具体描述
《永磁直流电机实用设计及应用技术》介绍了永磁直流电机设计的实用方法，介绍了多种典型电机的设计技术、齿轮电机的等功率曲线、齿轮箱的效率求取方法，并讲述了用直流电机的实用设计方法来设计无刷电机、串励电机和永磁交流同步测速发电机等电机的方法及技巧；还包括计算机辅助设计技术、电机主要参数控制技术和电机测量技术，如无负载电机机械特性测试技术，电机非常规测量和虚拟测量技术，及电机典型工艺和电机检验、认证等内容。
《电力电子技术与系统控制：从理论到实践》 内容提要 本书聚焦于电力电子领域的核心理论、关键技术及其在现代工业与交通系统中的广泛应用。全书系统地阐述了电力电子变换器的基本拓扑结构、工作原理、控制策略以及系统的设计与优化方法。内容覆盖了从器件选型、电路分析到系统集成与性能评估的全过程，旨在为工程技术人员、科研人员及高校师生提供一本全面、深入且具有高度实践指导价值的参考书。 本书结构严谨，逻辑清晰，从电力电子系统的基础概念入手，逐步深入到复杂系统的分析与设计。特别强调了现代控制理论在电力电子系统中的应用，包括先进的开关模式控制、基于模型的预测控制（MPC）等前沿技术。 --- 第一部分：电力电子基础与器件原理 第一章：电力电子技术概述与发展趋势 本章首先界定了电力电子学的范畴及其在能源转换中的核心地位。详细介绍了电力电子系统在电能质量改善、可再生能源并网、高效电机驱动等领域的关键作用。探讨了当前电力电子技术面临的挑战，如高频化、小型化、智能化趋势，并展望了碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等第三代半导体材料在提升功率密度和效率方面的革命性影响。 第二章：电力电子器件与驱动技术 深入剖析了功率半导体器件的物理特性和应用特性。详细讲解了功率二极管、晶闸管（SCR）、功率晶体管（GTO、IGBT、MOSFET）的结构、工作机制、动态特性、热管理需求及其选择标准。重点阐述了驱动电路的设计，包括隔离、死区时间控制、过流和过温保护电路的设计方法，确保器件安全可靠地工作在高频开关状态下。 第三章：基础功率变换电路分析 系统梳理了电力电子学的四大基本电路拓扑：AC/DC（整流）、DC/DC（斩波）、DC/AC（逆变）和AC/AC（交-交变换）。 整流技术： 阐述了线性的和有源的（PWM）整流器，分析了输入电流谐波、输出电压纹波的抑制方法，以及功率因数校正（PFC）技术。 斩波器： 深入分析了Buck、Boost、Buck-Boost及其隔离型拓扑（如全桥、半桥LLC谐振变换器）的电压增益关系、工作模式切换与续流路径分析。 逆变器： 详细讨论了方波、正弦脉宽调制（SPWM）以及空间矢量调制（SVM）的原理与实现。重点分析了多电平逆变器（如NPC、飞跨电容拓扑）在降低谐波、提升输出质量方面的优势。 --- 第二部分：系统建模、控制与仿真 第四章：电力电子系统的动态建模方法 本章是连接理论与控制的关键部分。介绍了对电力电子系统进行数学建模的各种方法，包括平均模型法（平均状态空间模型）、电路级模型和基于传递函数的建模。重点讲解了如何建立高频开关系统的平均状态空间模型，这是设计闭环控制系统的基础。同时，讨论了对非线性环节（如死区、开关损耗）的近似处理。 第五章：经典反馈控制理论在电力变换器中的应用 阐述了经典控制方法（如PID控制）在线性化电力电子系统中的应用。详细介绍了电流环和电压环的级联控制结构。讨论了如何根据系统的动态特性（如开环传递函数）来设计和整定PID控制器的参数，包括使用伯德图、根轨迹法进行稳定性分析和性能优化。 第六章：先进的开关模式控制策略 深入研究了不依赖于系统线性化假设的先进控制技术。 滞环控制（Hysteresis Control）： 分析其快速动态响应的特点及其带来的电流/电压纹波问题。 扇区调制与空间矢量控制（SVM）： 详述了三相逆变器中，如何通过选择合适的电压矢量来精确控制输出电压的幅值和角度，以及如何优化开关频率。 滑模控制（SMC）： 介绍了滑模控制在抵抗外部扰动和系统不确定性方面的鲁棒性，并讨论了趋近律的选择对抖振（Chattering）的影响及抑制方法。 第七章：基于模型预测控制（MPC）与优化技术 本章介绍了电力电子控制领域的前沿技术——模型预测控制。详细阐述了MPC的基本原理，包括系统预测模型、优化目标函数（成本函数）的构建、约束条件的纳入（如电压幅值、开关频率限制）。对比了有限集MPC（FSM-MPC）和无味/有限控制集MPC（U/FSM-MPC）的优缺点及其在多电平系统中的应用。 第八章：仿真与实验平台构建 指导读者如何使用主流仿真软件（如MATLAB/Simulink, PLECS）对电力电子系统进行建模和验证。讲解了如何构建精确的器件级模型和系统级模型，进行瞬态响应分析、稳态分析及参数敏感性测试。同时，提供了实验平台搭建的指导，包括数据采集、硬件在环（HIL）测试的要点。 --- 第三部分：典型应用系统设计 第九章：高效率开关电源（SMPS）设计 专注于DC-DC变换器在通信、数据中心和LED照明中的应用。详细设计了具有高功率密度的LLC谐振变换器，分析了其软开关运行条件（ZVS/ZCS），并讨论了轻载效率下降问题及多模控制策略。 第十章：电能质量与并网系统 探讨了电网侧关键技术，如无功功率补偿、谐波抑制。详细分析了并网逆变器的控制要求，包括锁相环（PLL）的原理、同步控制、电流环的下垂控制（Droop Control）及其在微电网中的应用。 第十一章：交流电机驱动系统 本书最后一部分聚焦于电力电子在电机驱动中的核心地位。重点阐述了矢量控制（Field-Oriented Control, FOC）的原理，包括坐标变换（Clarke/Park变换）的数学基础。详细设计了交直交驱动系统的电流、速度环结构，并探讨了直驱永磁同步电机（PMSM）驱动的高性能控制实现。 --- 目标读者 本书适合电气工程、自动化、控制工程等相关专业的本科高年级学生、研究生，以及在电力电子、新能源、工业自动化、电动汽车等行业从事研发、设计和调试工作的工程师。通过学习，读者将掌握从器件到系统的全方位设计能力，能够独立分析和解决复杂的电力电子工程问题。
作者简介
邱国平，淅江南浔人，1946年生，民建党员，曾获”江苏省科技先进工作者”称号，是全国科学大会重大科研项目主要负责人，曾获全国科学大会奖。
自1971年起从事光机电仪器设计及电机设计、制造和理论研究工作。设计过各类直流电机、交流电机、齿轮电机、步进电机、同步电机、无刷电机及串激电机中的多种电机。
作者在国内率先参加开发了智能点钞机电机、塑封变频空调步进电机、磁滞同步电机等。领导或参加了具有国际或国内一流水平的一微米校正望远镜，秒级分度头，矿用、船用激光准直仪，一秒级直角棱镜。浓度测定仪，擦抹器，电磁泵等的设计、制造工作，有丰富的理论和实践经验，对电机设计理论有独特见解，并提出了实用的设计方法。
目录信息
前言第1章 永磁直流电机简介 1.1 永磁直流电机的用途与特点 1.2 电机是能量转换的装置 1.3 电机的结构 1.4 电机的工作原理 1.5 电机的电磁转矩 1.6 电机的感应电动势 1.7 电机的电磁功率 1.8 电机的基本技术要求 1.9 电机的性能与技术指标的确定 1.10 电机的国家标准简介第2章 电机的结构与主要零部件 2.1 电机的结构形式 2.2 电机的主要零部件及其选取第3章 电机的负载与选取 3.1 电机的负载 3.2 电机负载的计算 3.3 电机与负载的匹配第4章 电机的电路与磁路 4.1 电机的电路 4.2 电枢的绕组 4.3 电机的换向 4.4 电机的移刷 4.5 移刷对电机性能的影响 4.6 电机电枢绕组的画法 4.7 影响电刷火花大小的一些因素 4.8 电刷的火花等级与火花等级的判断 4.9 电机的磁路 4.10 电机的磁通 4.11 电机的磁钢 4.12 电机的工作磁通 4.13 磁钢的表面磁通密度 4.14 磁通的计算 4.15 各种磁钢有效磁通的分析 4.16 磁钢磁通分布的测定第5章 电机的主要常数与特性 5.1 电机的转矩常数 5.2 电机的电动势常数 5.3 电机的KT、KE与电机工作电压的关系 5.4 电机的主要尺寸数据 5.5 电机的机械特性曲线 5.6 电机机械特性曲线的分析 5.7 电机的调节特性 5.8 电机机械特性曲线的数值分析 5.9 电机的动态特性 5.10 电机的损耗第6章 电机的实用设计方法 6.1 电机设计综述 6.2 电机额定点的分析与确定 6.3 电机最大效率的确定 6.4 最大效率点与电机性能的关系 6.5 额定工作点与机械特性曲线的关系 6.6 电机空载转速的确定 6.7 从T-n曲线上任意一点求取最大效率点 6.8 N、φ与电机结构参数的关系 6.9 D、L关系的分析与确定 6.10 电机轴径的选取 6.11 电枢铁心冲片的槽数、形状的分析与确定 6.12 槽满率和槽利用率的分析与确定 6.13 电流密度、线负荷和发热因子的选取 6.14 电机工作磁通的分析与确定 6.15 磁钢厚度及气隙长度的分析与确定 6.16 电机设计的思路 6.17 常规的电机设计与核算方法的一些说明 6.18 永磁直流电机的目标设计法 6.19 电机冲片形状的目标设计法 6.20 用目标设计法的电机设计举例 6.21 简易电机设计法 6.22 电机效率的分析与计算 6.23 各类型电机的通用设计公式 6.24 电机的实验修正法第7章 典型电机的设计 7.1 铁氧体电机的设计 7.2 稀土有槽电机的设计 7.3 三槽电机的设计 7.4 摩托车起动电机的设计 7.5 少冲片系列电机的设计 7.6 盘式电机的设计 7.7 永磁测速发电机的设计 7.8 交流整流直流电机的设计 7.9 齿轮电机的设计 7.10 直流无刷电机的设计 7.11 交流串励电机的设计第8章 电机的计算机辅助设计 8.1 电机的CAD简介 8.2 数据的读入 8.3 数据的输出 8.4 算法语言 8.5 编程技巧第9章 电机的测量技术 9.1 电机转速的测量技术 9.2 电机温度的测量技术 9.3 电机性能的常规测量技术 9.4 电机性能的非常规测量技术 9.5 电机的虚拟测量技术 9.6 电机磁性能的测量第10章 电机主要参数的控制 10.1 电机火花的控制 10.2 电机噪声的控制 10.3 电机空载电流的控制 10.4 电机的绝缘与击穿 10.5 电机电磁干扰的抑制 10.6 电机温升的控制第11章 电机的典型工艺 11.1 磁钢的固持 11.2 转子绕组的浸渍 11.3 磁钢的充磁与退磁 11.4 转子的动平衡第12章 电机的检验与认证 12.1 电机的检验 12.2 电机的出厂检验与型式试验 12.3 电机的国内外认证参考文献
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