电机与运动控制系统（第2版） [Electrical Machinery and Motion Control Systems] 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　《电机与运动控制系统（第2版）》是清华大学出版社2006年出版的《电机与运动控制系统》的第2版，以适应新形势下对电机及控制系统的知识需求。
　　《电机与运动控制系统（第2版）》的主要内容有：（1）机电能量转换的基本原理；（2）直流、交流电机基本工作原理、外特性及建模；（3）直流、交流电机传动及其控制系统的原理、分析和设计方法。《电机与运动控制系统（第2版）》在体现知识的系统性、理论性和实用性的基础上，突出了“少学时、重基础，将电机原理与控制系统融为一体”的特色。
　　《电机与运动控制系统（第2版）》可作为大学自动化、电气自动化专业的本科生教材，或相关或相邻专业的研究生教材，也可供工程技术人员参考。

作者简介

　　杨耕，男，1992年获日本上智大学工学博士，现任清华大学自动化系教授和博导。主要从事电力拖动系统、电力电子系统以及新能源发电控制技术等的科研和教学工作。为IEEE、CES高级会员。
　　
　　罗应立，男，华北电力大学教授、博士生导师，多年主讲电机学、控制电机等课程。主要从事同步发电机的非正常运行、电机控制和节能技术以及工程认知理论等方面的研究工作。

内页插图

目录

第1章 绪言
1．1 教材背景

第2章 机电能量转换基础
2．1 电机中的能量转换与磁路
2．1．1 电机中能量转换的两个实例
2．1．2 能量转换装置中的磁场与磁路
2．2 磁场的建立
2．2．1 安培环路定律及其简化形式
2．2．2 磁路的欧姆定律
2．2．3 铁心的作用和铁心磁路的磁化特性
2．3 电磁感应定律与两种电动势
2．3．1 电磁感应定律
2．3．2 变压器电动势与运动电动势
2．4 磁场储能与电感
2．4．1 磁场储能与磁共能
2．4．2 用电感表示磁场能量
2．5 机电能量转换与电磁转矩
2．5．1 典型的机电能量转换装置
2．5．2 电磁力和电磁转矩
2．6 稳态交流磁路和电力变压器分析
2．6．1 稳态交流磁路分析
2．6．2 电力变压器的建模
本章习题

第3章 直流电机原理和工作特性
3．1 直流电机原理
3．1．1 直流电机的用途、主要结构和额定值
3．1．2 直流电机的基本工作原理
3．1．3 直流电机的磁路和电枢绕组
3．1．4 电枢电动势与电磁转矩
*3．1．5 关于直流电机更多的基本知识
3．2 电动机与拖动负载
3．2．1 单轴电力拖动系统以及运动方程
3．2．2 常见的负载特性
3．2．3 电力拖动系统的稳定运行问题
3．3 他励直流电机的稳态方程和外特性
3．3．1 他励直流电机的稳态方程
3．3．2 他励直流电动机的机械特性
3．4 他励直流电动机的运行特征
3．4．1 他励直流电动机的起动和调速
3．4．2 他励直流电动机的典型运行
*3．5 电动机机械特性与负载转矩特性的配合
本章习题
第4章 直流电动机调速系统
4．1 可控直流电源及其数学模型
4．1．1 直流调速系统常用可控直流电源
4．1．2 可控直流电源的数学模型
4．2 对调速系统的要求和开环系统的问题
4．2．1 对调速系统的要求
4．2．2 开环调速系统的性能和存在的问题
4．3 转速负反馈单闭环直流调速系统
4．3．1 单闭环调速系统的组成及静特性
4．3．2 单闭环调速系统动态特性的分析和校正
4．3．3 单闭环调速系统的限电流保护
4．4 转速、电流双闭环调速系统
4．4．1 双闭环调速系统的组成及其静特性
4．4．2 双闭环调速系统的起动和抗扰性能
4．5 一种调速系统动态参数工程设计方法
4．5．1 基本思路
4．5．2 典型系统及其参数与性能指标的关系
4．5．3 非典型系统的典型化
4．5．4 工程设计方法在双环调速系统调节器设计中的应用
*4．5．5 具有输出饱和环节的调节器设计
4．6 抗负载扰动控制
4．6．1 转速微分负反馈控制
4．6．2 基于扰动计算器的负载转矩抑制
本章习题

第5章 三相交流电机原理
5．1 交流电机的基本问题以及基本结构
5．1．1 本章的基本问题以及展开方法
5．1．2 交流电机的主要类型及基本结构
5．2 交流电机的磁动势与电动势
5．2．1 电枢电流建立的磁场和磁动势
5．2．2 电枢绕组的感应电动势
5．2．3 分布绕组的磁动势和电动势
*5．2．4 三相交流电动机建模方法讨论
5．3 异步电动机原理及特性
5．3．1 异步电动机的稳态模型
5．3．2 异步电动机的功率与转矩
5．3．3 异步电动机的机械特性
本章习题

第6章 交流异步电动机恒压频比控制
6．1 交流调速系统的特点和类型
6．1．1 交流、直流调速系统的比较
6．1．2 交流调速系统的分类
6．2 电压源型PWM变频电源及控制方法
6．2．1 变频电源主电路的基本结构
6．2．2 正弦波脉宽调制
*6．2．3 空间电压矢量调制
6．3 异步电动机恒压频比控制
6．3．1 恒压频比控制的基本原理
6．3．2 基频以下的电压�财德市�调控制
*6．3．3 基频以上的恒压变频控制
6．3．4 系统构成与动静态特性
*6．4 变频电源供电的一些实际问题
6．4．1 与PWM变频电源相关的问题
6．4．2 谐波引发的电动机转矩波动问题
本章习题

第7章 具有转矩闭环的异步电动机调速系统
7．1 坐标变换
7．1．1 三相静止坐标系——两维正交静止坐标系变换
7．1．2 平面上的静止坐标——旋转坐标变换
7．2 异步电动机的动态数学模型
7．2．1 异步电动机的基本动态模型及其性质
7．2．2 两维正交静止坐标系（αβ坐标系）上的数学模型
7．2．3 两维正交旋转坐标系（dq坐标系）上的数学模型
7．3 异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统
7．3．1 基本原理
7．3．2 间接型矢量控制系统
*7．3．3 直接型矢量控制系统
7．4 异步电动机的直接转矩控制系统
7．4．1 直接转矩控制系统的原理
7．4．2 基本型直接转矩控制系统
*7．4．3 DTC特点分析以及一种新型DTC
本章习题

第8章 同步电动机及其调速系统
8．1 同步电动机原理和结构
8．1．1 同步电动机基本原理回顾
8．1．2 同步电动机的典型结构
8．2 同步电动机的稳态模型和特性
8．2．1 同步电动机的电磁关系
8．2．2 同步电动机的功率、转矩和功（矩）角特性
8．2．3 同步电动机稳定运行的必要条件
8．3 同步电动机的动态模型以及控制方法
8．3．1 励磁式同步电动机的动态模型
8．3．2 励磁式同步电动机的控制方法
8．4 永磁同步电动机调速系统
8．4．1 正弦波永磁同步电动机变频调速系统
8．4．2 梯形波永磁同步电动机的变频调速系统

本章习题
附录A 专业术语中英文对照
附录B 本书所用符号一览
参考文献

前言/序言

　　《电机与运动控制系统》第1版于2006年3月出版，主要用于自动化、电气自动化等专业少学时的有关电机原理、电力拖动、运动控制系统的教学，并供相关工程技术人员参考。
　　如今，我国正在从一个经济大国向经济强国迈进；世界范围内能源和环境问题日益凸显，新能源发电技术与产业日新月异；电机拖动领域也正面临许多新的技术挑战，如车、船、飞机的全电化（electrification）、智能化等；在大学专业教学中，培养知识融台和创新能力的需求与日俱增。为了适应新形势的要求，我们完成了本书的第2版，希望继续体现“少学时，重基础，将电机原理与运动控制系统融为一体”的特色，以满足时代发展对基本教学的要求。对第2版的体系以及内容改动的说明如下。
　　1.依然保持第1版的“一个主题、两条主线”体系。一个主题是运动控制系统或电力拖动控制系统，两条主线分别是以电机为核心的能量变换装置原理及外特性和运动控制系统的原理及其设计。与两条主线相关的具体内容详见第1版前言。为了便于由浅八深的学习，内容安排上分两个步骤，先讨论“直流电机及其控制系统”，再阐述“交流电机及其控制系统”。交流部分中，把同步电机原理及其控制单独设立了一章。
　　2.在具体内容的选择上，继续坚持“强筋健骨、删繁就简”的原则。例如，简化了对电动机各种运行状况的介绍、精简了与《电力电子技术》课程相关的内容，强化了两自由度控制、空间矢量概念、交流同步电动机原理与控制、工程设计方法等内容，新增了对“传统的电机建模方法和现代的电机建模方法”要点的说明、“带饱和的数字式Pl调节器”、对时间相量的定义、多质量块负载和汽车车轮负载特性、永磁同步机的典型转子结构等内容。对于比较深入的内容，如有关交流电动机绕组的知识、空间电压矢量调制方法、变频电源驱动电机的其他问题等，在其标题前标注“*”号。
　　3.改进知识点的展开方法，注意分散难点，注意这些知识点与前期课程相关知识的结合、与工程实际问题的结合。例如，对于“空间矢量”的概念和使用方法，有层次地在传统的交流电机建模部分（5.2节）、空间电压矢量调制方法（6.2.3节）以及在第7章的现代交流电机建模的内容中分别介绍；对于异步电动机转子磁链定向控制的思想，则在V／F控制（6.3节）以及7.1节和7.3节逐步深入地讨论。
　　4.本书力图在概念介绍、数学推导中做到严谨、简洁（如明确说明了空间矢量方法适用的条件等），但是，作者认为，教学中的一个重要内容是，使学生掌握相关知识的同时，理解物理概念与数学描述的关系，知识要点之间以及与体系的相互关系；了解重点内容发明时的理论背景以及工程技术背景。因此，本书在重要章节的小结中力图归纳出上述两点内容。也建议在教学过程中省略一些数学推导、适当地深化这些要点。
　　5.修改、补充了部分典型例题、习题以及彩色插图等，以便学生深入理解核心内容或难点内容。在第4章～第7章的习题中，强化了综合性习题或仿真习题。我们还充实了参考文献，使之包含近几年出版的与本书内容相关的优秀文献。
　　6.考虑到本书的定位和学时数，没有展开关于系统的数字控制技术的阐述，只是介绍了几个典型的知识点，如带饱和环节的数字式Pl调节器、由数字控制器有限字长而产生的次谐波以及交流变换器死区的影响等。如果要学习运动控制系统数字控制的系统性知识，请参考近年国内外的其他专著。
　　作者建议，对于自动化专业本科64学时的教学，可重点讲述第2章～第6章的核心内容、适当介绍7.1节、7.2节和7.3节的要点。而2.5节、4.6节、6.2.3节、6.3.4节和第7章可以作为本科生毕业设计的参考内容或作为硕士研究生相关课程的部分内容。
　　本书由清华大学杨耕教授、华北电力大学罗应立教授编著，由上海大学陈伯时教授主审。参加第2版部分工作的还有清华大学自动化系副教授耿华博士、肖帅博士、郑重博士、奚鑫泽博士、李隆基硕士和潘淼硕士等。本书的大部分彩图仍然采用罗应立教授课题组在第1版时完成的工作。
　　在本书第1版的使用以及第2版的编著过程中，得到了许多国内外同行和读者的帮助。作者借此机会表示最诚挚的感谢。尤其感谢国内的陈伯时教授、黄立培教授、李发海教授、马小亮教授、苏文成教授、王兆安教授、邬伟扬教授、徐文立教授、袁登科教授、张兴教授、陈亚爱教授、窦日轩教授，以及加拿大的吴斌教授、日本的金东海教授、松濑贡规教授多年来对我的指导和帮助。感谢清华大学出版社王一玲女士团队对我的鞭策以及对原稿的仔细审阅！感谢在清华大学自动化系杨耕课题组以及在罗应立课题组先后工作过的博士后、博士生和硕士生们，感谢他们为本书所做出的各种贡献！
　　作者
　　2014年1月
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