特种交流电机及其计算机控制与仿真

特种交流电机及其计算机控制与仿真 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社 作者:戴文进 出品人: 页数:321 译者: 出版时间:2002-5 价格:16.0 装帧:平装 isbn号码:9787111099154 丛书系列:
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具体描述

本书主要论述特种电机的原理、设计及其计算机控制与仿真,全书共分四章,书后备有附录。

异步电机变频调速系统设计与应用实例 书籍简介 本书聚焦于工业领域应用最为广泛的交流电机之一——异步电机,系统阐述了其变频调速技术的原理、设计方法、控制策略以及在实际工程中的应用。全书内容涵盖从电机基础理论到复杂控制系统的构建,旨在为电气工程、自动化、机电一体化等相关专业的工程师和研究人员提供一本全面、深入且实用的技术参考手册。 第一部分:异步电机基础与变频调速原理 本部分首先回顾异步电机的结构、工作原理、电磁性能参数的标定与测试方法。详细分析了异步电机在不同负载条件下的转矩-转速特性,并引入了传统的有级调速方法(如改变定子绕组联线、改变极对数)的局限性,为引入现代变频调速技术奠定理论基础。 核心内容在于变频调速的基本原理。我们将深入探讨交流电源的整流、逆变、滤波等环节在变频器中的作用。重点阐述了脉冲宽度调制(PWM)技术,尤其是正弦波脉宽调制(SPWM)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)的数学模型、矢量分解与合成过程。对于SVPWM,本书不仅给出其开关序列的推导过程,还分析了其在提高电压利用率和降低输出谐波方面的显著优势。 此外,本部分还对变频器中的功率器件(如IGBT、MOSFET)选型、驱动电路设计以及热管理进行了详尽的论述,确保读者能理解硬件基础对系统性能的影响。 第二部分:异步电机矢量控制理论 异步电机的精确速度和转矩控制是现代工业传动系统的核心要求。本书将矢量控制(Field-Oriented Control, FOC)作为异步电机高性能控制的主线进行讲解。 首先,基于两相静止坐标系下的电压、电流和磁链方程,推导出将定子电流矢量解耦到转矩和磁链两个分量上的数学变换——Park(d-q)变换。详细分析了坐标变换的物理意义,即如何实现对异步电机磁链和转矩的独立控制。 理论阐述后,本书将重点放在直接转矩控制(Direct Torque Control, DTC)与磁链定向的矢量控制(Vector Control, VC)的对比与实现。 磁链定向矢量控制(VC): 详细介绍如何通过转子磁链定向实现电流的解耦控制。内容包括磁链观测器的设计,如基于定子量的观测器(如滑膜观测器)和基于转子等效电路参数的观测器。重点讲解了PI调节器的设计与参数整定方法,包括电流环和速度环的带宽选择,确保系统的动态响应速度和稳态精度。 直接转矩控制(DTC): 分析DTC的原理,即通过实时检测转矩和磁链,并利用滞环比较器和开关表直接选择合适的电压矢量进行控制,实现快速的动态响应。本书将对比DTC在开关频率恒定性方面的不足,并介绍改进的开关表策略。 为解决参数辨识的难题,本书还专辟章节讨论了在线参数辨识技术,特别是针对变频器工作时定子电阻随温度变化的补偿策略,以维持矢量控制的精度。 第三部分:系统集成与软件实现 本部分将理论知识转化为实际可操作的工程实现。我们将以主流的微控制器(如基于DSP或高性能ARM Cortex-M7内核的芯片)为例,指导读者如何构建变频调速系统。 软件架构设计: 介绍实时操作系统(RTOS)在控制系统中的应用,讨论多任务调度、中断优先级设置以及控制周期同步机制。 数字信号处理(DSP): 详细阐述实现Park/Clark变换、磁链/转矩计算所需的数字滤波算法(如低通滤波、陷波滤波)和数字积分器的实现,确保计算的实时性和准确性。 PWM信号生成: 阐述如何精确控制六路互补的PWM信号输出,包括死区时间的设置与补偿,以保护功率器件并保证逆变器输出波形的质量。 第四部分:实际应用案例与工程优化 本书的实践性体现在对多个典型应用场景的深入分析。 1. 高精度定位系统: 讨论在伺服驱动领域,异步电机如何通过更高带宽的速度/位置控制环实现与同步电机相媲美的动态性能,包括如何处理反向驱动和重载启动问题。 2. 风机/泵类负载的节能控制: 探讨恒转矩和恒压($V/f$)控制策略在不同应用中的切换,并结合系统仿真分析其节能效果。 3. 多电机协同驱动: 介绍在输送带或卷绕设备中,如何利用总线通讯(如EtherCAT或CANopen)实现多台变频器之间的速度和相位同步控制。 此外,本书还涵盖了电机驱动中常见的故障诊断与保护技术,如过流保护、过压/欠压保护、过温保护以及接地故障检测,这些是保障工业设备长期稳定运行的关键因素。 总结 《异步电机变频调速系统设计与应用实例》力求理论与实践紧密结合,不仅为读者提供了坚实的变频控制理论基础,更通过详细的工程实现步骤和丰富的应用案例,指导工程师将复杂的控制算法成功部署到实际工业设备中,是理解和掌握现代交流调速技术的必备参考书。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本《特种交流电机及其计算机控制与仿真》的书名听起来就充满了硬核技术气息,我一个电气工程专业的学生在选购教材时,自然就被它吸引住了。刚拿到手的时候,就被它那厚实的开本和密密麻麻的公式给震慑住了。我本来还希望它能更侧重于实际应用和案例分析,结果发现,这本书在理论基础的构建上是极其扎实的,几乎把交流电机的所有理论模型都扒了个底朝天。不过,老实说,对于初学者来说,前几章的数学推导简直是场噩梦。像是对磁场分布的解析、对各种复杂边界条件的处理,都用了非常抽象的数学语言来表述,阅读体验不算友好。我花了大量时间去啃那些傅里叶级数和偏微分方程,感觉自己像是在啃一本高等数学的专业辅导书,而不是一本电机控制教材。当然,如果你是打算深入研究电机理论,并想了解其背后的物理本质,那么这本书绝对是宝藏,它提供了足够的深度去探索问题的根源,而不是停留在表面现象的描述上。只是希望作者在后续的修订中,能适当增加一些直观的图示或者简化模型的例子,帮我们这些“凡人”搭个梯子上去看看风景。这本书更像是给研究生或者资深工程师准备的“武功秘籍”,门槛确实有点高。

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这本书的装帧设计非常古典,封面那种深蓝配烫金的风格,透着一股严谨的老派学者的气息。内容上,它确实全面覆盖了各种特种交流电机,从双凸极电机到开关磁阻电机,几乎市面上不常见的类型都被收录进去了。这种“大而全”的特点在初次阅读时让人感到非常充实。我特别欣赏它对不同电机结构产生的特定电磁问题的分析,比如齿槽转矩的产生机制和抑制方法,讲得深入且透彻。但是,这种全面性也带来了一个副作用:深度不够聚焦。在处理某一特定电机类型时,它往往会在不同章节间跳跃,读者需要自己去拼凑出完整的知识链条。例如,讲到某种异步电机的高频特性时,它会引用到前面介绍的另一种电机参数辨识方法,要求读者对全书内容非常熟悉才能融会贯通。我希望它能有一个更清晰的知识地图,让读者知道哪些是核心重点,哪些是拓展阅读。对于需要快速掌握某一种特定电机设计的工程师来说,这本书的查找效率会打折扣。

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对于我这个已经工作多年的电气设计师来说,我最看重的是书中能否提供一些前人踩过的“坑”和总结出的经验教训。这本书在理论阐述上无可挑剔,逻辑链条非常完整,行文风格是那种典型的、不带感情色彩的学术论述,力求客观和精确。我在阅读关于电机动态响应的章节时,发现它对不同工况下的参数敏感性分析做了详尽的数学论证。然而,在实际的工程设计环节,比如如何根据成本、体积、温升等非电气指标来反向约束电机设计参数,这本书几乎是空白的。它告诉了我“为什么”会这样工作,但很少告诉我“应该”如何设计才能最好地满足实际项目的约束条件。这本书的价值在于构建坚实的理论地基,但它更像是一座精心设计但尚未装修的钢筋混凝土结构。我希望能看到更多关于设计优化、容错机制和长期运行可靠性方面的工程经验总结,而不仅仅是纯粹的机理分析。

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我最近在做一个关于永磁同步电机(PMSM)的驱动项目,急需一本能将理论与现代控制算法完美结合的书籍来指导实践。听说这本《特种交流电机及其计算机控制与仿真》在控制部分的内容很前沿,赶紧入手了。然而,当我翻开关于“计算机控制”那几章时,发现它的重点似乎更倾向于搭建理论框架,而非软件实现的具体细节。比如,它详细讨论了各种控制器的设计原理,从经典的PI到先进的滑模控制(SMC)都有涉及,数学推导非常严谨,每一步的稳定性分析都无可挑剔。但真正到了编程实现层面,比如如何用MATLAB/Simulink搭建一个高效的仿真模型,或者如何针对特定的DSP芯片进行代码优化,这些“接地气”的内容就显得有些单薄了。我更期望看到一些真实的参数设置、调试技巧,或者至少是完整的S函数编写示例。它更像是一份高水平的学术报告汇编,而不是一本实操手册。对于我这种需要快速将理论转化为实际产品原型的人来说,这本书的“仿真”二字,似乎更多是指理论模型的数学仿真,而非工程实践中的软件仿真工具链的全面指导。

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我买了这本书的主要目的是想学习如何利用现代仿真软件,如Ansys Maxwell或Comsol Multiphysics,对特种电机进行精确的电磁场仿真。这本书的“仿真”部分确实涉及了非常深入的分析方法,特别是有限元法的基本思想和离散化过程,讲得非常系统。它详细解释了如何建立等效电路模型,并将其转化为可求解的代数方程组。然而,令人遗憾的是,全书似乎更偏爱传统的解析法和基于状态空间的数值求解器,对于现代工程师越来越依赖的商业化电磁场仿真软件(FEA/BEM)的实际操作流程,提及得非常少。例如,网格划分对结果精度的影响、边界条件的设置技巧、后处理数据如何提取性能指标等工程实践中的关键步骤,几乎没有涉及。这本书更像是培养一位“电磁理论家”的教科书,而不是培养一位“电机仿真工程师”的实用指南。我感觉我掌握了如何推导出微分方程,却不知道如何把这些方程最有效地喂给我的仿真软件。

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