异步电机无速度传感器高性能控制技术
出版时间： 2015年版
丛编项： 电力电子新技术系列图书
内容简介
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。
目录
前言
第1章异步电机控制概述
1.1引言
1.2电力电子技术的发展
1.2.1电力电子器件及其发展
1.2.2电动机控制用功率变换器
1.2.3PWM技术及发展
1.3微处理器的发展
1.4电机控制理论的发展
1.4.1经典电机控制方法
1.4.2现代控制理论在电机控制中
的应用
1.4.3电机参数辨识
1.4.4电机速度和磁链观测
1.5本书内容
参考文献
第2章异步电机数学模型
2.1三相静止坐标系下的电机模型
2.2参照系理论
2.2.1引言
2.2.2静止参照系和任意参照系
之间的变换关系
2.2.3常用参照系与不同参照系
之间的变换
2.3任意参照系下的电机模型
2.3.1两相静止坐标系下的电机
模型
2.3.2两相同步坐标系下的电机
模型
2.3.3状态方程描述
2.4小结
参考文献
第3章异步电机驱动用电力电子
变换器及调制技术
3.1概述
3.2两电平电压型逆变器及调制
技术
3.2.1两电平拓扑及工作原理
3.2.2空间矢量调制技术
3.3三电平电压型逆变器与调制
技术
3.3.1三电平拓扑和PWM技术
3.3.2三电平载波PWM技术
3.3.3三电平SVPWM技术
3.3.4三电平SHEPWM技术
3.4基于同步优化脉冲调制的闭环
控制技术
3.5小结
参考文献
第4章异步电机参数自整定
4.1引言
4.2电机参数离线辨识
4.2.1电机旋转下的参数辨识
4.2.2电机静止下的参数辨识
4.2.3基于递推最小二乘法的参数
辨识
4.3电机参数在线辨识
4.3.1异步电机参数在线辨识数学
模型
4.3.2带电压补偿的相电压
估算
4.3.3仿真结果
4.3.4实验结果
4.4小结
参考文献
第5章异步电机矢量控制
5.1矢量控制基本原理
5.2电压解耦控制器
5.3矢量控制调节器
5.3.1PI调节器
5.3.2滑模控制调节器
5.3.3模糊控制调节器
5.3.4实验结果与对比
5.4小结
参考文献
第6章无速度传感器技术
6.1开环反电动势校正法
6.2闭环速度自适应磁链观测器
6.2.1龙贝格观测器
6.2.2滑模观测器
6.2.3扩展卡尔曼滤波观测器
6.3闭环观测器综合比较
6.3.1三种观测器之间的联系和
区别
6.3.2三种观测器的性能比较
6.4小结
参考文献
第7章三电平高性能异步电机
无速度传感器控制
7.1三电平逆变器--异步电机控制
综述
7.2基于观测器的无速度传感器矢量
控制
7.2.1基本原理
7.2.2实验结果
7.3DTC技术综述
7.4优化矢量表三电平DTC及其无
速度传感器运行
7.4.1DTC基本原理
7.4.2矢量选择和切换
7.4.3仿真结果
7.4.4实验结果
7.5离散空间矢量调制DTC及其无
速度传感器运行
7.5.1基本原理
7.5.2矢量切换
7.5.3仿真结果
7.5.4实验结果
7.6固定开关频率SVMDTC及其无
速度传感器运行
7.6.1基本原理
7.6.2基于FLC和SMC的新型
SVMDTC
7.6.3仿真结果
7.6.4实验结果
7.7间接转矩控制及其无速度传感器
运行
7.7.1基本原理
7.7.2仿真结果
7.7.3实验结果
7.8无速度传感器高性能电机闭环
控制策略分析和比较
7.8.1原理分析和比较
7.8.2低速性能和动态性能实验
结果比较
7.8.3各种闭环控制总结
7.9小结
参考文献
第8章异步电机高性能变频器的
研制及应用
8.1无速度传感器通用变频器
研制
8.1.1控制系统设计
8.1.2电机起动电流抑制
8.1.3死区补偿
8.1.4无速度传感器闭环运行
8.2高性能高效率洗衣机变频器
研制
8.2.1变频驱动器硬件设计
8.2.2变频驱动器软件设计
8.2.3实验和测试结果
8.3小结
参考文献
第1章绪论
1.1多电平变换器的研究背景
1.2多电平变换器拓扑结构
1.2.1传统多电平变换器拓扑
结构
1.2.2新型多电平变换器拓扑
结构
1.3多电平变换器调制技术
1.3.1传统多电平变换器调制
技术
1.3.2新型多电平变换器调制
技术
1.4多电平变换器控制技术
1.5多电平变换器的建模方法
1.5.1精确的开关模型
1.5.2简化的分段开关模型
1.5.3abc静止坐标系的时变平均
模型
1.5.4dq0旋转坐标系的时不变
平均模型
1.5.5dq0旋转坐标系的交流小
信号模型
1.6多电平变换器的工业应用
1.6.1在大功率交流调速系统中的
应用
1.6.2在电力系统中的应用
1.6.3在机车牵引系统、船舶推进
装置和汽车中的应用
1.6.4在能源的产生、转换和传输
中的应用
1.6.5在其他领域中的应用
1.7本书的研究内容
第2章级联型多电平变换器拓扑
结构及原理
2.1单相H桥结构及工作原理
2.1.1单相H桥结构
2.1.2单相H桥工作原理
2.2移相变压器结构与原理
2.2.1简介
2.2.2一次绕组为接二次绕组为
延边三角形的移相变压器
结构
2.2.3一次绕组为△接二次绕组为
延边三角形的移相变压器
结构
2.2.4移相变压器消除谐波电流的
工作原理
2.3级联型H桥拓扑结构与工作
原理
2.3.1级联型H桥拓扑结构
2.3.2级联型H桥工作原理
2.4本章小结
第3章多电平变换器PWM调制
策略
3.1多电平变换器PWM调制策略的
分类
3.2多电平SPWM调制策略
3.2.1SPWM调制策略
3.2.2载波垂直移相SPWM多电平
调制策略
3.2.3载波水平移相SPWM多电平
调制策略
3.2.4多载波SPWM调制策略
谐波分析
3.2.5多电平SPWM调制策略
仿真
3.3本章小结
第4章级联型组合变换器拓扑
结构及调制策略
4.1概述
4.2级联型组合变换器拓扑结构的
一般形式
4.2.1基于全桥模块单元类型自由
度构建基本全桥单元
4.2.2基于全桥模块单元电平数和
全桥模块单元类型两自由度
相互结合构建组合变换器
拓扑结构
4.2.3基于模块间直流侧电压的比例
关系这一自由度构建组合变
换器拓扑结构
4.2.4基于全桥单元所用开关器件
的选取这一自由度构建组合
变换器拓扑结构
4.3级联型组合变换器拓扑结构的
组合调制策略
4.3.1基于多载波的组合变换器
调制策略
4.3.2组合变换器调制策略的
谐波分析
4.4组合变换器调制策略与两电平变
换器PS调制策略之间的谐波
性能比较
4.4.1PD+PS与两电平PS调制
策略之间的比较
4.4.2PS+PS与两电平PS调制
策略之间的比较
4.5基于PD+PS组合调制策略的
多电平SVPWM调制策略
4.6组合变换器调制策略仿真
4.6.1等电压源多电平组合变换器
拓扑结构的仿真
4.6.2等比电压源多电平组合
变换器拓扑结构的仿真
4.7本章小结
第5章级联型变频器能量回馈
拓扑结构及控制策略
5.1能量回馈功率单元拓扑结构
5.1.1带有三相半桥整流的功率
单元拓扑
5.1.2带有单相全桥整流的功率
单元拓扑
5.1.3带有单相半桥整流的功率
单元拓扑
5.2能量回馈功率单元整流侧控制
策略和电流谐波特性分析
5.2.1坐标变换
5.2.2带有三相半桥整流的功率
单元能量回馈控制策略
5.2.3带有单相全桥整流的功率
单元能量回馈控制策略
5.2.4带有单相半桥整流器的功率
单元能量回馈控制策略
5.3能量回馈控制策略仿真
5.3.1三相PWM整流器数学
模型
5.3.2三相PWM整流器的VOC
控制策略
5.3.3基于单相H桥负载的三相
PWM整流器的VOC控制
策略
5.3.4基于单相H桥负载的三相
PWM整流器负载功率
前馈控制策略
5.3.5电流环采用PIR调节器
5.3.6电压环采用PIR调节器
5.4本章小结
第6章级联型高压变频器矢量
控制策略
6.1矢量控制基本理论
6.2转子磁链定向矢量控制策略
6.3级联型矢量控制策略
6.3.1有速度传感器矢量控制
策略
6.3.2无速度传感器矢量控制
策略
6.4级联型矢量控制系统仿真
6.5本章小结
第7章高性能级联型变频器
系统设计
7.1级联型变频器能量回馈系统
设计
7.1.1能量回馈系统硬件设计
7.1.2能量回馈控制系统软件
设计
7.2级联型变频器矢量控制系统
设计
7.2.1矢量控制系统硬件设计
7.2.2矢量控制系统软件设计
7.3高性能级联型变频器系统
实验
7.3.1三相PWM整流器带电阻
负载实验
7.3.2三相PWM整流器带H桥
负载实验
7.3.3整机实验
7.3.4矢量控制实验
7.4本章小结
第8章级联型多电平变换器的
工业应用
8.1通用型6kV/400kW大功率
高压变频器
8.1.1大功率高压变频器
主电路
8.1.2高压变频器硬件设计
8.1.3高压变频器软件设计
8.1.4高压变频器工业现场运行
结果
8.2能量回馈级联型多电平同相
供电系统
8.2.1新型同相供电装置拓扑
8.2.2功率单元直流母线谐波
分析
8.2.3同相供电装置功率单元全前
馈控制策略
8.2.4同相供电装置的并联控制
策略
8.2.5同相供电控制系统
8.2.6同相供电系统实验结果
8.3基于MMC的柔性直流输电
系统
8.3.1MMC拓扑结构
8.3.2MMC控制策略
8.3.3MMC仿真
8.4电气化铁路用单相链式STATCOM
控制系统
8.4.1系统拓扑结构
8.4.2系统整体控制策略
8.4.3系统控制平台设计
8.4.4实验样机结果与分析
8.5本章小结
参考文献
