大功率交流调速技术在矿用提升设备调速中得到了越来越多的应用，解决矿用设备快速启制动与四象限运行等控制问题具有十分重要的理论与现实意义。本书以符合工况下的矿用提升交流调速系统为研究背景，针对感应电机参数识别方法、LCL滤波的PWM整流器控制、矢量控制预励磁启动技术、双PWM变频协调控制等问题进行了深入研究，为提高大容量位能负载交流调速系统控制的稳定与安全以及节能减排效率，提供新的思路与理论依据。
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前言
第1章 绪论1
1.1引言1
1.2矿井提升机系统概述2
1.2.1矿井提升设备的发展历程2
1.2.2国内提升设备的发展与现状3
1.3矿井提升机电力传动的发展现状4
1.3.1绕线转子异步电动机转子回路串金属电阻调速系统5
1.3.2绕线转子异步电动机转子回路串液体电阻调速系统5
1.3.3发电机-电动机可逆调速系统6
1.3.4晶闸管-电动机直流可逆调速系统6
1.3.5绕线转子异步电动机转子串级调速系统7
1.3.6交流电动机交-交变频调速系统8
1.4矿井提升机调速性能分析8
1.4.1矿井提升机直流调速性能分析8
1.4.2提升机交流调速性能分析9
1.5交流变频调速技术的发展现状11
1.6本书的结构和内容安排13
参考文献14
第2章 感应电机数学模型及参数辨识方法基础16
2.1引言16
2.2感应电机数学模型16
2.2.1感应电机在两相同步旋转坐标系上的数学模型17
2.2.2按转子磁链定向的感应电机矢量控制方程式17
2.3感应电机参数离线辨识的传统方法18
2.3.1空载试验19
2.3.2堵转试验20
2.4感应电机参数离线辨识的改进方法22
2.4.1直流试验22
2.4.2单相试验23
2.4.3空载实验24
2.4.4离散傅里叶变换25
2.5本章小结27
参考文献27
第3章 基于正交反馈双补偿方法的转子磁链观测器29
3.1引言29
3.2转子磁链观测器29
3.2.1适于模拟实现的转子磁链电流模型30
3.2.2适于数字实现的转子磁链电流模型31
3.2.3转子磁链电压模型31
3.3转子磁链观测方法的改进32
3.3.1电压模型及其误差分析33
3.3.2非线性正交补偿34
3.3.3磁链观测响应速度的改进35
3.3.4仿真及结果分析35
3.4本章小结38
参考文献39
第4章 基于模型参考自适应的全阶磁链观测40
4.1引言40
4.2转子磁链观测模型41
4.2.1电流模型41
4.2.2电压模型42
4.3感应电机全阶磁链观测模型43
4.3.1全阶状态观测器理论基础43
4.3.2异步电机状态空间模型43
4.3.3模型参考自适应控制原理46
4.3.4改善的全阶磁链观测器数学模型46
4.3.5电机转速的获取48
4.4全阶磁链观测器反馈矩阵的设计48
4.4.1转子磁链观测器的复合形式48
4.4.2反馈矩阵的设计50
4.5仿真及结果分析51
4.6本章小结54
参考文献54
第5章 基于无速度传感器的感应电机矢量控制方案55
5.1引言55
5.2无速度传感器矢量控制方案55
5.3基于MRAS的矢量控制56
5.3.1基于MRAS的全阶磁链观测和速度估算57
5.3.2矢量控制算法推导58
5.3.3电压空间矢量脉宽调制技术59
5.3.4仿真及结果分析62
5.4本章小结64
参考文献64
第6章 LCL滤波的PWM整流器拓扑结构和数学模型65
6.1引言65
6.2LCL滤波的电压型PWM整流器拓扑结构65
6.3LCL滤波的三相电压型PWM整流器数学模型66
6.3.1a-b-c坐标系下的数学模型66
6.3.2α-β坐标系下的数学模型68
6.3.3d-q坐标系下的数学模型70
6.4LCL滤波器阻尼方法研究73
6.4.1LCL滤波器无源阻尼方法74
6.4.2LCL滤波器有源阻尼方法74
6.5本章小结76
参考文献76
第7章 基于粒子群算法的LCL滤波器参数设计78
7.1引言78
7.2LCL滤波器的参数设计原则78
7.3LCL滤波器传统的设计方法81
7.3.1分布设计法81
7.3.2简易设计法82
7.4基于粒子群算法的LCL滤波器参数智能优化设计82
7.5仿真及结果分析85
7.6本章小结87
参考文献87
第8章 基于LCL滤波的PWM整流器无阻尼控制88
8.1引言88
8.2PWM整流器固定开关频率控制概述88
8.3基于无阻尼控制的LCL滤波PWM整流方法90
8.3.1无阻尼控制原理90
8.3.2无阻尼控制策略实现91
8.4仿真及结果分析93
8.4.1较高直流电压输出时系统仿真94
8.4.2正常直流电压输出时系统仿真97
8.5本章小结101
参考文献101
第9章 基于虚拟磁链的PWM整流器直接功率控制103
9.1引言103
9.2虚拟磁链的估算103
9.2.1磁链概念和估算103
9.2.2PWM整流器虚拟磁链的估算104
9.2.3基于虚拟磁链的瞬时功率的计算107
9.3直接功率控制108
9.4基于虚拟磁链的直接功率控制系统的设计与实现110
9.4.1基于虚拟磁链的直接功率控制系统结构110
9.4.2积分初值问题112
9.5仿真及结果分析116
9.6本章小结118
参考文献119
第10章 基于直流预励磁的矢量控制启动方案120
10.1引言120
10.2直流预励磁矢量控制启动方法120
10.2.1直流预励磁矢量控制中励磁电流及转矩电流分析121
10.2.2直流预励磁矢量控制中磁链相角分析123
10.2.3传统矢量控制启动和直流预励磁启动的比较124
10.3基于矢量控制的直流预励磁启动方案模型125
10.3.1直流预励磁控制中励磁电流、转矩电流取值原则125
10.3.2直流励磁时间选取原则126
10.4仿真及结果分析126
10.5本章小结129
参考文献129
第11章 基于交流预励磁的矢量控制启动方案130
11.1引言130
11.2交流预励磁矢量控制启动方法130
11.2.1交流预励磁矢量控制中励磁电流及转矩电流分析132
11.2.2交流预励磁矢量控制中磁链相角分析133
11.2.3传统矢量控制启动和交流预励磁启动的比较134
11.3基于矢量控制的交流预励磁启动方案模型134
11.3.1交流预励磁控制中励磁电流、转矩电流取值原则134
11.3.2交流励磁时间选取原则135
11.4仿真及结果分析135
11.5本章小结137
参考文献138
第12章 基于负载电流前馈的双PWM变频协调控制139
12.1引言139
12.2双PWM变频系统独立控制存在的问题139
12.3负载电流前馈补偿技术的研究140
12.3.1负载电流的计算140
12.3.2PWM整流器双闭环控制142
12.3.3负载电流前馈补偿原理143
12.4仿真及结果分析146
12.5本章小结150
参考文献150
第13章 双PWM变频负载功率前馈协调控制152
13.1引言152
13.2基于固定开关频率的直接功率控制152
13.3基于负载功率前馈的协调控制154
13.3.1负载功率前馈补偿原理154
13.3.2负载功率前馈协调控制的动态分析156
13.3.3负载功率的估算158
13.4仿真及结果分析160
13.5本章小结165
参考文献165
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