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電動(dòng)機(jī)及其計(jì)算機(jī)仿真/刁統(tǒng)山 版權(quán)信息
- ISBN：9787121361319
- 條形碼：9787121361319 ; 978-7-121-36131-9
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
- 重量：暫無(wú)
- 所屬分類：>>
電動(dòng)機(jī)及其計(jì)算機(jī)仿真/刁統(tǒng)山 本書特色
本書首先對(duì)電動(dòng)機(jī)的基本理論進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，為了能夠準(zhǔn)確分析和計(jì)算電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的電磁場(chǎng)，基于Ansoft軟件介紹了電動(dòng)機(jī)的電磁場(chǎng)分析和計(jì)算的方法；其次采用MATLAB/Simulink仿真平臺(tái)，對(duì)電動(dòng)機(jī)的建模和控制技術(shù)進(jìn)行了較為詳細(xì)的仿真分析，特別對(duì)永磁電動(dòng)機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機(jī)理和仿真進(jìn)行了一定的研究；*后通過(guò)一種較為復(fù)雜的特殊結(jié)構(gòu)永磁電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了建模和控制研究。通過(guò)本書的學(xué)習(xí)，讀者可以舉一反三，掌握電動(dòng)機(jī)的基本理論和仿真研究的方法。本書特別適合在工程認(rèn)證和新工科背景下電動(dòng)機(jī)及其研究方法的教學(xué)和基礎(chǔ)科研的展開(kāi)，讓讀者較為快速地進(jìn)入電動(dòng)機(jī)的專業(yè)知識(shí)和研究領(lǐng)域。
電動(dòng)機(jī)及其計(jì)算機(jī)仿真/刁統(tǒng)山 內(nèi)容簡(jiǎn)介
本書首先對(duì)電動(dòng)機(jī)的基本理論進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，為了能夠準(zhǔn)確分析和計(jì)算電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的電磁場(chǎng)，基于Ansoft軟件介紹了電動(dòng)機(jī)的電磁場(chǎng)分析和計(jì)算的方法；其次采用MATLAB/Simulink仿真平臺(tái)，對(duì)電動(dòng)機(jī)的建模和控制技術(shù)進(jìn)行了較為詳細(xì)的仿真分析，特別對(duì)永磁電動(dòng)機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機(jī)理和仿真進(jìn)行了一定的研究；很后通過(guò)一種較為復(fù)雜的特殊結(jié)構(gòu)永磁電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了建模和控制研究。通過(guò)本書的學(xué)習(xí)，讀者可以舉一反三，掌握電動(dòng)機(jī)的基本理論和仿真研究的方法。本書特別適合在工程認(rèn)證和新工科背景下電動(dòng)機(jī)及其研究方法的教學(xué)和基礎(chǔ)科研的展開(kāi)，讓讀者較為快速地進(jìn)入電動(dòng)機(jī)的專業(yè)知識(shí)和研究領(lǐng)域。
電動(dòng)機(jī)及其計(jì)算機(jī)仿真/刁統(tǒng)山 目錄
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 電動(dòng)機(jī)及電力傳動(dòng) 1
1.2 負(fù)載特性及系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程 4
1.2.1 生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性 4
1.2.2 電力拖動(dòng)系統(tǒng)方程 5
1.3 電動(dòng)機(jī)控制基礎(chǔ) 6
1.3.1 自動(dòng)控制系統(tǒng) 6
1.3.2 電動(dòng)機(jī)的控制技術(shù) 7
1.4 電動(dòng)機(jī)仿真分析 8
1.4.1 電動(dòng)機(jī)的有限元設(shè)計(jì)仿真 8
1.4.2 電動(dòng)機(jī)控制的計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真 9
第2章 電動(dòng)機(jī)基本理論 10
2.1 磁路基本知識(shí) 10
2.2 變壓器 11
2.2.1 變壓器的基本工作原理 11
2.2.2 變壓器的空載運(yùn)行 13
2.2.3 變壓器的基本參數(shù) 14
2.2.4 變壓器的運(yùn)行特性 15
2.2.5 損耗與效率 15
2.2.6 三相變壓器 16
2.3 直流電機(jī)的基本工作原理 18
2.3.1 直流發(fā)電機(jī)的基本工作原理 18
2.3.2 直流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理 19
2.3.3 直流電動(dòng)機(jī)的空載磁場(chǎng) 19
2.3.4 直流電動(dòng)機(jī)的負(fù)載磁場(chǎng) 20
2.4 直流電動(dòng)機(jī)方程 23
2.4.1 電動(dòng)勢(shì)與電磁轉(zhuǎn)矩 23
2.4.2 電動(dòng)勢(shì)、功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式 23
2.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 25
2.6 電動(dòng)機(jī)原理 27
2.7 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 28
2.7.1 電磁轉(zhuǎn)矩 28
2.7.2 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 29
2.8 三相異步電動(dòng)機(jī)的控制 29
2.8.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 29
2.8.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 30
2.8.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn) 31
2.8.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 31
2.9 常用低壓電器 31
2.9.1 手動(dòng)開(kāi)關(guān) 32
2.9.2 按鈕 33
2.9.3 交流接觸器 33
2.9.4 繼電器 34
2.9.5 熔斷器 36
2.9.6 自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān) 37
2.10 籠型電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng) 37
2.10.1 籠型電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制電路 38
2.10.2 籠型電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)動(dòng)控制電路 39
2.10.3 籠型電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn) 39
2.10.4 籠型電動(dòng)機(jī)的聯(lián)鎖控制 40
2.10.5 行程（限位）控制 41
2.10.6 時(shí)間控制 42
第3章 三相同步電動(dòng)機(jī)和永磁同步電動(dòng)機(jī) 44
3.1 三相同步電動(dòng)機(jī) 44
3.1.1 三相同步電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu) 44
3.1.2 三相同步電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系 45
3.1.3 三相同步電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系與矩角特性 49
3.1.4 三相同步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)的調(diào)節(jié) 53
3.2 永磁同步電動(dòng)機(jī) 55
3.2.1 永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 55
3.2.2 永磁同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理 57
3.2.3 永磁同步電動(dòng)機(jī)振動(dòng)機(jī)理及其分析方法研究 59
3.2.4 基于能量法的電動(dòng)機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩削弱原理 63
第4章 電動(dòng)機(jī)的控制技術(shù) 65
4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 65
4.1.1 磁鏈方程 66
4.1.2 電壓方程 67
4.1.3 轉(zhuǎn)矩方程和運(yùn)動(dòng)方程 68
4.2 交流電動(dòng)機(jī)的矢量控制技術(shù) 68
4.2.1 矢量控制的原理 68
4.2.2 坐標(biāo)變換與矢量變換 70
4.2.3 矢量變換控制調(diào)速系統(tǒng) 72
4.2.4 數(shù)字化矢量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 76
4.3 直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC） 78
4.3.1 異步電動(dòng)機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制 78
4.3.2 直接轉(zhuǎn)矩控制異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 81
第5章 電動(dòng)機(jī)MATLAB和Ansoft仿真基礎(chǔ) 83
5.1 MATLAB的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境 83
5.2 MATLAB常用命令 85
5.3 Simulink簡(jiǎn)介 85
5.3.1 Simulink概述 85
5.3.2 Simulink簡(jiǎn)單操作 86
5.3.3 SimPowerSystems工具箱 88
5.3.4 Simulink 運(yùn)行 89
5.4 MATLAB簡(jiǎn)單仿真算例 91
5.5 電動(dòng)機(jī)模型的繪制及仿真設(shè)置 94
5.5.1 Ansoft電動(dòng)機(jī)仿真啟動(dòng) 94
5.5.2 具體建模過(guò)程 96
5.5.3 材料屬性與管理 102
5.5.4 邊界條件和激勵(lì)源設(shè)置 105
5.5.5 網(wǎng)格剖分和求解 106
第6章 電動(dòng)機(jī)Ansoft有限元仿真 109
6.1 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的仿真分析 109
6.1.1 電動(dòng)機(jī)幾何模型創(chuàng)建 109
6.1.2 電動(dòng)機(jī)仿真參數(shù)設(shè)置 114
6.1.3 仿真結(jié)果及分析 116
6.2 永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的仿真分析 117
6.2.1 電動(dòng)機(jī)幾何模型創(chuàng)建 117
6.2.2 電動(dòng)機(jī)仿真參數(shù)設(shè)置 122
6.2.3 仿真結(jié)果及分析 123
6.3 永磁同步電動(dòng)機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩有限元仿真 125
6.3.1 永磁同步電動(dòng)機(jī)本體構(gòu)建 125
6.3.2 齒槽轉(zhuǎn)矩仿真參數(shù)設(shè)置 129
6.3.3 仿真結(jié)果及分析 129
第7章 電動(dòng)機(jī)MATLAB數(shù)值仿真 132
7.1 三繞組變壓器仿真 132
7.1.1 三繞組變壓器帶負(fù)載模型的建立 132
7.1.2 模塊參數(shù)設(shè)定 132
7.1.3 仿真結(jié)果及分析 134
7.2 啟動(dòng)仿真 135
7.2.1 串電阻啟動(dòng)建模 135
7.2.2 仿真模塊參數(shù)設(shè)置 138
7.2.3 仿真結(jié)果及分析 140
7.3 交流電動(dòng)機(jī)基于空間矢量PWM仿真 141
7.3.1 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)空間矢量控制模型建立 141
7.3.2 仿真模塊參數(shù)設(shè)置 142
7.3.3 仿真結(jié)果及分析 145
7.4 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)定向控制 147
7.4.1 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)定向控制模型建立 147
7.4.2 仿真模塊參數(shù)設(shè)置 148
7.4.3 仿真結(jié)果及分析 151
第8章 特殊結(jié)構(gòu)永磁電動(dòng)機(jī)研究 153
8.1 特殊結(jié)構(gòu)永磁電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理 153
8.2 電動(dòng)機(jī)的建模 153
8.2.1 電動(dòng)機(jī)有限元模型 153
8.2.2 在三相坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型 154
8.2.3 在任意速坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型 156
8.2.4 兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系數(shù)學(xué)模型 157
8.2.5 電動(dòng)機(jī)仿真建模及控制分析 159
8.3 直接功率控制 163
8.3.1 瞬時(shí)功率理論 163
8.3.2 理想逆變器的數(shù)學(xué)模型和電壓空間矢量 164
8.3.3 特殊結(jié)構(gòu)永磁電動(dòng)機(jī)直接功率控制原理分析 165
8.3.4 特殊結(jié)構(gòu)永磁電動(dòng)機(jī)的直接功率控制 170
參考文獻(xiàn) 174
第1章 緒論 1
1.1 電動(dòng)機(jī)及電力傳動(dòng) 1
1.2 負(fù)載特性及系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程 4
1.2.1 生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性 4
1.2.2 電力拖動(dòng)系統(tǒng)方程 5
1.3 電動(dòng)機(jī)控制基礎(chǔ) 6
1.3.1 自動(dòng)控制系統(tǒng) 6
1.3.2 電動(dòng)機(jī)的控制技術(shù) 7
1.4 電動(dòng)機(jī)仿真分析 8
1.4.1 電動(dòng)機(jī)的有限元設(shè)計(jì)仿真 8
1.4.2 電動(dòng)機(jī)控制的計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真 9
第2章 電動(dòng)機(jī)基本理論 10
2.1 磁路基本知識(shí) 10
2.2 變壓器 11
2.2.1 變壓器的基本工作原理 11
2.2.2 變壓器的空載運(yùn)行 13
2.2.3 變壓器的基本參數(shù) 14
2.2.4 變壓器的運(yùn)行特性 15
2.2.5 損耗與效率 15
2.2.6 三相變壓器 16
2.3 直流電機(jī)的基本工作原理 18
2.3.1 直流發(fā)電機(jī)的基本工作原理 18
2.3.2 直流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理 19
2.3.3 直流電動(dòng)機(jī)的空載磁場(chǎng) 19
2.3.4 直流電動(dòng)機(jī)的負(fù)載磁場(chǎng) 20
2.4 直流電動(dòng)機(jī)方程 23
2.4.1 電動(dòng)勢(shì)與電磁轉(zhuǎn)矩 23
2.4.2 電動(dòng)勢(shì)、功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式 23
2.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 25
2.6 電動(dòng)機(jī)原理 27
2.7 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 28
2.7.1 電磁轉(zhuǎn)矩 28
2.7.2 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 29
2.8 三相異步電動(dòng)機(jī)的控制 29
2.8.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 29
2.8.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 30
2.8.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn) 31
2.8.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 31
2.9 常用低壓電器 31
2.9.1 手動(dòng)開(kāi)關(guān) 32
2.9.2 按鈕 33
2.9.3 交流接觸器 33
2.9.4 繼電器 34
2.9.5 熔斷器 36
2.9.6 自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān) 37
2.10 籠型電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng) 37
2.10.1 籠型電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制電路 38
2.10.2 籠型電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)動(dòng)控制電路 39
2.10.3 籠型電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn) 39
2.10.4 籠型電動(dòng)機(jī)的聯(lián)鎖控制 40
2.10.5 行程（限位）控制 41
2.10.6 時(shí)間控制 42
第3章 三相同步電動(dòng)機(jī)和永磁同步電動(dòng)機(jī) 44
3.1 三相同步電動(dòng)機(jī) 44
3.1.1 三相同步電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu) 44
3.1.2 三相同步電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系 45
3.1.3 三相同步電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系與矩角特性 49
3.1.4 三相同步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)的調(diào)節(jié) 53
3.2 永磁同步電動(dòng)機(jī) 55
3.2.1 永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 55
3.2.2 永磁同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理 57
3.2.3 永磁同步電動(dòng)機(jī)振動(dòng)機(jī)理及其分析方法研究 59
3.2.4 基于能量法的電動(dòng)機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩削弱原理 63
第4章 電動(dòng)機(jī)的控制技術(shù) 65
4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 65
4.1.1 磁鏈方程 66
4.1.2 電壓方程 67
4.1.3 轉(zhuǎn)矩方程和運(yùn)動(dòng)方程 68
4.2 交流電動(dòng)機(jī)的矢量控制技術(shù) 68
4.2.1 矢量控制的原理 68
4.2.2 坐標(biāo)變換與矢量變換 70
4.2.3 矢量變換控制調(diào)速系統(tǒng) 72
4.2.4 數(shù)字化矢量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 76
4.3 直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC） 78
4.3.1 異步電動(dòng)機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制 78
4.3.2 直接轉(zhuǎn)矩控制異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 81
第5章 電動(dòng)機(jī)MATLAB和Ansoft仿真基礎(chǔ) 83
5.1 MATLAB的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境 83
5.2 MATLAB常用命令 85
5.3 Simulink簡(jiǎn)介 85
5.3.1 Simulink概述 85
5.3.2 Simulink簡(jiǎn)單操作 86
5.3.3 SimPowerSystems工具箱 88
5.3.4 Simulink 運(yùn)行 89
5.4 MATLAB簡(jiǎn)單仿真算例 91
5.5 電動(dòng)機(jī)模型的繪制及仿真設(shè)置 94
5.5.1 Ansoft電動(dòng)機(jī)仿真啟動(dòng) 94
5.5.2 具體建模過(guò)程 96
5.5.3 材料屬性與管理 102
5.5.4 邊界條件和激勵(lì)源設(shè)置 105
5.5.5 網(wǎng)格剖分和求解 106
第6章 電動(dòng)機(jī)Ansoft有限元仿真 109
6.1 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的仿真分析 109
6.1.1 電動(dòng)機(jī)幾何模型創(chuàng)建 109
6.1.2 電動(dòng)機(jī)仿真參數(shù)設(shè)置 114
6.1.3 仿真結(jié)果及分析 116
6.2 永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的仿真分析 117
6.2.1 電動(dòng)機(jī)幾何模型創(chuàng)建 117
6.2.2 電動(dòng)機(jī)仿真參數(shù)設(shè)置 122
6.2.3 仿真結(jié)果及分析 123
6.3 永磁同步電動(dòng)機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩有限元仿真 125
6.3.1 永磁同步電動(dòng)機(jī)本體構(gòu)建 125
6.3.2 齒槽轉(zhuǎn)矩仿真參數(shù)設(shè)置 129
6.3.3 仿真結(jié)果及分析 129
第7章 電動(dòng)機(jī)MATLAB數(shù)值仿真 132
7.1 三繞組變壓器仿真 132
7.1.1 三繞組變壓器帶負(fù)載模型的建立 132
7.1.2 模塊參數(shù)設(shè)定 132
7.1.3 仿真結(jié)果及分析 134
7.2 啟動(dòng)仿真 135
7.2.1 串電阻啟動(dòng)建模 135
7.2.2 仿真模塊參數(shù)設(shè)置 138
7.2.3 仿真結(jié)果及分析 140
7.3 交流電動(dòng)機(jī)基于空間矢量PWM仿真 141
7.3.1 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)空間矢量控制模型建立 141
7.3.2 仿真模塊參數(shù)設(shè)置 142
7.3.3 仿真結(jié)果及分析 145
7.4 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)定向控制 147
7.4.1 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)定向控制模型建立 147
7.4.2 仿真模塊參數(shù)設(shè)置 148
7.4.3 仿真結(jié)果及分析 151
第8章 特殊結(jié)構(gòu)永磁電動(dòng)機(jī)研究 153
8.1 特殊結(jié)構(gòu)永磁電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理 153
8.2 電動(dòng)機(jī)的建模 153
8.2.1 電動(dòng)機(jī)有限元模型 153
8.2.2 在三相坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型 154
8.2.3 在任意速坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型 156
8.2.4 兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系數(shù)學(xué)模型 157
8.2.5 電動(dòng)機(jī)仿真建模及控制分析 159
8.3 直接功率控制 163
8.3.1 瞬時(shí)功率理論 163
8.3.2 理想逆變器的數(shù)學(xué)模型和電壓空間矢量 164
8.3.3 特殊結(jié)構(gòu)永磁電動(dòng)機(jī)直接功率控制原理分析 165
8.3.4 特殊結(jié)構(gòu)永磁電動(dòng)機(jī)的直接功率控制 170
參考文獻(xiàn) 174
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電動(dòng)機(jī)及其計(jì)算機(jī)仿真/刁統(tǒng)山 作者簡(jiǎn)介
刁統(tǒng)山，2013年12月畢業(yè)于山東大學(xué)電氣工程學(xué)院，電機(jī)與電器專業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位，博士，講師，中共黨員。主要從事各種電機(jī)本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，性能分析及控制等領(lǐng)域的應(yīng)用研究工作。在國(guó)內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊及國(guó)際重要學(xué)術(shù)會(huì)議上共發(fā)表學(xué)術(shù)論文近10篇，其中EI收錄6篇。作為主要成員參與過(guò)一項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金的研究。
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