流模型 6.3.3 电压模型和电流模型的合成 6.4 异步电动机矢量控制系统框图 6.5 异步电动机参数的估算和测量 6.6 无转速传感器矢量控制系统 参考文献 第7章异步电动机直接转矩控制系统 7.1 选取和计算基准矢量 7.2 DTC的磁链控制 7.3 DTC的转矩控制 7.4 DTC系统框图 7。5DTC与矢量控制VC的比较 参考文献 第8章异步电动机定子磁链轨迹控制 8.1 问题的提出 8.2 同步对称优化PWM的应用 8.3 定子磁链轨迹控制 8.4 基于SFTC的闭环调速系统 8.5 SFTC与常规矢量控制及直接转矩控制的比较 参考文献 第9章同步电动机矢量控制系统 9.1 引言 9.1.1 调速同步电动机 9.1.2 同步电动机的它控变频与自控变频 9.2 永磁同步电动机矢量控制系统 9.3 励磁同步电动机矢量控制系统 9.3.1 励磁同步电动机矢量控制系统的特点 9.3.2 励磁同步电动机矢量控制原理 9.3.3 励磁同步电动机的电动机模型 9.3.4 励磁同步电动机功率因数控制 9.3.5 励磁同步电动机转子位置角A测量 9.3.6 磁链闭环及弱磁控制 9.3.7 两个动态问题 参考文献 第10章矢量控制系统的解耦与调节器参数工程计算 10.1 典型控制系统的调节器设计 10.1.1 典型I型系统 10.1.2 典型Ⅱ型系统 10.1.3 调节对象传递函数的近似处理 10.1.4 典型系统调节器设计 10.2 异步电动机矢量控制系统的解耦与调节器设计 10.2.1 三相交流电流控制块 10.2.2 转速控制块 10.2.3 磁链控制块 10.3 励磁同步电动机矢量控制系统的解耦与调节器设计 10.3.1 三相交流电流控制块和转速控制块 10.3.2 直流励磁电流控制块 10.3.3 磁链控制块 参考文献 第11章典型工艺控制系统及环节 11.1 风机和泵类节能调速系统 11.1.1 旁路变频器 11.1.2 越过暂时失电功能 11.1.3 转速跟踪起动 11.1.4 效率优化控制 11.1.5 工艺闭环控制 11.2 基础调速系统 11.3 工艺调速的典型转速控制系统 11.3.1 一般调速系统 11.3.2 稳速系统 11.3.3 宽调速系统 11.3.4 频繁加减速、正反转系统 11.3.5 提升系统 11.3.6 抗负载扰动系统 11.3.7 多质量系统 11.4 多电动机转速控制系统 11.4.1 有转速静差系统 11.4.2 多单元协调控制系统 11.4.3 有机械联系的多电动机主从控制系统 11.4.4 大型轧机的单辊传动系统 11.5 张力控制系统 11.5.1 张力控制系统分类 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 11.5.3 卷取和开卷机的间接张力控制系统 11.5.4 直接张力控制系统 11.5.5 间接张力控制系统的弹性振荡及抑制 11.6 位置控制系统 11.6.1 单电动机位置控制系统 11.6.2 多电动机角同步控制系统 参考文献

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