异步电机无速度传感器高性能控制技术(电力电子新技术系列图书)

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等。

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DTC215 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 第1章绪论1 11多电平变换器的研究背景1 12多电平变换器拓扑结构3 121传统多电平变换器拓扑 结构3 122新型多电平变换器拓扑 结构9 13多电平变换器调制技术19 131传统多电平变换器调制 技术19 132新型多电平变换器调制 技术20 14多电平变换器控制技术20 15多电平变换器的建模方法21 151精确的开关模型22 152简化的分段开关模型22 153abc静止坐标系的时变平均 模型23 154dq0旋转坐标系的时不变 平均模型24 155dq0旋转坐标系的交流小 信号模型24 16多电平变换器的工业应用24 161在大功率交流调速系统中的 应用25 162在电力系统中的应用28 163在机车牵引系统、船舶推进 装置和汽车中的应用29 164在能源的产生、转换和传输 中的应用33 165在其他领域中的应用37 17本书的研究内容38 第2章级联型多电平变换器拓扑 结构及原理39 21单相H桥结构及工作原理39 211单相H桥结构39 212单相H桥工作原理39 22移相变压器结构与原理42 221简介42 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42 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45 224移相变压器消除谐波电流的 工作原理47 23级联型H桥拓扑结构与工作 原理49 231级联型H桥拓扑结构49 232级联型H桥工作原理50 24本章小结52 第3章多电平变换器PWM调制 策略53 31多电平变换器PWM调制策略的 分类53 32多电平 SPWM调制策略54 321SPWM调制策略54 322载波垂直移相SPWM多电平 调制策略54 323载波水平移相SPWM多电平 调制策略54 324多载波SPWM调制策略 谐波分析55 325多电平 SPWM调制策略 仿真88 33本章小结97 第4章级联型组合变换器拓扑 结构及调制策略98 41概述98 42级联型组合变换器拓扑结构的 一般形式98 421基于全桥模块单元类型自由 度构建基本全桥单元99 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100 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100 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104 43级联型组合变换器拓扑结构的 组合调制策略105 431基于多载波的组合变换器 调制策略105 432组合变换器调制策略的 谐波分析106 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109 441PD+PS与两电平PS调制 策略之间的比较109 442PS+PS与两电平PS调制 策略之间的比较110 45基于PD+PS组合调制策略的 多电平SVPWM调制策略110 46组合变换器调制策略仿真112 461等电压源多电平组合变换器 拓扑结构的仿真113 462等比电压源多电平组合 变换器拓扑结构的仿真115 47本章小结118 第5章级联型变频器能量回馈 拓扑结构及控制策略119 51能量回馈功率单元拓扑结构120 511带有三相半桥整流的功率 单元拓扑120 512带有单相全桥整流的功率 单元拓扑120 513带有单相半桥整流的功率 单元拓扑121 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122 521坐标变换122 522带有三相半桥整流的功率 单元能量回馈控制策略128 523带有单相全桥整流的功率 单元能量回馈控制策略133 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138 53能量回馈控制策略仿真139 531三相PWM整流器数学 模型139 532三相PWM整流器的VOC 控制策略141 533基于单相H桥负载的三相 PWM整流器的VOC控制 策略142 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151 535电流环采用PIR调节器155 536电压环采用PIR调节器162 54本章小结166 第6章级联型高压变频器矢量 控制策略168 61矢量控制基本理论168 62转子磁链定向矢量控制策略170 63级联型矢量控制策略174 631有速度传感器矢量控制 策略175 632无速度传感器矢量控制 策略176 64级联型矢量控制系统仿真189 65本章小结192 第7章高性能级联型变频器 系统设计193 71级联型变频器能量回馈系统 设计193 711能量回馈系统硬件设计193 712能量回馈控制系统软件 设计198 72级联型变频器矢量控制系统 设计203 721矢量控制系统硬件设计203 722矢量控制系统软件设计207 73高性能级联型变频器系统 实验215 731三相PWM整流器带电阻 负载实验216 732三相PWM整流器带H桥 负载实验219 733整机实验222 734矢量控制实验226 74本章小结230 第8章级联型多电平变换器的 工业应用231 81通用型6kV/400kW大功率 高压变频器231 811大功率高压变频器 主电路231 812高压变频器硬件设计232 813高压变频器软件设计235 814高压变频器工业现场运行 结果242 82能量回馈级联型多电平同相 供电系统245 821新型同相供电装置拓扑246 822功率单元直流母线谐波 分析247 823同相供电装置功率单元全前 馈控制策略249 824同相供电装置的并联控制 策略251 825同相供电控制系统254 826同相供电系统实验结果256 83基于MMC的柔性直流输电 系统261 831MMC拓扑结构262 832MMC控制策略263 833MMC仿真272 84电气化铁路用单相链式STATCOM 控制系统277 841系统拓扑结构277 842系统整体控制策略278 843系统控制平台设计288 844实验样机结果与分析292 85本章小结300 参考文献301