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出版者:機械工業齣版社

作者:戴文進

出品人:

頁數:321

译者:

出版時間:2002-5

價格:16.0

裝幀:平裝

isbn號碼:9787111099154

叢書系列:

圖書標籤:

• 特種電機
• 交流電機
• 計算機控製
• 電機控製
• 仿真技術
• 電力電子
• 驅動技術
• 電機設計
• 控製工程
• 電氣工程

異步電機變頻調速係統設計與應用實例 書籍簡介 本書聚焦於工業領域應用最為廣泛的交流電機之一——異步電機，係統闡述瞭其變頻調速技術的原理、設計方法、控製策略以及在實際工程中的應用。全書內容涵蓋從電機基礎理論到復雜控製係統的構建，旨在為電氣工程、自動化、機電一體化等相關專業的工程師和研究人員提供一本全麵、深入且實用的技術參考手冊。 第一部分：異步電機基礎與變頻調速原理 本部分首先迴顧異步電機的結構、工作原理、電磁性能參數的標定與測試方法。詳細分析瞭異步電機在不同負載條件下的轉矩-轉速特性，並引入瞭傳統的有級調速方法（如改變定子繞組聯綫、改變極對數）的局限性，為引入現代變頻調速技術奠定理論基礎。 核心內容在於變頻調速的基本原理。我們將深入探討交流電源的整流、逆變、濾波等環節在變頻器中的作用。重點闡述瞭脈衝寬度調製（PWM）技術，尤其是正弦波脈寬調製（SPWM）和空間矢量脈寬調製（SVPWM）的數學模型、矢量分解與閤成過程。對於SVPWM，本書不僅給齣其開關序列的推導過程，還分析瞭其在提高電壓利用率和降低輸齣諧波方麵的顯著優勢。 此外，本部分還對變頻器中的功率器件（如IGBT、MOSFET）選型、驅動電路設計以及熱管理進行瞭詳盡的論述，確保讀者能理解硬件基礎對係統性能的影響。 第二部分：異步電機矢量控製理論 異步電機的精確速度和轉矩控製是現代工業傳動係統的核心要求。本書將矢量控製（Field-Oriented Control, FOC）作為異步電機高性能控製的主綫進行講解。 首先，基於兩相靜止坐標係下的電壓、電流和磁鏈方程，推導齣將定子電流矢量解耦到轉矩和磁鏈兩個分量上的數學變換——Park（d-q）變換。詳細分析瞭坐標變換的物理意義，即如何實現對異步電機磁鏈和轉矩的獨立控製。 理論闡述後，本書將重點放在直接轉矩控製（Direct Torque Control, DTC）與磁鏈定嚮的矢量控製（Vector Control, VC）的對比與實現。 磁鏈定嚮矢量控製（VC）： 詳細介紹如何通過轉子磁鏈定嚮實現電流的解耦控製。內容包括磁鏈觀測器的設計，如基於定子量的觀測器（如滑膜觀測器）和基於轉子等效電路參數的觀測器。重點講解瞭PI調節器的設計與參數整定方法，包括電流環和速度環的帶寬選擇，確保係統的動態響應速度和穩態精度。 直接轉矩控製（DTC）： 分析DTC的原理，即通過實時檢測轉矩和磁鏈，並利用滯環比較器和開關錶直接選擇閤適的電壓矢量進行控製，實現快速的動態響應。本書將對比DTC在開關頻率恒定性方麵的不足，並介紹改進的開關錶策略。 為解決參數辨識的難題，本書還專闢章節討論瞭在綫參數辨識技術，特彆是針對變頻器工作時定子電阻隨溫度變化的補償策略，以維持矢量控製的精度。 第三部分：係統集成與軟件實現 本部分將理論知識轉化為實際可操作的工程實現。我們將以主流的微控製器（如基於DSP或高性能ARM Cortex-M7內核的芯片）為例，指導讀者如何構建變頻調速係統。 軟件架構設計： 介紹實時操作係統（RTOS）在控製係統中的應用，討論多任務調度、中斷優先級設置以及控製周期同步機製。 數字信號處理（DSP）： 詳細闡述實現Park/Clark變換、磁鏈/轉矩計算所需的數字濾波算法（如低通濾波、陷波濾波）和數字積分器的實現，確保計算的實時性和準確性。 PWM信號生成： 闡述如何精確控製六路互補的PWM信號輸齣，包括死區時間的設置與補償，以保護功率器件並保證逆變器輸齣波形的質量。 第四部分：實際應用案例與工程優化 本書的實踐性體現在對多個典型應用場景的深入分析。 1. 高精度定位係統： 討論在伺服驅動領域，異步電機如何通過更高帶寬的速度/位置控製環實現與同步電機相媲美的動態性能，包括如何處理反嚮驅動和重載啓動問題。 2. 風機/泵類負載的節能控製： 探討恒轉矩和恒壓（$V/f$）控製策略在不同應用中的切換，並結閤係統仿真分析其節能效果。 3. 多電機協同驅動： 介紹在輸送帶或捲繞設備中，如何利用總綫通訊（如EtherCAT或CANopen）實現多颱變頻器之間的速度和相位同步控製。 此外，本書還涵蓋瞭電機驅動中常見的故障診斷與保護技術，如過流保護、過壓/欠壓保護、過溫保護以及接地故障檢測，這些是保障工業設備長期穩定運行的關鍵因素。 總結 《異步電機變頻調速係統設計與應用實例》力求理論與實踐緊密結閤，不僅為讀者提供瞭堅實的變頻控製理論基礎，更通過詳細的工程實現步驟和豐富的應用案例，指導工程師將復雜的控製算法成功部署到實際工業設備中，是理解和掌握現代交流調速技術的必備參考書。

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這本《特種交流電機及其計算機控製與仿真》的書名聽起來就充滿瞭硬核技術氣息，我一個電氣工程專業的學生在選購教材時，自然就被它吸引住瞭。剛拿到手的時候，就被它那厚實的開本和密密麻麻的公式給震懾住瞭。我本來還希望它能更側重於實際應用和案例分析，結果發現，這本書在理論基礎的構建上是極其紮實的，幾乎把交流電機的所有理論模型都扒瞭個底朝天。不過，老實說，對於初學者來說，前幾章的數學推導簡直是場噩夢。像是對磁場分布的解析、對各種復雜邊界條件的處理，都用瞭非常抽象的數學語言來錶述，閱讀體驗不算友好。我花瞭大量時間去啃那些傅裏葉級數和偏微分方程，感覺自己像是在啃一本高等數學的專業輔導書，而不是一本電機控製教材。當然，如果你是打算深入研究電機理論，並想瞭解其背後的物理本質，那麼這本書絕對是寶藏，它提供瞭足夠的深度去探索問題的根源，而不是停留在錶麵現象的描述上。隻是希望作者在後續的修訂中，能適當增加一些直觀的圖示或者簡化模型的例子，幫我們這些“凡人”搭個梯子上去看看風景。這本書更像是給研究生或者資深工程師準備的“武功秘籍”，門檻確實有點高。

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我最近在做一個關於永磁同步電機（PMSM）的驅動項目，急需一本能將理論與現代控製算法完美結閤的書籍來指導實踐。聽說這本《特種交流電機及其計算機控製與仿真》在控製部分的內容很前沿，趕緊入手瞭。然而，當我翻開關於“計算機控製”那幾章時，發現它的重點似乎更傾嚮於搭建理論框架，而非軟件實現的具體細節。比如，它詳細討論瞭各種控製器的設計原理，從經典的PI到先進的滑模控製（SMC）都有涉及，數學推導非常嚴謹，每一步的穩定性分析都無可挑剔。但真正到瞭編程實現層麵，比如如何用MATLAB/Simulink搭建一個高效的仿真模型，或者如何針對特定的DSP芯片進行代碼優化，這些“接地氣”的內容就顯得有些單薄瞭。我更期望看到一些真實的參數設置、調試技巧，或者至少是完整的S函數編寫示例。它更像是一份高水平的學術報告匯編，而不是一本實操手冊。對於我這種需要快速將理論轉化為實際産品原型的人來說，這本書的“仿真”二字，似乎更多是指理論模型的數學仿真，而非工程實踐中的軟件仿真工具鏈的全麵指導。

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對於我這個已經工作多年的電氣設計師來說，我最看重的是書中能否提供一些前人踩過的“坑”和總結齣的經驗教訓。這本書在理論闡述上無可挑剔，邏輯鏈條非常完整，行文風格是那種典型的、不帶感情色彩的學術論述，力求客觀和精確。我在閱讀關於電機動態響應的章節時，發現它對不同工況下的參數敏感性分析做瞭詳盡的數學論證。然而，在實際的工程設計環節，比如如何根據成本、體積、溫升等非電氣指標來反嚮約束電機設計參數，這本書幾乎是空白的。它告訴瞭我“為什麼”會這樣工作，但很少告訴我“應該”如何設計纔能最好地滿足實際項目的約束條件。這本書的價值在於構建堅實的理論地基，但它更像是一座精心設計但尚未裝修的鋼筋混凝土結構。我希望能看到更多關於設計優化、容錯機製和長期運行可靠性方麵的工程經驗總結，而不僅僅是純粹的機理分析。

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這本書的裝幀設計非常古典，封麵那種深藍配燙金的風格，透著一股嚴謹的老派學者的氣息。內容上，它確實全麵覆蓋瞭各種特種交流電機，從雙凸極電機到開關磁阻電機，幾乎市麵上不常見的類型都被收錄進去瞭。這種“大而全”的特點在初次閱讀時讓人感到非常充實。我特彆欣賞它對不同電機結構産生的特定電磁問題的分析，比如齒槽轉矩的産生機製和抑製方法，講得深入且透徹。但是，這種全麵性也帶來瞭一個副作用：深度不夠聚焦。在處理某一特定電機類型時，它往往會在不同章節間跳躍，讀者需要自己去拼湊齣完整的知識鏈條。例如，講到某種異步電機的高頻特性時，它會引用到前麵介紹的另一種電機參數辨識方法，要求讀者對全書內容非常熟悉纔能融會貫通。我希望它能有一個更清晰的知識地圖，讓讀者知道哪些是核心重點，哪些是拓展閱讀。對於需要快速掌握某一種特定電機設計的工程師來說，這本書的查找效率會打摺扣。

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我買瞭這本書的主要目的是想學習如何利用現代仿真軟件，如Ansys Maxwell或Comsol Multiphysics，對特種電機進行精確的電磁場仿真。這本書的“仿真”部分確實涉及瞭非常深入的分析方法，特彆是有限元法的基本思想和離散化過程，講得非常係統。它詳細解釋瞭如何建立等效電路模型，並將其轉化為可求解的代數方程組。然而，令人遺憾的是，全書似乎更偏愛傳統的解析法和基於狀態空間的數值求解器，對於現代工程師越來越依賴的商業化電磁場仿真軟件（FEA/BEM）的實際操作流程，提及得非常少。例如，網格劃分對結果精度的影響、邊界條件的設置技巧、後處理數據如何提取性能指標等工程實踐中的關鍵步驟，幾乎沒有涉及。這本書更像是培養一位“電磁理論傢”的教科書，而不是培養一位“電機仿真工程師”的實用指南。我感覺我掌握瞭如何推導齣微分方程，卻不知道如何把這些方程最有效地喂給我的仿真軟件。

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