交流電機數字控製係統（第2版） 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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李永東 編

圖書標籤:

• 交流電機
• 數字控製
• 電力電子
• 控製係統
• 電機驅動
• PMSM
• IPMSM
• 矢量控製
• DSP
• MATLAB/Simulink

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111389286

版次：2

商品編碼：11085324

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： 電氣自動化新技術叢書

開本：16開

齣版時間：2012-09-01

用紙：膠版紙

頁數：276

正文語種：中文

內容簡介

　　《交流電機數字控製係統（第2版）》全麵係統地介紹瞭現代交流電機控製係統的基本原理、設計方法和數字控製技術，在介紹瞭交流電機數字控製係統的理論基礎和硬件基礎之後，分彆闡述瞭交流電機控製係統的不同控製方法及其數字化的實現，重點介紹瞭已得到廣泛應用的矢量控製係統、直接轉矩控製係統的控製原理、控製規律和設計方法，並對無速度傳感器控製係統和同步電機控製係統也給予瞭一定的介紹。　　這次修訂刪除瞭一些陳舊的內容，增加對32位DSP及主流單片機的介紹，並按最新DSP對電機控製相關功能模塊的使用方法作瞭修訂，還用C語言代替匯編語言對數字化矢量控製係統的軟件構成重新進行編寫，對自控式電勵磁同步電機的控製電路部分進行瞭簡化，重新修訂瞭永磁同步電機控製部分的內容等，使本書內容更符閤當前技術發展的水平。　　本書適宜於從事電氣傳動自動化、電機及其控製、電力電子技術的科技人員閱讀，也可作為大專院校有關教師、研究生和高年級本科生的教學參考書。

內頁插圖

目錄

《電氣自動化新技術叢書》序言
第6屆《電氣自動化新技術叢書》編輯委員會的話
第2版前言
第1版前言
緒論
0.1 交流電機控製係統的發展和現狀
0.2 交流電機控製係統的類型
0.3 交流電機數字控製係統的特點
0.4 數字控製係統的一般問題
第1章 數字控製係統的理論基礎
1.1 概述
1.2 連續域等效設計法
1.2.1 數字控製係統的性能要求
1.2.2 連續域離散化的方法
1.2.3 數字PID調節器
1.2.4 數字PID調節器的改進
1.3 數字控製係統的z變換分析
1.3.1 z變換及其性質
1.3.2 數字控製係統的脈衝傳遞函數
1.4 數字控製係統的離散化設計
1.4.1 最少拍控製係統的設計
1.4.2 最少拍無紋波控製係統的設計
1.4.3 數字調節器的實現
1.5 數字控製係統的狀態空間分析和設計
1.5.1 數字控製係統的狀態空間方程
1.5.2 數字控製係統的一般性質
1.5.3 狀態空間設計法
1.5.4 狀態觀測器
1.6 數字控製係統軟件設計的實際考慮
1.6.1 數字控製係統軟件設計
1.6.2 量化誤差和比例因子
1.6.3 數據處理和數字濾波
參考文獻
第2章 交流電機數字控製係統硬件基礎
2.1 概述
2.2 微機控製係統硬件設計的一般問題
2.2.1 交流電機數字控製係統的設計方法和步驟
2.2.2 交流電機的數字控製係統總體方案的確定
2.2.3 微處理器芯片的選擇
2.3 微處理器和控製芯片簡介
2.3.1 單片機
2.3.2 數字信號處理器(DSP)
2.3.3 精簡指令集計算機(RISC)
2.3.4 並行處理器和並行DSP
2.3.5 專用集成電路(ASIC)
2.4 交流電機數字化控製係統構成
2.4.1 總綫係統
2.4.2 接口和外圍設備
2.4.3 實時控製
2.4.4 信號檢測
2.5 係統開發和集成
2.5.1 對開發係統的要求
2.5.2 通用數字化開發平颱
2.5.3 硬件係統設計中的抗乾擾問題
參考文獻
第3章 電壓型PWM變頻調速異步電機數字控製係統
3.1 概述
3.2 變頻調速的基本原理
3.2.1 變壓變頻(VVVF)控製原理
3.2.2 異步電機變壓變頻時的機械特性
3.3 電壓型PWM變頻器
3.3.1 電壓型PWM變頻器的主電路
3.3.2 PWM技術分類
3.3.3 PWM性能指標
3.4 正弦PWM技術
3.4.1 電壓SPWM技術
3.4.2 電流SPWM技術
3.4.3 磁通SPWM技術
3.5 其他PWM技術
3.5.1 優化PWM技術
3.5.2 隨機PWM技術
3.5.3 小結
3.6 PWM變頻調速異步電機開環控製
3.6.1 開環變頻調速係統
3.6.2 開環通用變頻器的軟件設計
3.7 異步電機轉速閉環控製係統
3.7.1 轉差頻率控製係統構成
3.7.2 轉差頻率控製係統的起動過程分析
3.7.3 轉差頻率控製係統的特點
參考文獻
第4章 全數字化異步電機矢量控製係統
4.1 概述
4.2 異步電機矢量控製原理
4.2.1 異步電機數學模型
4.2.2 轉子磁場定嚮矢量控製原理
4.2.3 轉差頻率矢量控製原理
4.2.4 氣隙磁場定嚮矢量控製原理
4.2.5 定子磁場定嚮矢量控製原理
4.2.6 定子電壓定嚮矢量控製係統
4.2.7 異步電機矢量控製係統的基本環節
4.3 全數字化矢量控製係統設計
4.3.1 轉子磁場定嚮矢量控製係統調節器設計
4.3.2 全數字化矢量控製係統的硬件和軟件構成
4.4 磁鏈觀測和電流控製
4.4.1 矢量控製的磁鏈觀測
4.4.2 矢量控製中的電流調節器
4.5 無速度傳感器異步電機矢量控製係統
4.5.1 動態轉速估計器法
4.5.2 基於PI調節器的自適應法
4.5.3 自適應轉速觀測器法
4.5.4 轉子齒諧波法
4.5.5 高頻注入法
4.5.6 神經元網絡法
參考文獻
第5章 全數字化異步電機直接轉矩控製係統
5.1 概述
5.2 直接轉矩控製基本原理
5.2.1 電機數學模型
5.2.2 空間矢量PWM逆變器
5.2.3 磁鏈和轉矩閉環控製原理
5.3 磁鏈和轉矩控製性能分析
5.3.1 磁鏈控製性能分析
5.3.2 轉矩控製性能分析
5.3.3 磁鏈和轉矩的估算和觀測
5.4 全數字化控製係統的實現
5.4.1 電壓矢量的選擇
5.4.2 控製係統硬件的實現
5.4.3 低速控製性能分析
5.4.4 改進算法
5.5 無速度傳感器直接轉矩控製
5.5.1 直接計算法
5.5.2 模型參考自適應法(MRAS)
參考文獻
第6章 全數字化同步電機控製係統
6.1 概述
6.2 自控式同步電機控製係統原理
6.2.1 自控式同步電機的基本結構及工作原理
6.2.2 自控式同步電機基本關係分析
6.3 典型自控式同步電機數字控製係統設計
6.3.1 係統結構設計
6.3.2 控製功能的數字化實現
6.4 永磁同步電機數字控製係統
6.4.1 永磁同步電機及其數學模型
6.4.2 PMSM數字控製係統
6.4.3 全數字化PMSM伺服係統總體設計
6.4.4 全數字化PMSM伺服係統的性能
6.4.5 無速度傳感器PMSM係統
6.4.6 轉子初始位置的檢測策略
參考文獻
附錄
附錄A 交流異步電機多變量數學模型及廣義派剋方程
附錄B 自動控製係統的工程設計法
參考文獻

前言/序言

現代電力電子技術在工業自動化中的前沿應用 本書聚焦於現代電力電子技術在工業自動化領域，特彆是高性能電機驅動係統中的前沿理論、關鍵技術及工程實踐。 旨在為電氣工程、自動化、電力電子及相關專業的研究人員、工程師和高級學生提供一個全麵而深入的技術參考，涵蓋從基礎理論到尖端控製策略的完整知識體係。 本書緊密圍繞高性能交流電機驅動係統的最新發展趨勢，但其核心內容和側重點與“交流電機數字控製係統”的傳統教材有著顯著的區彆。本書的敘述邏輯更加側重於硬件基礎、新型功率器件的應用、先進的開關策略以及麵嚮工業物聯網（IIoT）的集成化控製方案。 第一部分：電力電子變換器基礎與新型器件驅動 本部分詳細闡述瞭現代高性能電機驅動係統的“心髒”——電力電子變換器的工作原理與最新進展，重點關注對控製係統性能産生決定性影響的硬件基礎。 1. 寬禁帶（WBG）功率器件的物理特性與應用集成： SiC（碳化矽）和GaN（氮化鎵）器件的器件物理與熱力學分析： 深入探討瞭與傳統矽基IGBT相比，WBG器件在耐壓、開關速度、導通損耗和耐溫性方麵的本質區彆。 高頻開關對係統設計的影響： 詳細分析瞭采用SiC/GaN器件實現兆赫茲級彆開關頻率時，對磁性元件（電感、變壓器）的重新設計、PCB布局的寄生參數管理以及電磁兼容性（EMC）帶來的挑戰與應對策略。 先進驅動電路設計： 闡述瞭高側/低側驅動電路的隔離技術、死區時間精確控製在超高頻下的重要性，以及如何設計能有效抑製dV/dt和dI/dt尖峰的柵極驅動電路。 2. 多電平與模塊化變換器拓撲結構： 中點鉗位（NPC）與飛跨換流子（FSC）的深度剖析： 重點研究瞭三電平/五電平等NPC拓撲在削減諧波、降低電壓應力方麵的優勢，並詳細推導瞭不同拓撲下的電壓平衡算法。 模塊化多電平換流器（MMC）的結構與控製： 詳述瞭MMC在超大功率場閤（如高壓直流輸電、大型風力發電和船舶推進）中的應用優勢，重點分析瞭其子模塊的冗餘設計、電容電壓的平均化控製以及能量平衡策略。 第二部分：麵嚮性能優化的脈寬調製（PWM）與開關策略 本書將PWM的視角從傳統的正弦/空間矢量調製，轉嚮瞭更注重動態響應、諧波抑製和設備保護的前沿策略。 1. 高級調製技術與諧波抑製： 非綫性PWM與載波優化： 探討瞭基於諧波評估的調製技術，例如最小共模電壓調製（Min-CVM）和最大綫性調製度優化。 基於模型預測控製（MPC）的開關策略： 詳細闡述瞭如何將係統模型直接嵌入到控製器中，通過對有限個未來開關狀態的評估，快速選擇最優開關嚮量，從而實現對電流、轉矩甚至電壓波形的精確控製，尤其適用於動態響應要求極高的場閤。 2. 針對特定需求的定製化開關技術： 電流諧波主動抑製技術： 介紹如何通過實時監測電流諧波分量，反饋修正PWM占空比，以達到低於傳統PWM水平的電流總諧波畸變（THD）。 無源/有源阻尼控製： 針對高頻開關導緻的係統振蕩問題，研究瞭如何在開關頻率附近，通過引入阻尼算法或優化濾波器設計來提高係統的穩定裕度。 第三部分：現代高性能交流電機驅動的控製算法與辨識 本部分側重於先進控製理論在交流電機係統中的具體實現，強調參數辨識的在綫化和魯棒性。 1. 高動態性能矢量控製（FOC）的深化： 基於高頻注入法的參數辨識： 深入研究瞭在電機靜止或低速狀態下，如何通過注入高頻電壓/電流信號，精確辨識定子和轉子電阻、電感等關鍵參數，以剋服傳統辨識方法的局限性。 磁場定嚮控製的魯棒性增強： 討論瞭在電機參數隨溫度變化或負載波動時，如何設計自適應觀測器（如卡爾曼濾波）來估計轉速、轉矩和未知負載擾動，確保FOC在高擾動環境下的性能。 2. 直接轉矩控製（DTC）的演進與優化： 模型參考自適應DTC（MRAS-DTC）： 研究如何利用參考模型來估計電機轉子位置和速度，從而實現無位置傳感器的高性能控製，並分析其在寬速度範圍內的性能限製。 基於非綫性滑模的DTC： 引入滑模控製理論來提高DTC對參數不確定性和外部擾動的魯棒性。 第四部分：麵嚮工業應用與智能化的集成化解決方案 本部分將目光投嚮瞭現代工業控製對集成度、可靠性和網絡化能力的要求，是本書區彆於傳統純控製理論教材的關鍵部分。 1. 嵌入式係統與實時操作係統（RTOS）的實現： 高性能數字信號處理器（DSP）與現場可編程門陣列（FPGA）的協同設計： 詳述瞭如何利用DSP的浮點運算能力處理復雜的控製算法，同時利用FPGA實現高實時性、低延遲的PWM生成、死區管理和故障診斷邏輯。 實時操作係統在電機控製中的調度策略： 分析瞭FreeRTOS或VxWorks等RTOS在多任務並發控製（如主控製環、通信任務、輔助監測任務）中的任務優先級分配與同步機製。 2. 工業通信協議與數字化集成： 工業以太網（EtherCAT/Profinet IRT）在伺服係統中的應用： 探討瞭如何將驅動係統的狀態數據、診斷信息以及控製指令集成到上位工廠網絡中，實現亞毫秒級的同步控製。 驅動器狀態的預測性維護（PdM）數據采集： 重點研究瞭如何利用變換器運行中的電流諧波頻譜、開關損耗變化等數據，結閤機器學習模型，對功率器件和電容的健康狀態進行早期預警和壽命預測。 本書內容深度聚焦於電力電子硬件的最新進展如何驅動控製算法的變革，以及這些變革如何在麵嚮工業4.0和智能製造的硬件-軟件集成平颱中落地實現。它提供的是一套麵嚮未來、高度集成化、高性能的電機驅動係統解決方案框架，而非傳統的控製原理教學大綱。

评分☆☆☆☆☆

這本書最讓我感到受挫的是其語言的專業壁壘感，仿佛作者默認讀者已經具備瞭紮實的電機學和自動控製理論基礎。它在引入新概念時，常常省略瞭中間的邏輯跳躍，直接拋齣結論性的數學模型。例如，在介紹空間矢量調製（SVM）時，它直接給齣瞭扇區劃分和電壓矢量閤成的公式，但對於為什麼選擇這些特定的電壓閤成點來實現對參考電壓的逼近，其物理推導過程一帶而過。這使得我不得不停下來，去查閱更基礎的教科書來填補這些“知識斷層”。這本《交流電機數字控製係統（第2版）》與其說是一本自學教材，不如說是一本高級參考手冊。對於那些希望通過它來入門數字控製領域的讀者來說，這種“高冷”的敘事方式無疑增加瞭學習麯綫的陡峭程度。如果作者能增加一些更具啓發性的引言，或者在關鍵轉摺點提供更直觀的類比，相信它的普及度會大大提高。

评分☆☆☆☆☆

這本書的篇幅實在是太過龐雜瞭，我花瞭將近一個月的時間纔勉強讀完一遍，但即便是這樣，很多深層次的原理和復雜的數學推導仍然像霧裏看花，讓我感到力不從心。作者在試圖涵蓋所有交流電機控製領域知識的廣度上做得非常努力，這一點毋庸置疑，從基礎的磁場理論到最新的磁場定嚮控製（FOC）和直接轉矩控製（DTC），幾乎都有所涉及。然而，這種“大而全”的策略，在我看來，反而稀釋瞭重點。比如，在講解如何搭建一個實際的數字控製平颱時，書中提供的代碼示例和硬件接口描述顯得有些脫節，更像是理論模型的復述，而非工程實踐的指南。對於我這樣一個主要目標是快速上手應用和調試的人來說，這樣的內容深度讓我感到有些沮喪。我更期待的是能夠有更多的“陷阱排除指南”或者“常見問題解決方案”，而不是僅僅停留在“應該怎麼做”的層麵，希望能有更多關於“為什麼會齣問題”的深入剖析和案例研究。總而言之，這本書更像是一本詳盡的百科全書，適閤作為參考資料庫查閱，但要說是一本能帶你快速成長的實戰手冊，恐怕還有距離。

评分☆☆☆☆☆

我必須承認，初次翻閱這本書時，我對其中對經典電機理論的迴歸感到非常驚喜。在當前很多強調模型預測控製或人工智能算法的新書中，這本書卻耐心地迴顧瞭伏安特性麯綫、標幺製轉換這些看似基礎卻至關重要的概念。這種對基礎的堅守，使得我對交流電機運行的物理本質有瞭更清晰的認識，而不是僅僅把電機看作一個需要復雜算法去擬閤的“黑箱”。尤其是在對定子和轉子坐標係變換的幾何意義解釋上，作者使用瞭大量的圖示和類比，這對於我這種對數學直覺要求較高的學習者來說，簡直是如沐春風。我能感受到作者深厚的教學功底，他似乎非常明白初學者在哪些概念上會“卡殼”。雖然書中的一些章節在介紹現代控製方法時略顯保守，但正是這種穩健的打底工作，讓我有信心去理解那些更先進的算法背後的物理意義，而不是盲目地套用公式。對我來說，這本書提供的“根基感”是其他任何快速入門書籍都無法比擬的。

评分☆☆☆☆☆

對於一個長期在工業現場與變頻器和伺服驅動器打交道的工程師而言，我更關注的是魯棒性和實時性的權衡。這本書在這方麵著墨不多，略顯遺憾。它花瞭大量的篇幅去解釋理想狀態下的控製策略，例如如何完美地實現無差拍電流控製，或者如何計算齣最優的電壓矢量。然而，在實際應用中，采樣延遲、ADC精度波動、PWM死區時間補償，這些都會極大地影響實際控製效果。書中對這些非理想因素的討論幾乎是點到為止，沒有深入展開。例如，當電機參數發生顯著變化（如溫度漂移導緻電阻變化）時，如何通過在綫辨識或自適應控製來維持性能，這部分內容如果能結閤實際的MCU資源限製來討論，將會非常有價值。我感覺這本書更偏嚮於學術研究或畢業設計階段的理論證明，而對於工廠調試人員來說，它提供的實操指導性不夠強，缺少那種“當你看不到轉速反饋時，你應該首先檢查哪幾個寄存器”的經驗總結。

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖錶質量簡直是一場災難，這極大地影響瞭我的閱讀體驗，甚至幾次我差點就要把它扔到一邊。許多關鍵的波形圖和電路原理圖都模糊不清，綫條交疊在一起，讓人根本無法分辨齣哪個是電流，哪個是電壓，更彆提去辨認那些微小的參數標注瞭。更不用提公式的排版瞭，有些復雜的矩陣運算擠在一起，符號的上下標都沒有區分開，看得我眼花繚亂，不得不頻繁地去翻閱附錄或對照其他資料來核對這些核心公式的正確形式。如果說內容是骨架，那麼排版就是皮肉，這本書的皮肉明顯是長期缺乏打磨和更新的。對於一本涉及精確計算和精確物理現象描述的技術書籍而言，這種低劣的視覺傳達效率無疑是一種嚴重的缺陷。我希望未來的版本能投入更多資源進行校對和製圖升級，否則再好的理論知識，也會因為閱讀障礙而被埋沒。

評分☆☆☆☆☆

這本書講的很好，值得擁有。

評分☆☆☆☆☆

不錯，看著還可以，書頁還行

評分☆☆☆☆☆

書內容豐富，挺實用的！

評分☆☆☆☆☆

好，值得一讀，很有幫助

評分☆☆☆☆☆

係統分析階段是係統詳細開發的關鍵性階段，是確保每個子係統在服從全局的前提下，實習具體功能的重要基礎，關鍵在於“理解”和“錶達”。“理解”是開發人員對係統需求的理解，這些需求既包括用戶能夠明確錶達齣來的需求，也包括用戶沒有明確錶達齣來的需求，因此要求係統分析員要能夠善於挖掘齣用戶沒有明確錶達齣來的需求，也要善於通過係統分析修正用戶提齣的要求。“錶達”的目的是把係統分析員對係統的理解通過邏輯模型錶達齣來，讓用戶檢查，確定係統分析員“理解”的是否正確，同時這個邏輯模型又是下一個階段的工作基礎，因此“錶達”的關鍵是用什麼養的工具描述對係統的理解，一方麵使得用戶能夠看懂，能夠與係統分析員共同討論和修改，另一方麵又要使得係統設計員和程序員能夠正確理解，保證開發齣的係統最終能夠符閤用戶的需求。

評分☆☆☆☆☆

助學助學助學助學助學助學助學助學助學助學助學助學

評分☆☆☆☆☆

係統分析是在總體規劃的指導下，對某一個或若乾個子係統進行深入仔細的調查研究，確定新係統邏輯功能的程序。從工作進程來看，係統分析是總體規劃工作的繼續；從工作範圍來看，係統分析是局部的、詳細的工作，而總體規劃是麵嚮全局的；從工作深度來看，係統分析師更具體、更細緻的工作，而總體規劃是戰略的、宏觀的考慮。

評分☆☆☆☆☆

到貨很及時，非常不錯，good

評分☆☆☆☆☆

不錯，買瞭以後有用，