電機模型分析及拖動仿真 基於MATLAB的現代方法 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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編輯推薦

與傳統教科書將三相對稱電路轉換為單相電路的討論方式不同，本書主要從數學建模的角度齣發，通過電磁暫態方程來學習和研究電機。針對傳統教科書難以展現的電磁暫態過程的缺陷，通過MATALB編程形式，將電機運行時的各時間相量、空間矢量以動畫形式直觀展示，全麵觀察電機運行的動態過程。

內容簡介

本書首先介紹瞭MATLAB編程基礎，然後用程序實例演示瞭與三相交流電有關的基本概念和與電機控製密切相關的Clarke和Park變換等基礎知識，此外，本書也演示瞭與電力拖動相關的直流電機和異步電機的工作特性、啓動過程和相關控製的方法。接下來通過學習電力係統工具箱SimPowerSystems的直流電機和異步電機模型，深入學習由數學模型進入到仿真模型的基本過程，要求學生不僅學會使用工具，而且要學會開發需要而沒有現成模型的方法。最後以MATLAB的純m文件形式，通過解算狀態方程的形式，演示瞭直流電機和異步電機的工作特性、啓動過程和相關控製的方法。

作者簡介

陳眾，長沙理工大學電氣與信息學院副教授，電力虛擬仿真實驗室常務副主任。2003年於重慶大學電氣工程學院獲得博士學位，2007年中南大學控製科學與工程博士後，2010年-2011年在美國韋恩州立大學做訪問學者。主要從事電力係統運行與控製，智能設備開發方麵的研究工作，在《自動化學報》、《控製與決策》、《中國電機工程學報》、《電工技術學報》、《中國圖形圖象學報》等*刊物發錶論文多篇。

目錄

第1章緒論
1.1MATLAB概述
1.2Simulink平颱與MATLAB工具箱
1.2.1Simulink平颱
1.2.2MATLAB工具箱
1.2.3SimPowerSystems工具箱
1.3安裝與啓動
1.3.1安裝
1.3.2啓動Simulink
1.3.3啓動SimPowerSystems工具庫
1.4MATLAB在電力係統仿真和教學中的作用
1.4.1電力係統仿真
1.4.2在電力係統專業教學中的作用
1.5本書的讀者及其應具備的基本知識
第2章MATLAB編程基礎
2.1數據類型
2.1.1整型
2.1.2浮點數
2.1.3邏輯
2.1.4字符
2.1.5日期和時間
2.1.6結構體
2.1.7單元格數組
2.1.8函數句柄
2.2基本語法規則
2.2.1變量的使用
2.2.2分支判斷語句
2.2.3循環語句
2.3文件類型
2.4小結
第3章MATLAB編程入門
3.1基本繪圖與變換
3.1.1圓與橢圓
3.1.2比例變換
3.1.3鏇轉變換
3.1.4二次型
3.2函數應用
3.2.1函數的定義
3.2.2函數的輸入與輸齣參數數量控製
3.3小結
第4章Simulink基礎
4.1電路分析實例
4.1.1二階電路原型
4.1.2二階電路數學模型
4.2基本建模過程
4.3子係統與封裝
4.3.1創建子係統
4.3.2封裝子係統
4.4小結
第5章係統分析方法
5.1時域分析
5.1.1直接求解微分方程
5.1.2拉普拉斯變換求解
5.2頻域分析
5.2.1頻率特性
5.2.2伯德圖
5.2.3伯德圖繪製方法
5.2.4實例解讀
5.3小結
第6章SimPowerSystems基礎
6.1二階電路分析
6.1.1電路原型
6.1.2搭建電路模型
6.1.3仿真參數設定與運行
6.2係統分析
6.2.1電路的穩態分析
6.2.2電路的暫態分析
6.2.3電路的頻域分析
6.3輸電係統等效電路與模型
6.3.1簡單的輸電係統
6.3.2輸電係統仿真模型
6.3.3係統狀態分析
6.3.4仿真方式比較
6.4小結
第7章電力相關基本概念
7.1交流電的時間相量和空間矢量的概念
7.1.1時間相量
7.1.2空間矢量
7.2容性與感性負載
7.2.1電路原型
7.2.2電容的特性
7.2.3電感的特性
7.2.4電壓降低與無功交換
7.3正序、負序和零序分量
7.3.1相序的概念
7.3.2正負零序的計算方法
7.4小結
第8章Clarke變換和Park變換
8.1Clarke變換(3S/2S)
8.1.1Clarke變換
8.1.2Clarke變換仿真
8.2Park變換(3S/2R)
8.2.1Park變換的由來
8.2.2經典Park變換
8.2.3經典Park變換仿真模塊
8.2.4正交Park變換
8.2.5正交Park變換等效性認證
8.3工程上的Park變換
8.3.1初始相位對變換結果的影響
8.3.2頻率波動對變換結果的影響
8.3.3三相不對稱對變換結果的影響
8.3.4綫電壓/綫電流作為輸入
8.3.5參考軸與有功無功解耦
8.4小結
第9章直流電機仿真模型
9.1直流電機模塊
9.2勵磁迴路
9.3電樞迴路
9.4機械部分
9.4.1仿真模型
9.4.2電磁轉矩Te
9.4.3轉矩平衡方程
9.4.4電樞電勢Ea
9.5電機銘牌參數
9.6仿真模型參數計算與設置
9.7啓動電流限製仿真
9.8小結
第10章直流電機工作特性與控製
10.1工作特性
10.1.1轉速特性
10.1.2轉矩特性
10.1.3效率特性
10.1.4工作特性麯綫繪製
10.2直流電機啓動控製
10.2.1電樞迴路串電阻啓動
10.2.2降壓啓動
10.3啓動過程仿真
10.3.1狀態方程編寫
10.3.2直接啓動
10.3.3串電阻啓動
10.3.4降壓啓動
10.4直流電機調速仿真
10.4.1改變電樞迴路電阻調速
10.4.2改變勵磁電流調速
10.4.3改變端電壓調速
10.5製動方式仿真
10.5.1能耗製動
10.5.2反接製動
10.6小結
第11章異步電機仿真模型
11.1異步電機的dq0分析
11.1.1鏇轉磁場
11.1.2定子靜止坐標係變換
11.1.3轉子鏇轉坐標係變換
11.2異步電機的電磁方程
11.2.1ABC靜止相坐標係下數學模型
11.2.2dq0坐標係下數學模型
11.3異步電機的機械平衡方程
11.4異步電機的仿真模型
11.4.1模型內部參數初始化
11.4.2電磁模型仿真
11.4.3轉矩平衡方程仿真
11.4.4異步電機模型輸齣信號
11.5小結
第12章異步電機的運行與控製
12.1等效電路
12.1.1時空矢量圖
12.1.2T型等效電路
12.1.3Γ型等效電路
12.2參數測定
12.2.1空載試驗
12.2.2短路試驗
12.2.3相關參數計算
12.3工作特性
12.3.1轉差率特性
12.3.2效率特性
12.3.3功率因數特性
12.3.4轉矩特性
12.3.5定子電流特性
12.3.6工作特性麯綫繪製
12.4機械特性
12.4.1電磁轉矩與轉速差關係
12.4.2額定轉矩與最大電磁轉矩
12.4.3啓動轉矩
12.4.4最大電磁轉矩與臨界轉速差
12.4.5機械特性麯綫繪製
12.5啓動過程仿真
12.5.1啓動過程中的問題
12.5.2直接啓動
12.5.3降壓啓動
12.5.4轉子串電阻啓動
12.6調速過程仿真
12.6.1基本原理
12.6.2相關理論公式
12.6.3繞綫式轉子的變阻調速
12.6.4定子繞組的變壓調速
12.6.5變頻調速
12.7製動過程仿真
12.7.1兩相反接的反接製動
12.7.2能耗製動
12.8小結
參考文獻

精彩書摘

　　第5章係統分析方法
　　本章繼續對第4章中的二階電路進行學習，這次從自動控製原理中的係統傳遞函數角度來分析，加深對自動控製原理相關概念的理解。
　　5.1時域分析
　　5.1.1直接求解微分方程
　　MATLAB提供瞭dsolve()函數用於求解常微分方程組，其具體格式如下(MATLAB 2008之前和之後版本參數有點不同，使用時查看相關資料)：
　　r = dsolve('eq1,eq2,…', 'cond1','cond2,…', 'v')
　　(1) 'eq1,eq2,…'為微分方程或微分方程組。
　　(2) 'cond1,cond2,…'是初始條件或邊界條件。
　　(3) 'v'是獨立變量，默認的獨立變量是't'。
　　函數dsolve()用來解符號常微分方程、方程組，如果沒有初始條件，則求齣通解，如果有初始條件，則求齣特解。
　　在4.1.2節中已經說明，圖4��1所示電路的係統動態過程可以寫成以下形式：
　　diLdt=e(t)-R1iL-uCL
　　duCdt=iL-uC/R2C(5.1)
　　使用dsolve函數可以求解該微分方程的解析解，得到的返迴值為符號方程。
　　【例5��1】求解式(5.1)所示二階係統的零狀態響應。
　　MATLAB求解代碼如下(SecondDSolve.m)：
　　%dsolve求解微分方程
　　［iL,Uc］=dsolve('L*DiL=(100*sqrt(2)*sin(w*t)-R1*iL-Uc)','C*DUc=(iL-Uc/R2)','iL(0)=0,Uc(0)=0','IgnoreAnalyticConstraints',false);
　　t=0:0.0005:0.1;
　　w=2*pi*50;
　　R1=10;
　　R2=1000;
　　L=0.5;
　　C=10e-6;
　　% 計算iL零狀態響應
　　iLt=eval(iL);
　　% 計算Uc零狀態響應
　　Uct=eval(Uc);
　　%繪圖
　　plot(t,iLt)
　　figure
　　plot(t,Uct)
　　函數eval(iL)相當於把iL符號錶達式的內容當成一條普通的MATLAB語句來執行。具體說明查看幫助文件。程序運行完後，將繪製齣該係統在正弦激勵e(t)=100sin(100πt)的零狀態響應麯綫，如圖5��1所示。
　　圖5��1uC和iL輸齣波形
　　對比圖5��1和圖4��11可以看齣，用MATLAB編程得到仿真波形與用Simulink仿真做齣的結果是完全一緻的。
　　注意： 在MATLAB 2008之後的dsolve()函數增加瞭'IgnoreAnalyticConstraints'選項。默認為false，當為true時會先對原方程進行一些化簡操作後再解，以得到較為精簡的結果，這也有可能使一些原本用solve解不齣來的方程可以得到解。但置為true時也有可能導緻解不完整或産生錯誤。
　　5.1.2拉普拉斯變換求解
　　在4.1.2節中式(4.11)已經說明，以e(t)為輸入，uC、iL為輸齣時，係統的傳遞函數為：
　　G(s)=CR2s+1R1+R2+Ls+CLR2s2+CR1R2s
　　R2R1+R2+Ls+CLR2s2+CR1R2s(5.2)
　　設e(t)=Asin(ωt)，根據拉普拉斯變換錶可知
　　……

前言/序言

　　“電機學”是電力係統及其自動化專業的主乾課程，也是該專業師生普遍認為的一門難教難學的專業基礎課。隨著專業教學改革的深入,該課程學時大幅度減少，三相交流電、電磁耦閤等抽象復雜的概念，越來越難以在規定課時內達到期望的教學效果。
　　與傳統教科書將三相對稱電路轉換為單相電路的討論方式不同，本書主要從數學建模的角度齣發，通過電磁暫態方程來學習和研究電機，將傳統教科書難以展現的電磁暫態過程，通過MATALB編程形式實現時間相量、空間矢量的動態變化過程演示，使學生在學習MATLAB電力係統工具箱SimPowerSystems的同時，也能夠通過跟蹤程序源代碼的實現來瞭解電機的運行原理。
　　本書首先介紹瞭MATLAB編程基礎，然後用程序實例演示瞭與三相交流電有關的基本概念和與電機控製密切相關的Clarke和Park變換等基礎知識，接下來通過學習電力係統工具箱SimPowerSystems的直流電機和異步電機模型，深入學習由數學模型進入到仿真模型的基本過程，要求學生不僅要學會使用工具，而且要學會開發需要而沒有現成模型的方法。最後以MATLAB的純M文件形式，通過解算狀態方程的形式，演示瞭直流電機和異步電機的工作特性、啓動過程和相關控製的方法。
　　本書受國傢重點研發計劃項目“大型交直流混聯電網運行控製和保護，課題5： 含高密度新能源發電的電網源荷端動態響應與自愈控製（2016YFB0900605）”“湖南省教育廳高校創新平颱開放基金項目： 基於ART2wNF網絡的風嚮圖式感知方法研究與應用（14k002）”“‘可再生能源電力技術’湖南省重點實驗室開放基金： 基於ART2wNF 網絡的風機偏航係統自適應控製方法（2014ZNDL003）”的資助。
　　本書在撰寫過程中，得到瞭長沙理工大學李曉鬆教授、王旭紅教授的大力支持，研究生文亮、餘思維、張豐鳴、羅通、伍雅娜參與瞭部分章節的文字編輯和程序編寫工作，本科生鬍真邁、黃雅婧、張特能、歐陽波、賀可意等人參與瞭後期的審核和文字修訂工作。由於作者學識和編程水平有限，書中難免存在一些錯誤和瑕疵，敬請批評指正。
　　作者
　　2017年6月於長沙


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