本书主要讲述电机、电力拖动及其控制系统的基本理论，包含直流和交流两大部分。直流电机及拖动控制部分有：直流电机的原理、结构及运行特性；直流电动机的电力拖动，包括直流电动机的起动、制动、调速原理及各种运行方式分析；直流电动机调速控制系统，包括转速单闭环系统和转速电流双闭环调速控制系统的分析和设计；直流调速系统的建模仿真。交流电机及拖动控制部分有：三相异步电动机的原理、结构及运行特性；三相异步电动机的电力拖动，包括三相异步电动机的起动、制动、调速的原理及各种运行方式分析；交流电动机调速控制系统，包括基于稳态模型的异步电动机的变频调速系统，基于动态模型的异步电动机的调速系统；交流调速系统的建模仿真。后介绍了电力拖动系统电动机的选择方法及应用。

前言

绪论1

01电机及电力拖动系统概述1

02交直流调速控制系统概述2

03本课程的任务5

第1章直流电机6

11直流电机的工作原理和结构6

111直流电机的工作原理6

112直流电机的主要结构8

12直流电机的铭牌数据及主要系列11

121直流电机的铭牌数据11

122直流电机系列12

13直流电机的电枢绕组12

131直流电机电枢绕组的一般介绍12

132直流电机电枢绕组的基本形式15

14直流电机的磁场19

141直流电机的空载磁场19

142直流电机负载时的磁场及电枢

反应20

15直流电机的电磁转矩和电枢电动势22

151直流电机的电枢电动势22

152直流电机的电磁转矩23

16直流电机的换向23

161换向概述23

162换向的电磁理论24

163改善换向的方法26

164防止环火与补偿绕组26

17直流电动机28

171直流电动机按励磁方式分类28

172直流电动机的基本方程式28

173他励（并励）直流电动机的工作

特性29

174串励直流电动机的工作特性31

175复励直流电动机的工作特性32

176直流电动机的适用范围33

18直流发电机33

181直流发电机的励磁方式33

182直流发电机的基本方程式34

183他励直流发电机的特性35

184并励直流发电机38

185复励直流发电机40

本章小结40

习题41

第2章直流电动机的电力拖动43

21电力拖动系统的动力学基础43

211电力拖动系统的组成43

212电力拖动系统的运动方程式43

213多轴拖动系统的折算44

22负载的转矩特性49

23他励直流电动机的机械特性51

231他励直流电动机的机械特性

方程51

232他励直流电动机的机械特性
曲线52

233电力拖动系统稳定运行条件56

24他励直流电动机的起动57

241对起动的要求57

242电枢回路串电阻起动58

243减压起动61

25他励直流电动机的制动61

251能耗制动61

252反接制动63

253回馈制动（再生制动）65

254他励直流电动机的四象限运行67

26他励直流电动机的调速67

261调速指标67

262他励直流电动机的调速方法69

27直流调速方式与负载的配合74

271电动机的容许输出与充分利用74

272他励直流电动机的调速方式74

273负载类型与电动机调速方式的
匹配75

28串励和复励直流电动机的电力拖动77

281串励直流电动机的电力拖动77

282复励直流电动机的电力拖动81

29电力拖动系统的过渡过程82

291过渡过程概念82

292电力拖动系统动态分析82

本章小结85

习题86

第3章直流电动机调速控制系统88

31直流调速系统的组成及数学模型88

311直流调速系统的组成88

312可控直流电源88

313直流调速系统及数学模型91

32调速系统的控制要求和开环直流调速

系统99

321调速系统的控制要求99

322开环直流调速系统的特性及存在

的问题99

33转速负反馈单闭环直流调速系统101

331单闭环直流调速系统的组成及静

特性101

332单闭环直流调速系统稳态参数的
计算106

333单闭环直流调速系统的动态
分析107

34无静差直流调速系统和积分控制

规律110

341比例调节器的特性110

342比例积分调节器的特性110

343无静差直流调速系统及其稳态

参数计算113

35单闭环直流调速系统的限流保护114

351电流截止负反馈114

352带电流截止负反馈的单闭环直流

调速系统116

36转速电流双闭环直流调速系统117

361双闭环直流调速系统的组成及
静特性117

362双闭环直流调速系统的数学
模型120

363双闭环直流调速系统的起动
过程121

364双闭环直流调速系统的动态
抗扰性能122

37调速器的工程设计方法123

371工程设计方法的基本思路123

372典型系统及其参数与性能指
标的关系124

373工程设计中的近似处理133

38转速电流双闭环直流调速系统的
设计137

381电流调节器的设计138

382转速调节器的设计141

39弱磁控制的直流调速系统147

391变压与弱磁的配合控制147

392励磁电流的闭环控制147

310可逆直流调速控制系统149

3101PWM可逆直流调速控制

系统149

3102V-M可逆直流调速控制

系统150

311直流调速系统与仿真154

3111开环直流调速系统的仿真155

3112有静差转速负反馈直流调速
系统的建模与仿真156

3113单闭环无静差转速负反馈直
流调速系统的建模与仿真157

3114电流截止负反馈直流调速
系统的建模与仿真158

3115转速电流双闭环直流调速
系统的建模与仿真159

本章小结161

习题161

第4章三相异步电动机165

41三相异步电动机的工作原理和

基本结构165

411三相异步电动机的工作原理165

412三相异步电动机的基本结构166

413三相异步电动机的铭牌数据及

主要系列167

42三相交流电机的定子绕组169

421三相交流绕组的基本要求和

分类169

422单层绕组170

423双层叠绕组174

43绕组的感应电动势176

431线圈的感应电动势176

432线圈组的电动势178

433相电动势178

434短距因数与分布因数179

44绕组的磁动势179

441单相绕组的磁动势——脉振磁
动势179

442三相绕组的磁动势——旋转磁
动势183

45三相异步电动机的空载运行187

451空载运行时的电磁关系187

452空载运行时的定子电压平衡
关系188

46三相异步电动机的负载运行189

461负载运行时的物理情况189

462异步电动机的等效电路及相
量图191

47三相异步电动机的功率和电磁转矩194

471功率转换过程和功率平衡方
程式194

472转矩平衡方程式195

473电磁转矩公式196

48三相异步电动机的工作特性197

本章小结198

习题199

第5章三相异步电动机的电力拖动

基础201

51三相异步电动机的机械特性201

511三相异步电动机的机械特性

表达式201

512三相异步电动机的固有机械

特性和人为机械特性203

52三相异步电动机的起动207

521三相异步电动机的起动性能

分析207

522三相异步电动机的起动方法207

53三相异步电动机的制动219

531三相异步电动机的能耗制动219

532三相异步电动机的反接制动221

533三相异步电动机的回馈制动223

54三相异步电动机的调速225

541转差功率消耗型异步电动机
调速方法225

542转差功率回馈型异步电动机
调速方法——串级调速227

543转差功率不变型异步电动机
调速方法229

本章小结234

习题234

第6章异步电动机调速控制系统237

61变压变频调速的基础知识237

611电压频率协调控制时的机械
特性237

612交-直-交变压变频器240

62变压变频脉宽调制（PWM）技术243

621正弦波脉宽调制（SPWM）控制
技术244

622电流跟踪PWM（CFPWM）控制
技术246

623电压空间矢量PWM（SVPWM）

控制技术247

63基于异步电动机稳态模型的变压
变频调速253

631转速开环变压变频调速系统254

632转速闭环转差频率控制的变压
变频调速系统256

64异步电动机的动态数学模型和坐标
变换259

641异步电动机的动态数学模型259

642坐标变换和变换矩阵264

65异步电动机在两相坐标系上的动态
数学模型268

651异步电动机在两相任意旋转
坐标系（dq坐标系）上的数学
模型268

652异步电动机在两相静止坐标系
（αβ坐标系）上的数学模型270

653异步电动机在两相同步旋转坐
标系上的数学模型271

654异步电动机在两相坐标系上的
状态方程271

66异步电动机矢量控制变频调速

系统274

661矢量控制系统的基本思路和转
子磁链模型274

662转速磁链闭环的矢量控制系统——
直接矢量控制系统280

663磁链开环转差型矢量控制系统——
间接矢量控制系统281

664矢量控制系统的特点与存在的
问题283

67异步电动机直接转矩控制变频调速
系统283

671直接转矩控制的实质283

672定子电压矢量对磁链和转矩的
调节作用284

673异步电动机直接转矩控制

系统285

68三相异步电动机调速系统的仿真288

681三相异步电动机直接起动情况下
的仿真288

682三相异步电动机开环VVVF系统
的仿真289

683矢量控制系统的仿真292

684直接转矩控制仿真分析297

69电力拖动控制系统应用300

691变频恒压供水系统300

692多电动机同步调速系统301

693卷绕机械恒张力控制302

本章小结303

习题303

第7章电力拖动系统电动机的选择305

71拖动系统选择电动机的原则305

72电动机的发热与冷却305

721电动机的发热305

722电动机的冷却307

73电动机的工作制307

74电动机负载功率的计算和额定功率的

选择309

741电动机额定功率选择的步骤309

742负载功率的计算309

743电动机额定功率的选择310

75电动机种类、结构的选择316

751电动机种类的选择316

752电动机结构型式的选择317

本章小结317

习题317

参考文献319