电力电子、电机控制系统的建模和仿真 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:机械工业

作者:洪乃刚

出品人:

页数:260

译者:

出版时间:2010-2

价格:33.00元

装帧:

isbn号码:9787111291374

丛书系列:

图书标签:

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具体描述

《电力电子、电机控制系统的建模和仿真》以MATLAB为基础，介绍了MATLAB电气系统模型库模块及其功能，并以实例介绍了电力电子和电机控制系统的建模和仿真方法，内容包括AC/DC、DC/DC、DC/AC、AC/AC的各种变换电路，直流调速系统和交流调速系统等。为了适应现代数字化控制系统的发展，《电力电子、电机控制系统的建模和仿真》在连续系统的建模仿真外，还介绍了采样离散系统的建模和仿真方法。

《电力电子、电机控制系统的建模和仿真》附有仿真模型光盘，最大限度地为读者学习提供了方便。

《电力电子、电机控制系统的建模和仿真》可用于高等学校电类专业的选修课教材，也可供研究生和技术研究人员参考和使用。

《电力电子、电机控制系统的建模和仿真》：深入探索驱动与转化的智慧之芯这是一本专为电子工程、自动化、机械工程及相关领域的专业人士和进阶学生量身打造的著作。本书并非仅仅停留在理论的陈述，而是致力于构建一座连接电力电子学、电机控制理论与现代工程实践的坚实桥梁。它深入剖析了电力电子变换器、电机系统及其复杂控制策略的内在机理，并通过详实建模与精密仿真的方法，揭示了如何从设计之初就优化性能、规避风险，最终实现高效、可靠的驱动与能源转化。核心内容概览：本书以系统化的视角，逐步展开对电力电子与电机控制核心要素的深入探讨。第一部分：电力电子变换器基础与建模直流-直流变换器：从基础的Buck、Boost、Buck-Boost拓扑出发，详细解析其工作原理，并引入其数学模型。将详细介绍如何构建这些变换器的电路模型，包括导通损耗、开关损耗的考虑，以及不同控制模式（电压模式、电流模式）下的模型构建。直流-交流变换器（逆变器）：深入研究单相和三相逆变器的PWM（脉冲宽度调制）技术，包括SPWM、SVPWM等。本书将重点讲解不同PWM策略的调制算法，以及它们对输出波形质量和效率的影响。同时，将提供逆变器系统的状态空间平均模型和傅里叶级数分析模型，用以理解其动态特性。交流-直流变换器（整流器）：覆盖单相和三相的不可控整流和可控整流。本书将详细讲解SCR（可控硅）和IGBT（绝缘栅双极晶体管）等功率器件在整流电路中的应用，以及如何建立不同类型整流器的稳态和动态模型，分析其对电网谐波的影响。第二部分：电机本体建模与特性分析同步电机与异步电机：详细推导两类电机的d-q轴等效电路模型，揭示其在旋转坐标系下的简化数学描述。本书将深入分析影响电机性能的关键参数，如电感、电阻、磁链等，并探讨这些参数在不同运行状态下的变化。直流电机：涵盖永磁直流电机和串励直流电机的基本结构和工作原理。将提供直流电机的电路模型和机电耦合模型，重点关注电枢流、反电动势以及转矩产生的关系。电机参数辨识：介绍常用的电机参数辨识方法，包括离线和在线辨识技术，为精确建模提供必要的数据支持。第三部分：电机控制策略经典控制方法：详细阐述PID（比例-积分-微分）控制在电机速度和位置控制中的应用，包括参数整定方法（如Ziegler-Nichols法）及其在不同电机类型中的实现。矢量控制（FOC）：深入讲解永磁同步电机（PMSM）和异步感应电机（IM）的矢量控制原理，重点在于磁场定向控制和转子位置（或滑差）估计。将详细阐述电流、速度和位置环的设计，以及其在提高电机动态性能和效率方面的优势。直接转矩控制（DTC）：介绍DTC的核心思想，包括转矩和磁链的直接控制，以及其在高速响应和简单实现上的特点。本书将分析不同DTC控制器的设计，以及其对电磁转矩脉动和开关频率的影响。其他先进控制技术：触及模型预测控制（MPC）、自适应控制、模糊控制等现代控制技术在电机系统中的应用前景和基本原理。第四部分：仿真技术与工具应用数学建模与仿真方法：介绍建立电力电子和电机系统数学模型的各种方法，包括基尔霍夫方程法、状态空间平均法、拉普拉斯变换法等。常用仿真平台介绍：详细介绍MATLAB/Simulink、PSIM、PLECS等主流电力电子和电机控制仿真软件的功能与特点。实例仿真分析：通过大量典型应用场景的仿真实例，展示如何利用仿真工具验证理论模型、优化控制参数、评估系统性能，以及进行故障分析。例如，将通过仿真对比不同PWM策略对逆变器输出谐波的影响，分析PID控制器参数变化对电机速度响应的影响，以及FOC和DTC在动态性能上的差异。本书的价值与特色：理论与实践深度融合：本书不仅仅是公式的堆砌，而是将抽象的理论模型与具体的工程问题紧密结合，通过仿真工具直观地展示理论的有效性。系统化、结构化：内容组织严谨，从基础的电力电子变换器到复杂的电机控制策略，再到仿真实践，层层递进，帮助读者构建完整的知识体系。丰富的仿真案例：大量的仿真实例贯穿全书，使得读者能够通过实际操作，加深对理论知识的理解，并掌握利用仿真解决工程问题的能力。面向未来技术：涵盖了如模型预测控制等前沿控制技术，为读者指明了未来学习和研究的方向。适用读者：高等院校电子工程、自动化、机械工程、电气工程等专业的本科生、硕士生及博士生。从事电力电子、电机驱动、新能源汽车、工业自动化、机器人、智能制造等领域的研究人员和工程师。对电机控制系统感兴趣，希望深入了解其原理和仿真方法的自学者。阅读本书，您将能够深入理解电力电子变换器和电机系统的运行机制，掌握各种先进的电机控制策略，并能够熟练运用仿真工具进行系统设计、分析与优化，从而在瞬息万变的工程技术领域保持领先地位。

作者简介

目录信息

前言第1章 MATLAB基础 1.1 MATLAB介绍 1.2 MATLAB的安装和启动 1.3 MATLAB环境 1.3.1 MATLAB的主菜单 1.3.2 MATLAB的工具栏 1.3.3 MATLAB的命令窗口(Command Window) 1.3.4 MATLAB的工作间(Workspace) 1.4 MATLAB的计算基础 1.4.1 常量和变量 1.4.2 数组、矩阵的表示和赋值 1.4.3 MATLAB的算术运算 1.4.4 MATLAB的关系运算 1.4.5 MATLAB的逻辑运算 1.4.6 MATLAB的特殊运算符 1.4.7 MATLAB常用的函数 1.5 MATLAB程序设计基础 1.5.1 表达式、表达式语句和赋值语句 1.5.2 流程控制语句 1.6 其他MATLAB的常用命令 1.7 MATLAB的绘图功能 1.7.1 直角坐标中的二维曲线 1.7.2 多条曲线的绘制 1.7.3 曲线的线型和颜色 1.7.4 MATLAB的图形窗口 1.8 电力电子电路波形图的绘制第2章 SIMULINK环境和模型库 2.1 系统仿真(SIMULINK)环境 2.1.1 SIMULINK的工作环境 2.1.2 模型库浏览器(SIMULINK Library Browser) 2.1.3 SIMULINK的仿真步骤 2.1.4 系统模型的保存和调用 2.1.5 SIMULINK的仿真算法 2.1.6 示波器(scope)的使用和数据保存 2.1.7 建立子系统 2.2 SIMULINK模型库中的模块 2.2.1 连续系统子模块库 2.2.2 离散系统模块库 2.2.3 函数与表格模块库 2.2.4 数学运算模块库 2.2.5 非线性模块库 2.2.6 信号与系统模块库 2.2.7 仪器仪表模块库 2.2.8 信号源模块库 2.2.9 子系统模块库 2.3 电力系统模型库 2.3.1 电源模块库 2.3.2 电器元件模块库 2.3.3 电机模块库 2.3.4 电力电子元件模块库 2.3.5 测量仪器模块库 2.3.6 其他电气模块库 2.3.7 应用举例模型库第3章电力电子器件模型 3.1 二极管模型 3.2 晶闸管模型 3.3 可关断晶闸管模型 3.4 电力场效应晶体管模型 3.5 绝缘栅双极型晶体管模型 3.6 理想开关模型 3.7 三相桥式整流电路模块 3.7.1 三相桥式不控整流电路模块 3.7.2 三相桥式可控整流电路模块 3.8 通用桥式电路模块 3.9 三电平变流器模块 3.10 驱动模块 3.10.1 同步六脉冲发生器 3.10.2 十二脉冲发生器 3.10.3 PWM脉冲发生器第4章变压器和电动机模型 4.1 变压器模型 4.1.1 单相变压器模型 4.1.2 单相多绕组变压器 4.1.3 三相变压器模型 4.1.4 互感线圈 4.2 直流电机模型 4.3 交流电机模型 4.3.1 三相交流异步电动机模型 4.3.2 交流同步电机模型(基本型) 4.3.3 永磁同步电机模型 4.3.4 磁阻电机模型 4.3.5 交流电机测量单元第5章电力电子变流电路的仿真 5.1 交流一直流变换器 5.1.1 单相桥式全控整流电路仿真 5.1.2 三相桥式全控整流电路仿真 5.1.3 不控整流电路和电容性负载仿真 5.2 直流一直流变换器 5.2.1 直流降压变换器设计 5.2.2 直流升压变换器设计 5.2.3 Cuk升降压变换电路仿真 5.2.4 桥式直流PWM变换器仿真 5.2.5 AC／DC／Ac／DC开关电源的仿真 5.3 直流一交流变换器 5.3.1 三相电压型SPWM逆变器仿真 5.3.2 电流跟踪型逆变器仿真 5.4 交流一交流变换器 5.4.1 单相交流调压器仿真 5.4.2 三相交流调压电路仿真 5.4.3 交一交变频电路的仿真第6章直流调速系统的仿真 6.1 直流电动机开环调速系统的仿真 6.2 转速闭环控制的直流调速系统仿真 6.2.1 带转速负反馈的有静差直流调速系统 6.2.2 带电流截止负反馈的转速单闭环调速系统仿真 6.3 转速电流双闭环控制的直流调速系统仿真 6.3.1 按直流双闭环系统动态结构图的仿真 6.3.2 使用power system模块的直流双闭环系统仿真 6.4 直流可逆调速系统的仿真 6.4.1 α=β配合控制的有环流可逆调速系统 6.4.2 逻辑控制无环流直流可逆调速系统仿真 6.5 直流PWM—M可逆调速系统 6.5.1 H型主电路的仿真 6.5.2 双极式控制直流PWM—M可逆调速系统仿真 6.5.3 受限单极式直流PWM—M可逆调速系统仿真第7章交流调速系统的仿真 7.1 交流异步电动机性能的仿真研究 7.1.1 异步电动机连接正弦电压工作 7.1.2 PWM变频器一电动机系统仿真 7.2 交流电动机减压软起动系统仿真 7.3 转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统仿真 7.4 矢量坐标变换的仿真 7.4.1 三相静止坐标系和两相静止坐标系的变换 7.4.2 两相静止坐标系和两相旋转坐标系的变换 7.4.3 三相静止坐标系和两相旋转坐标系的变换 7.4.4 矢量坐标变换的仿真 7.5 交流异步电动机的磁链观察 7.5.1 转子磁链计算的电流模型 7.5.2 转子磁链的电压模型 7.5.3 转子磁链模型的仿真 7.6 交流异步电动机矢量控制调速系统的仿真 7.6.1 转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真 7.6.2 带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统仿真 7.6.3 无速度传感器的矢量控制系统仿真 7.7 永磁同步电动机的仿真 7.7.1 正弦波永磁同步电动机变频调速系统仿真 7.7.2 梯形波永磁同步电动机变频调速系统仿真第8章离散控制调速系统仿真 8.1 两象限三相整流器直流调速系统模块 8.1.1 模块参数 8.1.2 两象限三相整流器直流调速系统模型 8.1.3 模块应用举例Dc3 8.2 四象限晶闸管控制直流调速系统模块 8.2.1 离散的α=β有环流控制可逆系统 8.2.2 离散的无环流控制可逆系统 8.3 四象限斩波控制直流调速系统 8.3.1 Four-Quadrant Chopper DC Drive模块 8.3.2 模型结构 8.4 三相异步电动机磁场定向矢量控制系统 8.4.1 转速控制器 8.4.2 定向控制器 8.4.3 模块应用举例AC3 8.5 三相异步电动机直接转矩控制系统 8.5.1 转矩和定子磁链计算 8.5.2 磁通和转矩滞环控制器 8.5.3 磁链选择器 8.5.4 开关表 8.5.5 开关控制模块 8.5.6 模块应用举例AC4 8.6 三相异步电动机空间矢量控制系统 8.6.1 转速控制器模块 8.6.2 矢量控制模块 8.6.3 模块应用举例AC2参考文献
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读后感

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用户评价

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我最近在学习如何用更现代的视角去审视电力电子系统，特别是对新型半导体器件（比如SiC和GaN）在快速开关过程中产生的瞬态行为模型非常感兴趣。翻阅这本书时，我惊喜地发现，尽管它看起来是一本内容扎实的专业书籍，但作者并未固步自封于传统的IGBT模型。在某几章中，我看到了关于这些新型器件模型特性参数提取和高频开关暂态响应仿真的深入探讨。这表明作者具备紧跟行业技术前沿的视野。更让我赞赏的是，书中的示例代码和流程描述，都倾向于使用现代化的、易于扩展的结构，而不是那种陈旧、难以维护的脚本。这使得我能够轻松地将书中的方法论迁移到我正在使用的最新仿真平台和设计流程中去，极大地缩短了知识转化成本。这是一本能够经受时间考验，并且能够适应未来技术发展的经典之作。

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这本书的叙述风格着实有一种老派工科教科书的严谨与厚重感，对于我们这些习惯了快餐式知识的读者来说，这是一种挑战，但也是一种宝贵的财富。它没有过多地使用华丽的辞藻去粉饰概念，而是直截了当地抛出公式、推导、再到案例分析，逻辑链条如同精密的机械结构一般，环环相扣，不容许任何一环的松懈。我特别欣赏它在阐述基础理论时所展现出的耐心，比如对非线性系统的处理，作者似乎在一步步引导读者穿越复杂的数学迷雾，最终抵达清晰的物理图像。对我个人而言，这种深入骨髓的理论支撑是进行任何高级仿真工作的前提。我正在尝试将书中的某几个核心控制算法应用于一个特定的工业变频器设计中，目前看来，书中的理论框架已经为我搭建好了坚实的基石，剩下的工作就是如何根据实际硬件的约束条件进行灵活的裁剪和优化了。

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拿到这本《电力电子、电机控制系统的建模与仿真》时，我首先被它厚重的分量和精美的装帧所吸引。我一直对电力电子在现代工业中的核心作用抱有浓厚的兴趣，尤其是它如何与电机控制系统深度融合，实现高效、精准的驱动与调控。这本书的排版清晰，图表绘制得非常专业，让人感觉作者对内容的驾驭能力非常扎实。初翻目录，便能感受到它从基础理论到前沿应用的系统性布局。它似乎并不满足于停留在表面的概念介绍，而是深入到数学模型的构建和仿真工具的应用层面，这正是我所期待的。我尤其关注那些关于新型功率器件特性分析和复杂系统动态行为仿真的章节，这些是当前工程实践中亟待解决的难题。这本书的深度和广度，预示着它将成为我案头必备的工具书，不仅仅是学习资料，更是解决实际问题时的参考指南。我相信，通过认真研读，我对如何精确描述并预测这些复杂电磁能量转换过程的理解将得到质的飞跃。

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从一个资深工程师的角度来看，这本书的价值在于它有效地架起了理论研究与工程实践之间的桥梁，而且这座桥的承重能力相当可观。很多学术著作过于偏重理论的普适性和优雅性，导致在面对实际电机发热、饱和、机械振动等非理想因素时显得力不从心；而一些工程手册又过于依赖经验公式，缺乏深层的机理分析。这本书似乎找到了一个很好的平衡点。它在讨论了理想化的动态模型之后，紧接着就引入了参数不确定性、传感器噪声等实际工况下的干扰因素，并展示了如何通过鲁棒控制理论或自适应算法来应对。这种“既要仰望星空（理论），也要脚踏实地（实践约束）”的写作态度，让我在阅读时感到非常踏实。对于正在进行产品迭代和性能优化的团队来说，这本书无疑是提升系统稳定性和可靠性的重要参考。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我是在一个朋友的强烈推荐下接触到这本著作的，他反复强调这本书的仿真部分做得极其出色。我打开书时，首先跳过了一些基础的理论回顾，直接翻到了关于Simulink或Matlab高级应用的部分。结果发现，这里的描述远超我预期的“教科书式”应用。它不仅仅是简单地告诉你“把这个模块拖进去”，而是详细剖析了为什么需要用特定的离散化方法、如何处理开关函数的精确建模，以及如何有效地进行参数扫描和敏感性分析。这种对“如何做仿真”的深入探讨，而非仅仅停留在“仿真有什么用”的层面，极大地提升了这本书的实用价值。我立刻被其中的一个关于高频开关对EMI影响的仿真案例所吸引，那里的模型构建思路非常巧妙，为我当前正在头疼的一个噪声抑制问题提供了全新的思路方向。这本书的实战价值，远高于许多同类书籍。

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