异步电机无速度传感器高性能控制技术

书籍目录

前言

第1章异步电机控制概述1

1.1引言1

1.2电力电子技术的发展3

1.2.1电力电子器件及其发展3

1.2.2电动机控制用功率变换器5

1.2.3PWM技术及发展7

1.3微处理器的发展10

1.4电机控制理论的发展11

1.4.1经典电机控制方法11

1.4.2现代控制理论在电机控制中的应用13

1.4.3电机参数辨识18

1.4.4电机速度和磁链观测20

1.5本书内容24

参考文献25

第2章异步电机数学模型34

2.1三相静止坐标系下的电机模型34

2.2参照系理论39

2.2.1引言39

2.2.2静止参照系和任意参照系之间的变换关系39

2.2.3常用参照系与不同参照系之间的变换41

2.3任意参照系下的电机模型43

2.3.1两相静止坐标系下的电机模型43

2.3.2两相同步坐标系下的电机模型45

2.3.3状态方程描述46

2.4小结50

参考文献50

第3章异步电机驱动用电力电子变换器及调制技术51

3.1概述51

3.2两电平电压型逆变器及调制技术51

3.2.1两电平拓扑及工作原理51

3.2.2空间矢量调制技术54

3.3三电平电压型逆变器与调制技术56

3.3.1三电平拓扑和PWM技术56

3.3.2三电平载波PWM技术58

3.3.3三电平SVPWM技术61

3.3.4三电平SHEPWM技术66

3.4基于同步优化脉冲调制的闭环

控制技术86

3.5小结87

参考文献87

第4章异步电机参数自整定92

4.1引言92

4.2电机参数离线辨识93

4.2.1电机旋转下的参数辨识93

4.2.2电机静止下的参数辨识96

4.2.3基于递推最小二乘法的参数辨识99

4.3电机参数在线辨识110

4.3.1异步电机参数在线辨识数学模型110

4.3.2带电压补偿的相电压估算112

4.3.3仿真结果115

4.3.4实验结果116

4.4小结119

参考文献120

第5章异步电机矢量控制122

5.1矢量控制基本原理122

5.2电压解耦控制器125

5.3矢量控制调节器129

5.3.1PI调节器129

5.3.2滑模控制调节器135

5.3.3模糊控制调节器141

5.3.4实验结果与对比145

5.4小结150

参考文献150

第6章无速度传感器技术152

6.1开环反电动势校正法152

6.2闭环速度自适应磁链观测器159

6.2.1龙贝格观测器160

6.2.2滑模观测器169

6.2.3扩展卡尔曼滤波观测器174

6.3闭环观测器综合比较181

6.3.1三种观测器之间的联系和区别181

6.3.2三种观测器的性能比较182

6.4小结183

参考文献184

第7章三电平高性能异步电机无速度传感器控制185

7.1三电平逆变器——异步电机控制综述185

7.2基于观测器的无速度传感器矢量控制187

7.2.1基本原理187

7.2.2实验结果188

7.3DTC技术综述199

7.4优化矢量表三电平DTC及其无速度传感器运行200

7.4.1DTC基本原理200

7.4.2矢量选择和切换202

7.4.3仿真结果203

7.4.4实验结果206

7.5离散空间矢量调制DTC及其无速度传感器运行208

7.5.1基本原理208

7.5.2矢量切换209

7.5.3仿真结果210

7.5.4实验结果212

7.6固定开关频率SVMDTC及其无速度传感器运行215

7.6.1基本原理215

7.6.2基于FLC和SMC的新型SVMDTC 215

7.6.3仿真结果216

7.6.4实验结果218

7.7间接转矩控制及其无速度传感器运行222

7.7.1基本原理222

7.7.2仿真结果223

7.7.3实验结果226

7.8无速度传感器高性能电机闭环控制策略分析和比较228

7.8.1原理分析和比较228

7.8.2低速性能和动态性能实验结果比较230

7.8.3各种闭环控制总结230

7.9小结230

参考文献231

第8章异步电机高性能变频器的研制及应用234

8.1无速度传感器通用变频器研制234

8.1.1控制系统设计234

8.1.2电机起动电流抑制237

8.1.3死区补偿237

8.1.4无速度传感器闭环运行239

8.2高性能高效率洗衣机变频器研制242

8.2.1变频驱动器硬件设计242

8.2.2变频驱动器软件设计244

8.2.3实验和测试结果250

8.3小结256

参考文献256

作者简介

无速度传感器技术和闭环高性能控制技术在变频调速中得到了广泛研究和应用，是现代交流传动系统的研究热点。本书以工业界应用最为广泛的三相异步电机为对象，深入介绍了无速度传感器和高性能控制技术在异步电机变频调速系统中的理论研究和实际应用。对异步电机的各种高性能闭环控制策略和速度磁链估计方法进行了详细分析和实验验证，包括电机参数自整定、直接矢量控制、间接矢量控制、定子磁场定向控制、直接转矩控制、间接转矩控制、开环速度磁链估计和速度自适应磁链观测器等。本书中不仅包括理论分析，还给出了详细的仿真建模和两电平、三电平逆变器平台上的实验结果，方便读者对控制算法进行深入研究和验证。

本书将理论分析和实践验证相结合，既可以作为电力电子与电力传动专业高年级本科生和研究生的教材，又可供电机控制领域的科研工作者和工业实践开发人员参考。

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