钛、锆及其合金的电子束熔炼

本书主要介绍了电子束熔炼法生产钛和锆及其合金产品的技术特性，详细阐述了电子束熔炼钛和锆期间杂质、非金属夹杂物以及合金元素的运动模式和机理研究，给出了优化高反应性金属熔炼工艺参数的多种建议，对冶金过程提供了高质量的技术和经济规准。书中给出了在金属铸造和锻造阶段，包括金属化学成分、微观和宏观结构的质量特征以及金属的化学特性；提供了铸锭表面熔炼和熔整时的工艺流程图，并且描述了所研制电子束设备的具体功能。
本书可作为科技人员、工程师和技术人员，以及高等学校在校学生的参考用书。

译者序
致中文版读者
原书前言
第1章电子束熔炼高反应性金属的物理冶金和技术特性1
11高反应性金属的属性和应用领域1
12高反应性金属铸锭的生产技术4
13电子束熔炼技术和装备6
14真空中熔体表面的物理化学提纯反应11
15熔融金属和气相中的质量传递15
第2章电子束熔炼高反应性金属的精炼过程21
21熔融金属中脱氢过程的动力学方程式21
22电子束冷床熔炼金属中脱氢过程的数学建模25
23电子束熔炼时从金属钛中脱氢过程的动力学常量的确定29
24钛的EBM中非金属杂质处理过程的动力学原理32
25电子束冷床熔炼中的非金属杂质的移除37
26初始原料成分对于电子束熔炼方法所获得的钛锭质量的影响39
第3章在真空中钛合金冶炼元素的蒸发过程43
31实际熔体—蒸气相系统中质量传递过程的动力学原理43
32电子束冷床熔炼中合金元素的蒸发45
33电子束熔炼时从金属钛中铝元素蒸发过程的动力学常量的测定49
34电子束熔炼钛合金在冷床和结晶器中熔体表面的温度条件51
35电子束熔炼钛合金的参数最优化54
第4章电子束冷床熔炼中的金属凝固59
41电子束熔炼中的金属凝固特性59
42铸锭中热过程的数学模型63
43电子束冷床熔炼中金属凝固过程机理65
44电子束冷床熔炼铸锭中的缩孔深度的确定70
第5章钛和钛基合金的电子束熔炼75
51圆锭和扁锭的熔炼技术75
52钛基合金铸锭的熔炼79
53电子束熔炼钛锭的半成品加工84
54空心锭熔炼技术89
第6章锆的电子束熔炼93
61装备和原料93
62电子束熔炼中精炼锆的效能98
63电子束熔炼锆锭的质量104
64锆基合金空心铸锭的生产工艺106
第7章铸锭表面的电子束熔整110
71铸锭表面的电子束熔整技术110
72电子束熔整过程发生在铸锭中热过程的数学建模111
73钛合金铸锭表面电子束熔整中合金元素蒸发过程的数学建模118
74钛锭表面的电子束熔整品质127
75锆锭表面的电子束熔整129
第8章电子束熔炼设备133
81电子枪133
82电子束设备设计与系统136
83工业电子束熔炼设备138
结论152
参考文献153
后记
12恒速风力机（FSWT）的基本概念1
121风力机的基本介绍1
122风力机的功率控制4
123风力机空气动力学6
124商用风力机实例8
13变速风力机(VSWTs)9
131变速风力机的建模10
132变速风力机的控制系统13
133变速风力机的电气系统19
14基于DFIM VSWT的风力发电系统22
141DFIM VSWT的电气配置22
142风电场的电气配置28
143WEGS控制结构30
15并网导则要求34
151频率与电压运行范围34
152无功功率与电压控制能力35
153有功功率控制36
154电力系统稳定器功能39
155低电压穿越（LVRT）39
16电压跌落与LVRT39
161电力系统40
162电压跌落42
163西班牙的验证程序46
17DFIMVSWT制造商48
171工业解决方案：风力机制造商48
172一台24MW风力机的建模61
173发电机稳态运行点与功率变换器容量67
18对后续各章的介绍71
参考文献72
第2章背靠背电力电子变换器73
21引言73
22基于两电平拓扑的背靠背变换器74
221网侧系统74
222转子侧变换器及dv/dt滤波器80
223直流母线83
224可控开关驱动脉冲的产生方法84
23多电平VSC拓扑结构94
231三电平中点钳位式VSC拓扑结构(3L-NPC)96
24网侧系统的控制108
241网侧系统的稳态模型108
242网侧系统的动态模型112
243网侧系统的矢量控制116
25总结123
参考文献123
第3章DFIM稳态模型125
31引言125
32稳态等效电路125
321DFIM基本概念125
322稳态等效电路126
323相量图130
33不同运行工况下的速度和功率流向132
331有功功率的基本关系132
332转矩表达式134
333无功功率表达式135
334有功功率、转矩和速度之间的近似关系135
335四象限运行136
34标幺化138
341基准值138
342变量和参数标幺化139
343标幺制下的DFIM稳态方程140
344例31：一台2MWDFIM参数141
345例32：不同功率等级的DFIM参数143
346例33：2MWDFIM相量图以及标幺化分析144
35稳态工作曲线：性能评估146
351转子电压比：频率、幅值和相位147
352转子电压比：电压幅值、频率比值（V-F）恒定153
353转子电压改变：控制定子侧无功和转矩155
36DFIM应用于风力发电设备的设计要求161
37总结164
参考文献165
第4章DFIM动态模型166
41引言166
42DFIM动态建模166
421αβ坐标系下模型168
422dq坐标系下模型170
423αβ模型的状态空间表示171
424dq模型的状态空间表示183
425稳态模型和动态模型间的关系187
43总结190
参考文献190
第5章DFIM测试192
51引言192
52DFIM模型参数的离线估算192
521对DFIM模型参数的考虑193
522采用VSC估算定转子电阻195
523基于VSC的漏感估算198
524空载条件下采用VSC估测励磁电感和铁损203
53总结208
参考文献208
第6章电压跌落时DFIM的特性分析210
61引言210
62转子感应电动势210
63正常工况运行特性211
64三相电压跌落212
641转子开路电压完全跌落的情况213
642转子开路部分电压跌落的情况216
65不对称电压跌落221
651对称分量法基本原理222
652对称分量法应用于DFIM224
653单相电压跌落226
654相间电压跌落230
66转子电流的影响232
661三相电压完全跌落时转子电流的影响232
662一般情况下的转子电压235
67电压跌落期间双馈感应电机的等效模型237
671线性等效模型238
672非线性等效模型239
673电网模型240
68小结240
参考文献241
第7章并网DFIM风电机组的矢量控制策略243
71引言243
72矢量控制243
721电流指令值的计算244
722电流指令值的限制246
723电流控制环247
724坐标定向250
725完整控制系统251
73矢量控制的小信号稳定性251
731坐标定向的影响252
732控制器调节的影响256
74电网电压不平衡条件下矢量控制的行为262
741坐标定向262
742转子侧变换器的饱和262
743定子电流和电磁转矩的振荡263
75电压跌落下矢量控制的行为265
751轻微电压跌落266
752严重电压跌落270
76电网扰动下的控制方案272
761去磁电流272
762双重控制策略279
77总结288
参考文献289
第8章DFIM直接控制技术292
81引言292
82DFIM直接转矩控制（DTC）293
821基本原理293
822控制框图295
823例81:2MWDFIM直接转矩控制302
824转子电压矢量对DFIM影响的研究303
825例82:采用DTC下2MWDFIM的频谱分析308
826转子磁链幅值参考值的产生308
83DFIM直接功率控制（DPC）311
831基本原理311
832控制框图312
833例83:2MWDFIM直接功率控制316
834转子电压矢量对DFIM影响的研究317
84DFIM定开关频率的预测直接转矩控制（P-DTC）320
841基本原理321
842控制框图322
843例84：开关频率800Hz时，15kW和2MWDFIM的P-DTC330
844例85：4kHz开关频率下15kWDFIM的P-DTC策略333
85DFIM定开关频率的预测直接功率控制（P-DPC）333
851基本原理334
852控制框图335
853例86：定开关频率1kHz下15kWDFIM的P-DPC339
86基于多电平变换器的DFIM定开关频率P-DPC和P-DTC341
861前言341
862基于3L-NPCVSC的DFIMP-DPC342
863基于3L-NPCVSC的DFIMP-DTC357
87电网电压扰动下基于直接控制技术的控制解决方案361
871前言361
872不平衡电网电压下的DPC策略361
873不平衡电网电压下的DTC策略366
874电压跌落下的DTC372
88总结377
参考文献377
第9章低电压穿越（LVRT）的硬件解决方案381
91引言381
92与LVRT相关的并网导则381
93Crowbar383
931主动型Crowbar的设计384
932三相电压跌落的响应特性386
933不对称跌落的响应特性387
934Crowbar和控制算法的协调390
94制动斩波器391
941独立安装的制动斩波器性能392
942Crowbar和制动斩波器的配合393
95其他保护技术394
951负载代替394
952风电场解决方案395
96总结395
参考文献396
第10章其他控制问题：估算器结构和并网DFIM的起动398
101简介398
102估算器和观测器结构398
1021一般考虑398
1022用于转子侧DPC的定子有功和无功功率估算399
1023转子侧矢量控制中基于定子电压的定子磁链估算器400
1024转子侧矢量控制中基于定子电压的定子磁链同步402
1025转子侧DPC、DTC和矢量控制所需的定转子磁链估算器403
1026定转子磁链全阶观测器403
103DFIM风电机组的起动406
1031编码器整定408
1032与电网同步412
1033DFIM风电机组序列化起动过程416
104总结425
参考文献425
第11章基于DFIM的独立发电系统427
111引言427
1111独立运行DFIM系统的要求427
1112直流侧带储能装置的DFIM特性428
1113滤波电容的选择430
112独立运行下DFIM系统的数学描述432
1121独立运行下DFIM模型432
1122基于电流源馈电的独立运行DFIM模型436
1123独立运行DFIM的极坐标模型439
1124基于电流源馈电的独立运行DFIM的极坐标模型443
113定子电压控制445
1131基于PLL的幅值和频率控制445
1132不平衡负载条件下独立运行系统电压不对称校正452
1133非线性负载条件下电压谐波抑制455
114并网前独立运行系统采用PLL控制同步458
115总结461
参考文献461
第12章风力发电的新趋势463
121引言463
122风力发电未来的挑战：什么是必须创新的463
1221风电场位置的选取464
1222能量、效率与可靠性的增加465
1223电网一体化466
1224环境问题466
123技术趋势：如何实现467
1231风电机组的机械结构467
1232功率传输技术468
124总结478
参考文献479
附录482
A1空间矢量表达482
A11空间矢量表示法482
A12不同坐标系之间的变换484
A13功率表达486
A2考虑铁损的DFIM动态建模487
A21αβ坐标系中的模型488
A22dq坐标系中的模型490
A23用状态空间表示的αβ模型491
参考文献493