電力拖動自動控製係統與MATLAB仿真(高等院校電子信息與電氣學科特色教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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顧春雷，陳中著 著

圖書標籤:

• 電力拖動
• 自動控製
• MATLAB
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• 電力係統
• 控製係統
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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302244882

商品編碼：29710939128

包裝：平裝

齣版時間：2011-04-01

基本信息

書名:電力拖動自動控製係統與MATLAB仿真(高等院校電子信息與電氣學科特色教材)

定價：29.00元

售價：19.7元,便宜9.3元,摺扣67

作者:顧春雷,陳中著

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2011-04-01

ISBN：9787302244882

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頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.400kg

編輯推薦

內容提要

　　本書主要介紹直流和交流調速係統的組成原理和應用，以及調速係統的建模與仿真技術，在適當闡述理論的基礎上，重點介紹係統的分析和工程應用，以提高讀者處理實際問題的能力。書中遵循理論和實際相結閤的原則，以係統控製規律為主綫，在強調閉環控製的前提下，由淺入深地介紹瞭係統的動、靜態性能和設計方法及係統的工程實現。還介紹瞭matlab及其圖形仿真界麵simulink的應用基礎知識、simulink模型庫的電機模塊的功能和使用，並通過實例介紹瞭交直流調速係統的仿真方法和技巧。
　　本書特點是將交、直流調速運動控製技術和matlab/simulink仿真技術有機地結閤在一起，敘述簡練，概念清楚，體現瞭應用型本科的教學特色。
　　本書適閤作為電氣工程及其自動化專業、自動化專業和其他以培養應用型人纔為目的的相近專業的教材或教學參考書，也可供有關工程技術人員參考。

目錄

章單環控製直流調速係統
　1.1開環直流調速係統及調速指標
　　1.1.1直流電動機的調速方法和方案
　　1.1.2晶閘管—直流電動機開環調速係統
　　1.1.3v-m係統的機械特性
　　1.1.4生産機械對轉速控製的要求及調速指標
　　1.1.5開環調速係統存在的問題
　1.2轉速負反饋單閉環有靜差直流調速係統
　　1.2.1調速係統的組成及其工作原理
　　1.2.2閉環調速係統的靜特性
　　1.2.3開環係統機械特性與閉環係統靜特性的比較
　　1.2.4閉環控製係統的基本特徵
　　1.2.5限流保護——電流截止負反饋
　1.3反饋控製閉環直流調速係統的動態分析
　　1.3.1反饋控製閉環直流調速係統的動態數學模型
　　1.3.2單閉環有靜差調速係統的動態結構圖
　　1.3.3單閉環有靜差調速係統的穩定性分析
　1.4比例積分控製規律和無靜差調速係統
　　1.4.1積分調節器和比例積分調節器及其控製規律
　　1.4.2采用pi調節器的無靜差直流調速係統
　1.5電壓反饋電流補償控製的直流調速係統
　　1.5.1電壓負反饋直流調速係統
　　1.5.2電流正反饋和補償控製規律
　　思考題與習題
第2章多環控製直流調速係統
　2.1轉速、電流雙閉環直流調速係統的組成及其靜特性
　　2.1.1問題的提齣
　　2.1.2轉速、電流雙閉環直流調速係統的組成
　　2.1.3雙閉環直流調速係統的穩態結構圖和靜特性
　2.2雙閉環直流調速係統的數學模型和動態性能分析
　　2.2.1雙閉環直流調速係統的動態結構圖
　　2.2.2起動過程分析
　　2.2.3雙閉環直流調速係統的動態抗擾性能
　　2.2.4轉速和電流兩個調節器的作用
　2.3雙閉環直流調速係統調節器的工程設計
　　2.3.1調節器工程設計方法的必要性、可能性與基本思路
　　2.3.2控製係統的動態性能指標
　　2.3.3典型ⅰ型係統以及係統性能指標和參數的關係
　　2.3.4典型ⅱ型係統以及係統性能指標和參數的關係
　　2.3.5非典型係統的典型化
　2.4按工程設計方法設計雙閉環調速係統的調節器
　　2.4.1電流調節器的設計
　　2.4.2轉速調節器的設計
　　2.4.3轉速調節器退飽和時轉速超調量的計算
　2.5轉速超調的抑製——轉速微分負反饋
　　2.5.1帶轉速微分負反饋雙閉環調速係統的基本原理
　　2.5.2退飽和時間和退飽和轉速
　　2.5.3轉速微分負反饋參數的工程設計方法
　　思考題與習題
第3章直流電動機可逆調速及直流斬波調速係統
　3.1晶閘管-電動機（v-m）可逆調速係統主電路結構形式
　3.2可逆調速係統中環流分析
　　3.2.1環流的定義
　　3.2.2直流平均環流産生的原因及消除辦法
　　3.2.3瞬時脈動環流及其抑製
　3.3有環流可逆調速係統
　　3.3.1α=β配閤控製的有環流可逆調速係統
　　3.3.2可控環流可逆調速係統
　3.4無環流控製的可逆晶閘管—電動機係統
　　3.4.1邏輯控製無環流可逆調速係統的組成和工作原理
　　3.5直流脈寬調速係統
　3.5.1pwm變換器的工作狀態和電壓、電流波形
　　3.5.2直流脈寬調速係統的機械特性
　　3.5.3雙閉環的pwm可逆直流調速係統
　　3.5.4交流電源供電時的製動
　　思考題與習題
第4章matlab簡介與直流調速係統仿真
　4.1matlab簡介
　4.2simulink/simpower systems模型窗口
　　4.2.1simulink的工作環境
　　4.2.2模型窗口工具欄
　4.3有關模塊的基本操作及仿真步驟
　4.4測量模塊及顯示和記錄模塊的使用
　4.5建立子係統和係統模型的封裝
　4.6simulink模型庫中的模塊
　4.7simpower systems模型庫瀏覽
　4.8仿真算法介紹
　4.9單閉環直流調速係統的仿真
　　4.9.1開環直流調速係統的仿真
　　4.9.2單閉環有靜差轉速負反饋調速係統的建模與仿真
　　4.9.3單閉環無靜差轉速負反饋調速係統的建模與仿真
　　4.9.4單閉環電流截止轉速負反饋調速係統的建模與仿真
　　4.9.5單閉環電壓負反饋調速係統的建模與仿真
　　4.9.6單閉環電壓負反饋和帶電流正反饋調速係統的建模與仿真
　　4.9.7單閉環轉速負反饋調速係統定量仿真
　4.10雙閉環及pwm直流調速係統仿真
　　4.10.1雙閉環直流調速係統定量仿真
　　4.10.2三閉環直流調速係統仿真
　　4.10.3α=β配閤控製調速係統仿真
　　4.10.4邏輯無環流可逆直流調速係統仿真
　　4.10.5pwm直流調速係統仿真
　　思考題與習題
第5章交流調壓調速係統
　5.1異步電動機改變電壓時的機械特性
　5.2異步電動機變壓調速電路
　5.3閉環控製的調壓調速係統及其特性
　　5.3.1具有速度反饋的調壓調速係統及其靜特性
　　5.3.2閉環變壓調速係統的動態結構圖
　　思考題與習題
第6章交流異步電動機變壓變頻調速係統
　6.1變壓變頻調速的基本控製方式
　6.2異步電動機電壓—頻率協調控製時的機械特性
　　6.2.1恒壓恒頻正弦波供電時異步電動機的機械特性
　　6.2.2基頻以下電壓—頻率協調控製時的機械特性
　　6.2.3基頻以上恒壓變頻的機械特性
　6.3電力電子變頻器的主要類型
　　6.3.1交-直-交和交-交變壓變頻器
　6.4電壓源型和電流源型逆變器
　6.5變壓變頻調速係統中的脈寬調製技術
　　6.5.1pwm變頻調速係統中的功率接口
　　6.5.2正弦波脈寬調製技術
　　6.5.3電流滯環跟蹤控製技術
　　6.5.4電壓空間pwm矢量控製技術
　6.6基於異步電動機穩態模型的變壓變頻調速係統
　6.7異步電動機的動態數學模型和坐標變換
　　6.7.1異步電動機動態數學模型
　　6.7.2坐標變換和變換矩陣
　6.8三相異步電動機在不同坐標係上的數學模型
　6.9基於動態模型按轉子磁鏈定嚮的矢量控製係統
　　6.9.1矢量控製係統的基本思路
　　6.9.2按轉子磁鏈定嚮的矢量控製方程及其解耦作用
　　6.9.3轉子磁鏈模型
　6.10磁鏈開環轉差型矢量控製係統——間接矢量控製
　6.11轉速、磁鏈閉環控製的矢量控製係統——直接矢量控製係統
　　思考題與習題
第7章繞綫轉子異步電動機調速係統
　7.1繞綫轉子異步電動機串級調速原理
　　7.1.1異步電動機轉子附加電動勢時的工作情況
　　7.1.2串級調速的各種運行狀態及功率傳遞關係
　　7.1.3串級調速係統的基本類型
　7.2串級調速係統的性能
　　7.2.1串級調速係統的機械特性
　　7.2.2串級調速裝置的電壓和容量
　　7.2.3串級調速係統的效率
　　7.2.4串級調速係統的功率因數
　7.3轉速、電流雙閉環串級調速係統
　　7.3.1雙閉環控製串級調速係統的組成
　　7.3.2串級調速係統的動態數學模型
　　7.3.3串級調速係統調節器參數的設計
　　7.3.4串級調速係統的起動方式
　7.4超同步串級調速係統
　　7.4.1超同步串級調速係統的工作原理
　　7.4.2超同步串級調速係統的再生製動
　　思考題與習題
第8章交流調速係統的matlab仿真
　8.1調壓調速係統的仿真
　　8.1.1交流調速係統仿真中常用模塊簡介
　　8.1.2單閉環交流電動機調壓調速係統的建模與仿真
　8.2變頻調速係統的仿真
　　8.2.1spwm內置波調速係統仿真
　　8.2.2spwm外置波調速係統仿真
　8.3電流滯環跟蹤控製調速係統仿真
　8.4電壓空間矢量調速係統仿真
　8.5轉速開環恒壓頻比的交流調速係統仿真
　8.6轉速、磁鏈閉環控製的矢量控製係統仿真
　8.7繞綫轉子異步電動機雙饋調速係統的仿真
　　思考題與習題
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

現代電力拖動係統：高效、智能與可持續發展的驅動力 在當今工業自動化和電氣工程領域，電力拖動係統扮演著至關重要的角色。它們是驅動工業生産、交通運輸、能源轉換等眾多關鍵應用的核心動力源。從大型冶金設備的巨型電機，到傢用電器的精密驅動，再到電動汽車的動力總成，電力拖動係統的進步直接關係到生産效率、能源消耗、環境影響以及整體社會的運行效率。 電力拖動係統的演進：從粗放到精密的飛躍 早期的電力拖動係統主要依賴於簡單的電機與機械傳動裝置的組閤，其控製方式相對粗獷，精度和效率有待提高。隨著電力電子技術、微處理器技術以及控製理論的飛速發展，電力拖動係統經曆瞭翻天覆地的變革。現代電力拖動係統已經不再是簡單的“電動機+負載”的模式，而是集成瞭高性能的電動機、先進的電力電子變流器、精密的傳感器以及復雜的數字控製算法。 核心組成與功能 一個典型的現代電力拖動係統主要由以下幾個部分構成： 電動機（Electric Motor）： 作為能量轉換的核心，電動機將電能轉化為機械能。根據不同的應用需求，可以選擇直流電機、交流感應電動機、同步電動機（包括永磁同步電機PMSM）以及步進電機等。每種電機都有其獨特的性能特點和適用範圍。例如，感應電動機因其結構簡單、堅固耐用、成本低廉而廣泛應用於通用機械；永磁同步電機則以其高功率密度、高效率、高轉矩密度以及精確的速度和位置控製能力，成為電動汽車、伺服係統等高端應用的首選。 電力電子變流器（Power Electronic Converter）： 這是電力拖動係統實現精確控製的關鍵。變流器負責將電網的交流電或直流電轉換為適閤驅動電動機所需的電壓、電流和頻率。常見的變流器包括整流器（AC-DC）、逆變器（DC-AC）和變頻器（AC-AC）。例如，變頻器（Variable Frequency Drive, VFD）能夠靈活地調節電動機的輸齣頻率和電壓，從而精確控製電動機的速度和轉矩，實現軟啓動、再生製動等高級功能，極大地提高瞭能源利用效率並減少瞭機械衝擊。 傳感器（Sensors）： 傳感器是電力拖動係統實現閉環控製的“眼睛”。它們實時監測電動機的運行狀態，如轉速、轉矩、位置、電流、電壓等關鍵參數。常見的傳感器包括編碼器、測速發電機、霍爾傳感器、電流互感器、電壓傳感器等。這些測量數據被反饋給控製器，用於與期望的指令進行比較，進而調整變流器的輸齣，實現精準的控製。 控製器（Controller）： 控製器是電力拖動係統的大腦。它通常是一個微處理器或數字信號處理器（DSP），負責接收來自操作員的指令（如設定速度、扭矩或位置），處理來自傳感器的反饋信號，並根據預設的控製算法（如PID控製、矢量控製、直接轉矩控製等）計算齣變流器所需的控製信號。先進的控製器能夠實現復雜的運動控製、係統狀態監測、故障診斷以及與其他係統的通信集成。 關鍵技術與控製策略 現代電力拖動係統的核心在於其先進的控製策略。隨著技術的不斷進步，控製方法也日益復雜和高效： 標量控製（Scalar Control）： 最早期的交流電機調速方法，通過獨立控製電動機的電壓和頻率來調節其轉速。實現簡單，但動態性能和轉矩控製精度相對較低。 矢量控製（Vector Control / Field-Oriented Control, FOC）： 這是現代交流電機高性能控製的基石。矢量控製將電動機的三相定子電流分解為磁場分量和轉矩分量，並對它們進行獨立控製，從而使交流電機能夠獲得類似直流電機的優良動態響應和精確的轉矩控製能力。矢量控製又可分為基於電壓模型（VSC）和基於電流模型（CSC）的控製，以及無傳感器矢量控製。 直接轉矩控製（Direct Torque Control, DTC）： 一種無需速度估計和坐標變換的直接控製策略，能夠快速響應轉矩指令，實現優異的動態性能和低速大轉矩輸齣。 模型預測控製（Model Predictive Control, MPC）： 一種基於係統模型的前饋/反饋控製策略，能夠預測係統未來的行為並進行優化控製，特彆適用於多變量、有約束的控製問題，在新能源汽車、機器人等領域展現齣巨大潛力。 模糊邏輯控製（Fuzzy Logic Control, FLC）和神經網絡控製（Neural Network Control, NNC）： 這類智能控製方法能夠處理非綫性、時變和不確定性係統，無需建立精確的數學模型，在一些復雜工況下具有優勢。 應用領域與發展趨勢 電力拖動係統廣泛應用於國民經濟的各個部門： 工業自動化： 各種生産綫上的輸送設備、加工機床、起重設備、包裝機械等都離不開高性能的電力拖動係統。精確的速度和位置控製對於提高産品質量和生産效率至關重要。 交通運輸： 電動汽車、混閤動力汽車、軌道交通（如地鐵、高鐵）的核心動力係統。高效率、高功率密度、長續航裏程是該領域的主要發展方嚮。 能源領域： 風力發電機的驅動、水力發電機的調速、抽水蓄能係統的儲能等，都需要可靠且高效的電力拖動技術。 機器人與智能製造： 工業機器人、服務機器人、無人搬運車（AGV）等，對電動機的精度、響應速度和靈活性提齣瞭極高的要求。 航空航天與國防： 飛機起落架、舵麵控製、導彈的製導與穩定等，對係統的可靠性和性能有極其嚴苛的要求。 麵嚮未來，電力拖動係統正朝著以下方嚮發展： 更高效率： 采用新型高效率電機（如永磁同步電機、開關磁阻電機）、優化變流器設計、提升控製算法精度，以進一步降低能耗，符閤可持續發展的要求。 更高功率密度與小型化： 隨著電力電子器件的功率密度不斷提升以及集成技術的進步，電力拖動係統將更加緊湊，易於集成到各種設備中。 智能化與網絡化： 結閤人工智能、大數據分析和物聯網技術，實現係統的自適應控製、故障自診斷與自修復、遠程監控與優化，並能與其他智能係統無縫集成。 柔性與適應性： 能夠根據不同的工作環境和負載變化，自動調整控製策略，適應各種復雜工況。 新能源集成： 與太陽能、風能等新能源的結閤更加緊密，實現能源的高效轉換與儲存。 可靠性與安全性： 提升係統的魯棒性和容錯能力，在惡劣環境下也能穩定可靠地運行，並具備完善的安全保護機製。 可以說，電力拖動係統是現代工業和科技發展的驅動引擎，其技術的每一次突破都將深刻影響我們生活的方方麵麵。對電力拖動係統深入的研究與掌握，是電氣工程、自動化、機械工程等相關領域專業人士必備的核心能力。

評分☆☆☆☆☆

我特彆欣賞作者在敘述風格上展現齣的那種嚴謹而不失親和力的平衡感。雖然主題是高深的自動控製，但行文的邏輯推理非常清晰流暢，很少齣現那種晦澀難懂的“學術腔”。在關鍵概念的引入和定義上，作者總是能用最簡潔的語言抓住核心，避免不必要的冗餘。例如，在解釋磁鏈觀測器的工作原理時，作者沒有直接拋齣復雜的卡爾曼濾波方程，而是先用一個直觀的類比（像是給電機裝瞭一個“電子眼睛”）來建立感性認識，然後再逐步引入數學模型，這種“先知後術”的敘述方式，極大地提升瞭閱讀的順暢度。這種行文風格使得學習過程更像是一場有引導的探索，而不是單嚮的知識灌輸，讓人在麵對復雜的數學公式時，不會輕易産生畏懼感，反而會期待接下來的理論突破。這本書的價值不僅在於它傳授瞭知識，更在於它塑造瞭一種嚴謹、探究性的學習態度。

評分☆☆☆☆☆

這本書的例題和習題部分是真正體現其價值的地方，我得說，這部分內容的廣度和深度都超齣瞭我的預期。不同於市麵上很多教材隻提供簡單套公式的習題，這裏的練習題很多都具備很強的工程背景和開放性。有些題目甚至引導你去思考在不同負載特性下，控製參數應該如何微調纔能達到最優的動態響應。更棒的是，對於關鍵的算法實現，書後配備的仿真案例講解得非常詳盡，每一個步驟，從參數設定到結果分析，都給齣瞭詳細的圖文說明。這對我這種更偏愛“動手做中學”的學習風格的人來說，簡直是如獲至寶。它不僅僅是讓你知道“是什麼”，更重要的是告訴你“怎麼做”以及“為什麼這麼做”。通過這些仿真練習，我感覺自己對MATLAB在控製係統設計中的應用能力，有瞭質的飛躍，不再是停留在隻會運行彆人的代碼的層麵。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和裝幀確實是相當紮實的，拿到手上就能感受到它作為“特色教材”的分量。紙張的質感很好，印刷清晰，尤其是一些復雜的電氣原理圖和波形圖，綫條銳利，即便是長時間閱讀也不會感到眼睛疲勞。這對於我們這些需要對照圖錶學習的工科生來說，簡直是福音。而且，書脊的裝訂也顯得很牢固，預感即使經常翻閱，也不會輕易散架。細節決定體驗，這點上，齣版社是下瞭真功夫的。不過，話說迴來，書籍的“外殼”再精美，最終還是要看內涵。我個人覺得，初學者拿到這本書時，可能會被它略顯厚重的篇幅震懾住，需要一點心理準備纔能沉下心來。它顯然不是那種輕量級的入門讀物，而是麵嚮有一定基礎，希望深入鑽研的讀者的。封麵設計上，雖然中規中矩，但那種沉穩的藍色調倒是挺符閤電氣學科的專業氣質，讓人一看就知道這不是一本泛泛而談的書。整體而言，從物理接觸的層麵來看，這是一本製作精良、值得收藏的教材。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，這本書的理論深度是毋庸置疑的，但對於零基礎的讀者來說，閱讀過程可能會略顯吃力，需要結閤其他輔助資料。作者在深入探討諸如滑模控製、神經網絡控製等前沿技術時，假設讀者已經完全掌握瞭經典控製理論和電力電子學的基礎。對於我們這些剛接觸這門學科的人來說，遇到一些高階的數學推導和抽象的相平麵分析時，常常需要停下來，查閱其他更基礎的參考書來鞏固前置知識，這無疑會拖慢整體的學習進度。因此，這本書更像是一本進階的“內功心法”，而非一本快速入門的“速成手冊”。如果能將一些核心的數學工具（比如拉普拉斯變換在係統穩定性分析中的應用）再做一次簡短的迴顧或者提供一個更友好的附錄，對廣大本科生可能會更加友好一些。不過，對於已經有一定基礎的研究生或者工程師來說，這種高強度的理論密度恰恰是他們所需要的深度。

評分☆☆☆☆☆

我花瞭好幾天時間梳理瞭這本書的邏輯結構，感覺作者在知識點的組織上展現瞭非常高超的教學智慧。它不是簡單地羅列公式和理論，而是以一種層層遞進、螺鏇上升的方式展開。比如，在介紹完基本的直流調速原理後，作者沒有立刻跳到復雜的矢量控製，而是先用一個過渡章節詳細講解瞭如何將理論模型轉化為實際的仿真環境，這種“理論—建模—實踐”的路徑設計，極大地降低瞭跨越式學習帶來的認知負荷。最讓我印象深刻的是，作者似乎特彆注重培養讀者的係統思維能力。在講解每一個控製環節時，都會穿插引用前後的章節內容，讓你時刻明白這個模塊在整個拖動係統中扮演的角色和與其他部件的耦閤關係。這種網狀的知識結構，比綫性結構的教材更能幫助我們建立起對整個電力拖動自動控製係統的宏觀把握。讀起來像是跟隨一位經驗豐富的導師在逐步構建一個復雜的工程項目，每一步都有清晰的上下文支撐。