本書是作者在多年從事電力電子與電機集成系統(tǒng)的教學(xué)、科研的基礎(chǔ)上,結(jié)合近年來科技的發(fā)展和應(yīng)用著寫而成,主要研究電力電子與無刷直流電動機集成系統(tǒng)和電力電子與開關(guān)磁阻電動機集成系統(tǒng),著重分析控制理論方法應(yīng)用、硬件系統(tǒng)設(shè)計、實驗性能研究,并針對具體實例進行解析。
全書共8章,第1章對電力電子與電機集成系統(tǒng)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、典型結(jié)構(gòu)進行概述,第2章從電磁理論基礎(chǔ)出發(fā),分析位置傳感器、電動機本體及電力電子拓撲結(jié)構(gòu),第3章對無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)、磁場、繞組進行分析,第4章著重分析電力電子與無刷直流電動機集成系統(tǒng)的綜合應(yīng)用,含四開關(guān)拓撲及控制、無位置傳感器控制、減小轉(zhuǎn)矩脈動控制,第5章闡述集成系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn),含主電路和控制電路設(shè)計、FPGA架構(gòu)及DSP架構(gòu),第6章闡述電力電子與開關(guān)磁阻電動機集成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理,其控制方法及分析在第7章,最z后,第8章分析電力電子與開關(guān)磁阻電動機集成系統(tǒng)的綜合應(yīng)用,面向減小電動機轉(zhuǎn)矩脈動、新型無軸承電動機結(jié)構(gòu)及電力電子電路結(jié)構(gòu)。
本書可供電氣、自動化領(lǐng)域的研究生作為教材,并供有關(guān)專業(yè)科技人員與高校師生參考之用。
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 電力電子與電動機集成系統(tǒng)的發(fā)展歷史 2
1.2 電力電子與電動機集成系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 5
1.2.1 無刷直流電動機轉(zhuǎn)矩脈動抑制的研究現(xiàn)狀 5
1.2.2 無刷直流電動機無位置傳感器控制的研究現(xiàn)狀 9
1.2.3 開關(guān)磁阻電動機轉(zhuǎn)矩脈動以及噪聲振動抑制的研究現(xiàn)狀 21
1.2.4 開關(guān)磁阻電動機無位置傳感器控制的研究現(xiàn)狀 24
1.3 電力電子與電動機集成系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu) 36
1.3.1 無刷直流電動機典型結(jié)構(gòu) 36
1.3.2 開關(guān)磁阻電動機典型結(jié)構(gòu) 37
第2章 電力電子與無刷直流電動機集成系統(tǒng)基本工作原理 41
2.1 無刷直流電動機電磁理論基礎(chǔ)及基本結(jié)構(gòu) 41
2.1.1 無刷直流電動機的基本電磁理論 41
2.1.2 無刷直流電動機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 43
2.2 無刷直流電動機轉(zhuǎn)子位置傳感器和運行實例分析 47
2.2.1 電磁式位置傳感器 47
2.2.2 光電式位置傳感器 49
2.2.3 磁敏式位置傳感器 49
第3章 無刷直流電動機的磁場和繞組結(jié)構(gòu) 56
3.1 無刷直流電動機的磁場分布 56
3.1.1 有關(guān)磁的基本知識 56
3.1.2 去磁現(xiàn)象及其防止措施 61
3.1.3 磁路及其基本定律 63
3.2 無刷直流電動機的繞組結(jié)構(gòu) 70
3.2.1 無刷直流電動機磁場的簡化 71
3.2.2 繞組的構(gòu)成及基本要求 73
3.2.3 整數(shù)槽繞組 75
3.2.4 分數(shù)槽繞組 91
3.3 多種無刷直流電動機繞組實例分析 96
3.3.1 三相二級內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷直流電動機 96
3.3.2 三相多繞組多級內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機 98
3.3.3 外轉(zhuǎn)子無刷直流電動機 100
第4章 電力電子與無刷直流電動機集成系統(tǒng)綜合應(yīng)用 102
4.1 主電路結(jié)構(gòu)及電動機合成轉(zhuǎn)矩 102
4.1.1 三相半控電路 102
4.1.2 三相Y聯(lián)結(jié)全控電路 104
4.1.3 三相聯(lián)結(jié)全控電路 107
4.2 基于74HCT238譯碼器的無刷直流電動機設(shè)計 109
4.2.1 無刷直流電動機的拓撲結(jié)構(gòu) 109
4.2.2 無刷直流電動機驅(qū)動電路的設(shè)計 110
4.2.3 無刷直流電動機驅(qū)動實驗系統(tǒng)的實現(xiàn)與系統(tǒng)測試 115
4.3 四開關(guān)BLDCM電路拓撲及控制方法 120
4.3.1 四開關(guān)BLDCM電路拓撲結(jié)構(gòu) 120
4.3.2 四開關(guān)BLDCM控制方法 124
4.3.3 仿真實驗分析 128
4.4 基于無位置傳感器的無刷直流電動機轉(zhuǎn)矩脈動抑制 130
4.4.1 無位置傳感器的無刷直流電動機控制 130
4.4.2 換相轉(zhuǎn)矩脈動抑制策略 142
4.4.3 仿真實驗分析 164
第5章 電力電子與電動機集成系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn) 182
5.1 系統(tǒng)硬件電路平臺總體結(jié)構(gòu) 182
5.1.1 基于FPGA的系統(tǒng)硬件電路平臺總體結(jié)構(gòu) 182
5.1.2 基于DSP的系統(tǒng)硬件電路平臺總體結(jié)構(gòu) 183
5.2 FPGA的系統(tǒng)硬件設(shè)計 184
5.2.1 基于FPGA的系統(tǒng)硬件電路平臺總體結(jié)構(gòu) 185
5.2.2 驅(qū)動系統(tǒng)模塊設(shè)計 190
5.2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計 202
5.3 基于DSP的系統(tǒng)硬件設(shè)計 219
5.3.1 無刷直流電動機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 219
5.3.2 無刷直流電動機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 222
5.4 系統(tǒng)實驗 229
5.4.1 基于FPGA的系統(tǒng)硬件電路平臺實驗結(jié)果 229
5.4.2 基于DSP的系統(tǒng)硬件電路平臺實驗結(jié)果 232
第6章 電力電子與開關(guān)磁阻電動機集成系統(tǒng)基本原理 236
6.1 開關(guān)磁阻電動機結(jié)構(gòu)類型及其工作原理 237
6.1.1 傳統(tǒng)的SR電動機 237
6.1.2 短磁路SR電動機 238
6.1.3 雙饋型SR電動機 238
6.1.4 永磁式SR電動機 238
6.1.5 帶輔助繞組的SR電動機 239
6.1.6 兩相同時勵磁的SR電動機 239
6.2 單相開關(guān)磁阻電動機 240
6.3 多相開關(guān)磁阻電動機 241
6.3.1 開關(guān)磁阻電動機的基本原理 242
6.3.2 開關(guān)磁阻電動機的基本方程 243
6.3.3 電路方程 244
6.3.4 機械方程 244
6.3.5 機電聯(lián)系方程 245
6.3.6 開關(guān)磁阻電動機數(shù)學(xué)模型 246
第7章 開關(guān)磁阻電動機控制方法 250
7.1 理想線性模型下開關(guān)磁阻電動機轉(zhuǎn)矩特性分析 250
7.1.1 一般轉(zhuǎn)矩計算 250
7.1.2 磁儲能計算 251
7.1.3 理想電感計算 252
7.1.4 基本轉(zhuǎn)矩計算 254
7.2 理想線性模型下開關(guān)磁阻電動機電流特性分析 255
7.3 開關(guān)磁阻電動機控制方法分析 263
7.3.1 開關(guān)磁阻電動機基本控制方法 263
7.3.2 開關(guān)磁阻電動機雙閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真分析 266
7.3.3 直接轉(zhuǎn)矩控制的理論分析與仿真研究 270
7.3.4 控制方法對比仿真分析 277
第8章 電力電子與開關(guān)磁阻電動機集成系統(tǒng)綜合應(yīng)用 281
8.1 減小轉(zhuǎn)矩脈動方法 281
8.1.1 直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制 281
8.1.2 轉(zhuǎn)矩分配函數(shù) 290
8.1.3 電流特性分析 310
8.2 新型無軸承電動機集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理 322
8.2.1 無軸承電動機的研究概況 324
8.2.2 無軸承開關(guān)磁阻電動機的研究概況 324
8.2.3 無軸承開關(guān)磁阻電動機結(jié)構(gòu)及原理 325
8.2.4 無軸承開關(guān)磁阻電動機的關(guān)鍵技術(shù) 328
8.2.5 控制策略 333
8.2.6 麥克斯韋應(yīng)力法 339
8.2.7 氣隙磁密計算 340
8.2.8 轉(zhuǎn)矩和懸浮力計算 341
8.2.9 電感矩陣 342
8.2.10 無軸承開關(guān)磁阻電動機研究展望 344
參考文獻 346
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