Control of Induction Motors pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Trzynadlowski, Andrzej M.

出品人:

页数:228

译者:

出版时间:2000-10

价格:$ 158.20

装帧:

isbn号码:9780127015101

丛书系列:

图书标签:

• 电机控制
• 感应电机
• 电力电子
• 驱动技术
• 控制系统
• 电机驱动
• 工业控制
• 电气工程
• 变频器
• 电机建模

现代电力驱动系统与电机控制技术 内容提要 本书深入探讨了现代电力驱动系统的设计、分析与实施，重点关注了高性能电机驱动器的核心技术、功率电子变换器原理及其在工业自动化中的应用。全书系统性地涵盖了从基础的电机学理论到前沿的磁场定向控制（FOC）和直接转矩控制（DTC）等先进控制策略。同时，本书对永磁同步电机（PMSM）、开关磁阻电机（SRM）以及传统交流异步电机在不同工况下的动态特性进行了详尽的数学建模与仿真分析。书中还包含了驱动系统热管理、电磁兼容性（EMC）设计，以及面向工业物联网（IIoT）的预测性维护与故障诊断技术。本书旨在为电气工程、自动化、机械电子工程领域的工程师、研究人员及高年级本科生和研究生提供一本全面、深入且具有高度实践指导价值的参考资料。 --- 第一部分：电力驱动系统的基础与建模 第一章：电力驱动系统的组成与发展脉络 本章首先界定了现代电力驱动系统的基本构成要素，包括电机本体、功率变换器、传感器系统以及控制单元。我们将追溯电力驱动技术从传统的机械传动向高精度、高效率的电气驱动转变的历史进程，分析变频调速技术对工业生产力提升的革命性影响。重点讨论了工业4.0背景下，驱动系统如何集成智能化、网络化功能，以满足柔性制造对驱动性能的更高要求。详细介绍了不同类型电机（如异步电机、同步电机、直流电机）的选型原则及其在特定应用场景（如起重、精密机床、电动汽车）下的适用性分析。 第二章：电机电磁与机电耦合建模 本章侧重于建立驱动系统进行精确控制所必需的数学模型。针对交流电机，深入解析了基于$d-q$同步旋转坐标系的电压方程、磁链方程和转矩方程的推导过程。我们将详细阐述如何通过Park和Clarke变换实现三相非平衡系统的解耦控制。对于永磁同步电机，着重分析了永磁体对磁链的影响，并探讨了在电机参数未完全已知情况下的等效模型建立方法。此外，本章引入了状态空间平均模型（State-Space Averaging Model）在分析开关变换器动态特性中的应用，为后续的控制器设计奠定理论基础。 第三章：功率电子变换器原理与拓扑结构 电力变换器是实现电机速度和转矩精确控制的核心硬件。本章系统梳理了电压源逆变器（VSI）和电流源逆变器（CSI）的结构与工作原理。重点剖析了三相两电平与三电平（NPC, $ ext{T}$-Type）逆变器的调制技术，包括正弦脉宽调制（SPWM）、矢量脉宽调制（Space Vector PWM, SVPWM）的算法实现及其对输出电压谐波和直流侧电压纹波的影响。同时，对直流-直流变换器（如Buck, Boost, $ ext{Cuk}$等）在驱动前端电路中的作用进行了分析，强调了开关频率选择对系统效率和滤波器设计的重要性。 --- 第二部分：先进电机控制策略与实现 第四章：基于标量控制与开环调速 尽管现代驱动系统多采用闭环矢量控制，但标量控制（如$V/f$控制）作为一种简单、成本低廉的方案，在风机、水泵等对动态性能要求不高的应用中仍有其地位。本章详细讲解了标量控制的工作机制，并分析了其在低速和零速时的性能限制。随后，引入了简化的开环转矩控制概念，为理解闭环控制的必要性提供对比基础。 第五章：磁场定向控制（Field-Oriented Control, FOC） FOC是实现高动态性能交流电机驱动的关键技术。本章从理论到实践全面讲解了FOC的实现流程：从定子电流到$d-q$坐标系的变换、解耦控制的原理、以及如何利用PI控制器实现对电流和速度的级联控制。我们将详细讨论如何通过观测器（如低带宽观测器或基于模型参考自适应（MRAS）的观测器）来估计转子磁链位置，尤其关注在电机参数变化或低速/零速运行时，观测器性能的提升策略。 第六章：直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC） DTC提供了一种无需电流环和位置传感器的直接转矩和磁链控制方法。本章阐述了DTC基于开关功能表（Switching Table）的决策机制，分析了其快速动态响应的优势。深入探讨了DTC的主要缺点，即转矩和磁链脉动较大。针对这些问题，本章引入了先进的DTC变体，如基于模型预测控制（MPC）的DTC和扇区选择优化技术，以提高系统的平稳性。 第七章：高性能同步电机与无刷直流电机控制 永磁同步电机（PMSM）因其高功率密度和优越的效率，在高端伺服驱动领域占据主导地位。本章专门针对PMSM的控制展开论述，包括上电初期的磁链定向、弱磁（Field Weakening）控制策略在扩展电机调速范围中的应用。同时，对无刷直流电机（BLDC）和永磁磁阻同步电机（PMSRM）的六步方波控制、无传感器技术（如反电动势检测）进行了详细的对比分析和实现流程讲解。 --- 第三部分：驱动系统的集成与智能化 第八章：传感器技术与无传感器方案 精确的速度和位置反馈是闭环控制的基石。本章对比了光电编码器、旋转变压器等硬件传感器的优缺点。更重要的是，本章深入研究了各类无传感器速度/位置估计算法，包括基于电压模型、电流模型、高频注入法以及扩展卡尔曼滤波器（EKF）在复杂工况下的鲁棒性表现。 第九章：热管理、可靠性与电磁兼容性（EMC） 驱动系统的高温运行是影响其寿命的关键因素。本章分析了功率开关器件（IGBT, MOSFET）和电机的热模型建立，探讨了散热片设计、风冷与液冷技术在工业级驱动器中的应用。在EMC方面，本章详细讲解了开关噪声的产生机理，以及通过改进驱动器布局、优化直流母线滤波网络、以及在电机电缆中引入共模扼流圈等措施来满足IEC标准要求的方法。 第十章：驱动系统的诊断、维护与网络化 面向工业物联网（IIoT）的应用要求驱动系统具备自诊断和远程维护能力。本章探讨了基于电流、电压谐波分析的电机绝缘状态监测、轴承磨损状态的早期预警技术。重点介绍了如何利用驱动器内置微控制器进行数据采集和边缘计算，实现故障的预测性维护（PdM）。最后，分析了工业现场总线（如EtherCAT, Profinet）在高速同步控制网络中的应用与挑战。 附录 附录中提供了关键控制算法的MATLAB/Simulink仿真模型结构图、常用电机参数的典型值参考，以及用于实际调试的参数整定指南。

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与其他同类书籍相比，这本书最大的优势在于其极强的工程实践指导性。很多理论书籍往往在理论推导后戛然而止，留给读者大量的“自我消化”空间，但这本则不同。它似乎深知实际工程中调试的艰辛，因此在介绍完核心算法后，紧接着就提供了详尽的参数整定指南和常见故障排除流程。书中包含的多个案例研究，全部基于工业现场的真实数据和场景模拟，这对于我们这些在生产一线工作的技术人员来说，价值无可估量。例如，它对不同负载波动下的电流谐波抑制策略进行了细致的对比，并给出了基于DSP/FPGA实现的底层代码逻辑的伪代码示例，这极大地缩短了理论到实践的转化周期。我尝试根据书中的建议优化了一个老旧设备的控制策略，效果立竿见影，不仅能耗降低了百分之五，系统的运行稳定性也提升了一个台阶。这种手把手教你如何解决问题的态度，是极其宝贵的。

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坦率地说，这本书的知识密度非常惊人，以至于我需要采用“分段精读、反复消化”的策略才能勉强跟上作者的思路。对于希望快速了解皮毛的人来说，这本书可能显得过于厚重和深入。它的目标读者显然是那些希望成为领域专家的技术人员，或者正在进行高阶研究的研究生群体。书中的数学推导部分极为严谨，每一步的逻辑衔接都无懈可击，这要求读者必须具备扎实的微积分和线性代数基础。我个人认为，如果能将书中一些关键的算法流程图提取出来，制作成可单独打印的速查卡片，对日常参考将更有帮助。尽管阅读过程充满了挑战，需要投入大量的时间和精力去啃食那些硬骨头，但每攻克一个难点，随之而来的成就感和对世界理解的深化，都是无与伦比的。这是一本值得反复研读、常读常新的经典之作。

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我最近一直在追踪前沿的电机控制技术，尤其是关于非线性系统的建模与辨识。这本书在理论深度上表现出了惊人的广度与锐度。它不仅仅停留在经典的控制理论层面，而是深入探讨了现代控制方法在实际应用中的局限性与突破口。我尤其欣赏其中关于自适应控制算法的论述，它没有简单地罗列公式，而是结合了大量实际工况下的动态响应曲线进行对比分析，使得原本抽象的数学模型变得鲜活可感。作者对系统动态特性的剖析极其透彻，无论是小信号分析还是大范围的暂态行为，都有独到的见解。对于那些追求极致性能和高精度控制的工程师来说，这本书无疑是一部案头的宝典。它迫使你跳出传统的PID思维定式，去构建一个更具鲁棒性和环境适应性的控制架构。读完其中关于观测器设计的那一章，我感觉自己的控制设计思维被彻底颠覆和重塑了，收获之大，难以言表。

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这本书的叙述风格非常独特，它不像教科书那样板着脸孔，反而更像是一位严谨的学者在与你进行一场深入的、充满激情的学术对话。作者的遣词造句充满了对物理现象的深刻洞察力，很少使用生硬的术语堆砌，而是善于运用形象的比喻来阐释复杂的过程。比如，他对磁场耦合效应的解释，引入了“能量流动管道”的概念，一下子就让原本晦涩的电磁理论变得直观易懂。阅读过程中，我常常会因为某个精妙的论述而停下来，反复咀嚼其中的含义。这种富含人文关怀的理工表达，极大地激发了我的学习兴趣，使得即便在处理那些需要高度集中精力的章节时，也不会感到枯燥乏味。它不仅传授知识，更重要的是，它在潜移默化中培养读者对工程美学的欣赏和对科学真理的敬畏之心。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面采用了深沉的藏蓝色，搭配着烫金的标题字体，散发出一种专业而又不失典雅的气质。初次翻开，纸张的触感非常细腻，质量上乘，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到明显的疲劳。内容排版上，作者显然花了不少心思，图文并茂的布局使得复杂的概念得以直观展现。那些精密的电路图和系统流程图，线条清晰，标注详尽，即便是初学者也能迅速把握其核心逻辑。特别是章节之间的过渡处理得非常自然流畅，使得整本书的阅读体验如同跟随一位经验丰富的导师在逐步深入一个全新的领域，没有丝毫的生涩感。而且，书后附带的索引和术语表整理得极为详尽，为我后续查找特定知识点提供了极大的便利，这在处理实际工程问题时简直是救星般的存在。总体而言，从物理形态到内在的呈现方式，这本书都体现出了极高的出版水准，让人在拿起它的瞬间，就对即将汲取的知识充满了期待和敬畏。

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