高效节能伺服驱动永磁同步电动机--详细介绍

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 当前位置:店销书,专著 建筑 建筑 建筑 高效节能伺服驱动永磁同步电动机
   
高效节能伺服驱动永磁同步电动机
作者:叶金虎
书名:高效节能伺服驱动永磁同步电动机
定价:¥ 260 元
光盘: 
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开本: 16K
标准书号: 978-7-03-063304-0
字数(千): 690
页数: 512
出版日期: 2020-7-27
发行号: TH-1089.0101
装帧: 精装
点击热度: 203
最新印刷日期:    
 
编辑推荐
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获奖情况
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图书介绍
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  本书在介绍气隙磁场、气隙磁场在电枢绕组内感生的反电动势、通电电枢绕组产生的磁动势、电动机内部的电磁关系、电压平衡方程式和向量图等基本概念的基础上,着重分析自控式永磁同步电动机、异步启动永磁同步电动机、无转子位置传感的无刷直流永磁电动机和单相无刷直流永磁电动机的工作原理、电磁参数、齿槽效应、转矩脉动、径向磁拉力、控制策略、运行特征和设计要点。书后附有逆变器、正弦波脉宽调制和空间矢量脉宽调制三个附录。
  本书可供从事自控式永磁同步电动机、异步启动永磁同步电动机、无转子位置传感的无刷直流永磁电动机和单相无刷直流永磁电动机及其控制器的开发、设计、制造、测试和应用等领域研究的科技人员参考,也可作为高等学校电机和自动控制等专业的高年级本科生、研究生和教师的自学参考书。
 
前言
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  当我们进入20世纪70年代以后,煤炭、石油和天然气等不可再生能源越来越少,而大气污染却越来越严重。因而,节约能源、减少二氧化碳的排放、保护环境、保护人类赖以生存的绿色地球,已成为全人类共同的愿望。据《BP世界能源统计年鉴》(2019)统计,煤炭仍然是当前最主要的发电能源,占比达38%。21世纪全世界工业用电动机消耗了总发电量的30%~40%。我国是仅次于美国的世界第二大电力生产国和消费国,是全世界煤炭开采量和消费量最大的国家,煤炭占我国能源消费约70%,其中耗煤量最大的是电力行业。在此情况下,在提高火力发电的煤炭利用效率,大力发展水能、风能和太阳能等可再生能源的同时,要提高电动机本体的运行效率和尽可能地采用调速运行,从而达到高效节能减排的目的。在冶金工业、纺织机械、化工机械、给排水系统、工业水泵、压缩机、污水处理和矿山设备等驱动功率比较大的应用领域内,用异步启动永磁同步电动机来代替功率等级相同的异步电动机,可以提高8%左右的运行效率;在各类家用电器(如电风扇、换气扇、洗衣机、电冰箱、空调、吸尘器、微波炉、脱排油烟机、榨汁机等)等驱动功率比较小的应用领域内,用三相无刷直流永磁电动机和单相无刷直流永磁电动机来代替功率等级相同的传统的罩极式异步电动机和小功率两相异步电动机,其运行效率可以从30%提高到60%~90%。
自控式永磁同步电动机由电动机本体和控制器两部分组成,是精密速度/位置的伺服控制系统和功率驱动系统的核心部件。近年来,随着电力电子器件、大规模集成电路、数字信号处理技术、现代控制理论和电机技术的迅速发展,自控式永磁同步电动机被日益广泛地应用于各类电动车辆、无人机、精密多轴联动数控机床、医疗器械、智能化电动油泵和阀门、自动化生产设备、智能化仓库管理,以及物流传输、国防工业和航空航天等领域。
  本书共四章。在第1章中,在基于气隙磁场、电枢绕组的反电动势、磁动势、基本电磁关系、电压平衡方程式和矢量图的基础上,着重分析分数槽电枢绕组磁动势内的次谐波分量在转子铁心中引起的损耗、永磁同步电动机的稳态电磁参数的计算、电磁力、电磁转矩、齿槽效应力矩、转矩脉动和径向磁拉力、自控式永磁同步电动机的基本控制理念、磁场取向控制和直接力矩控制、自控式永磁同步电动机的稳态运行的分析、电磁参数对稳态转矩/转速特性的影响,以及永磁同步电动机的主要参数的测量。在第2章中,着重介绍和分析如何把异步电动机的转子边绕组折算到定子边绕组、定转子回路的电压方程式、时空矢量图和等效电路、简化的等效电路、启动过程中的异步驱动转矩和永磁发电制动转矩的计算、正常运行时电磁转矩的计算;电磁参数对运行性能的影响,以及提高电动机的效率 和功率因数 等关键技术指标的具体措施。在第3章中,着重分析悬空相绕组内的内反电动势波形过零点的检测和自启动问题。在第4章中,着重分析单相电枢绕组的连接方式和如何消除运行过程中出现的死点问题。为了便于读者分析和理解,本书后附有附录A、附录B和附录C,分别介绍了逆变器,正弦波脉宽调制和空间矢量脉宽调制。
  本人在中国电子科技集团公司第二十一研究所从事永磁电机的研究开发近50年;于2009年开始至今,一直受聘于深圳市万至达电机制造有限公司,从事技术培训和产品开发工作。近年来,本人在总结从事永磁电机研究、开发过程中的学习心得和感悟的基础上,撰写成本书,期望本书的出版能对我国电机行业,尤其是对高效节能伺服驱动永磁同步电动机的进一步发展有一定推动作用。
本人在撰写本书过程中力求理论联系实际,在阐明基本理论和基本概念的前提下,给出在设计计算和运行控制中需要的基本公式,每一章均附有一个具体的设计实例。
  在撰写本书的过程中,本人得到了深圳市万至达电机制造有限公司的领导和同事的热情支持和帮助;同时还得到了中国电子科技集团公司第二十一研究所冷小强、孙兆琼、钱荣超、解渊、何金泽和周醒夫等工程师的大力协助,在此一并致谢。
  在撰写本书的过程中,本人还参考了相关的书籍,现一并汇入本书末的参考文献中,以便满足读者了解本书的传承和深入研究某些感兴趣问题的需要,同时本人在此对这些书籍的原作者表示真诚的谢意。
  本书由上海交通大学金如麟教授仔细审阅,并提出了许多宝贵的意见,在此表示衷心的感谢。
  由于本人学识有限,书中难免存在不足之处,恳请读者批评指正。

                                       深圳市万至达电机制造有限公司
                                                  叶金虎          
                                               2019年6月1日        
 
图书目录
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前言
第1章  自控式永磁同步电动机    1
1.1 自控式永磁同步电动机的构成    1
1.2 永磁同步电动机的本体结构    2
1.3 永磁同步电动机的基础理论    4
1.3.1  空载时的气隙磁场    4
1.3.2 电枢绕组内的感应电动势    7
1.3.3 电枢绕组的磁动势    30
1.3.4  基本电磁关系、电压平衡方程式和向量图    48
1.3.5  稳态电磁参数    52
1.4  电磁力、电磁转矩、齿槽效应力矩、转矩脉动和径向磁拉力    90
1.4.1  麦克斯韦方程组    90
1.4.2  电磁力    92
1.4.3  电磁转矩    97
1.4.4  齿槽效应力矩    115
1.4.5  电磁转矩脉动    120
1.4.6  单向磁拉力、振动和噪声    132
1.5  自控式永磁同步电动机的基本控制理念    141
1.5.1  数学模型    142
1.5.2  坐标变换    145
1.5.3  空间矢量的概念    149
1.5.4  自控式永磁同步电动机的主要控制方法    151
1.6  自控式永磁同步电动机的稳态运行分析    160
1.6.1  电流圆图和电压圆图    161
1.6.2  电流极限圆和电压极限圆    162
1.6.3   坐标平面内的电压圆图    163
1.6.4   坐标平面内的电磁转矩曲线    168
1.6.5  自控式永磁同步电动机的几种典型的稳态运行模式    170
1.6.6  综合分析:最佳电枢电流矢量的轨迹线    179
1.6.7  内置式永磁同步电动机的最佳电流矢量控制的实例    182
1.6.8  电动机参数对稳态转矩/转速特性的影响    186
1.7  永磁同步电动机的主要参数测量    188
1.7.1  永磁同步电动机参数测量的理论基础    188
1.7.2  永磁同步电动机的主要参数的测量    191
1.8  自控式永磁同步电动机的设计考虑    200
1.8.1  产品设计的总体方案    201
1.8.2  主要尺寸的决定    207
1.8.3  永磁体的体积的估算    209
1.9  设计例题    215
第2章  异步启动永磁同步电动机    238
2.1 异步启动永磁同步电动机的结构    238
2.2 等效磁路和磁铁工作图    240
2.3 异步电动机的分析    243
2.3.1 三相异步电动机在转子不转(n?0,s?1)时的情况    244
2.3.2 三相异步电动机正常运转时的状况    251
2.3.3 等效电路的简化    255
2.3.4 鼠笼转子的磁极对数、相数和参数的折算    257
2.4 启动过程中的转矩    262
2.4.1 启动过程中出现在工作气隙内的旋转磁场和作用在转子上的电磁转矩    262
2.4.2 平均电磁转矩的估算    264
2.4.3 启动过程中的脉动转矩    265
2.5 牵入同步过程的分析    266
2.6 异步启动永磁同步电动机的设计考虑    269
2.6.1 功率因数cos?和效率?的提高    269
2.6.2 内置式转子结构的磁通壁垒和磁桥    275
2.6.3  空载漏磁通系数?0    276
2.6.4 电磁参数对启动和运行性能的影响    279
2.7 设计例题    283
第3章  无转子位置传感的无刷直流永磁电动机    327
3.1 无刷直流永磁电动机的运行机制    328
3.2 换向与续流    332
3.2.1 换向    332
3.2.2 续流    336
3.3 基本数学方程式    339
3.3.1 电气系统的基本数学方程式    339
3.3.2 机械运动系统的基本数学方程式    349
3.4 反电动势过零点的检测    350
3.4.1 悬空相绕组内的反电动势过零点Z的特殊作用    350
3.4.2 换向开始点C、去磁化结束点D和反电动过零点Z的特征和它们之间的相互关系    351
3.4.3 悬空相绕组内的去磁化管理    353
3.4.4 悬空相绕组内的反电动势过零点Z的检测    356
3.4.5 延迟管理    368
3.5 无转子位置传感器的无刷直流永磁电动机的自启动    370
3.5.1 预先定位阶段    371
3.5.2 启动阶段    375
3.5.3 同步模式与自动换向模式之间的切换    380
3.5.4 自启动控制软件的基本结构    382
3.6 无刷直流永磁电动机的设计考虑    386
3.6.1 主要尺寸的决定    386
3.6.2 所需永磁体的体积的估算    391
3.6.3 基本计算公式的推导    395
3.6.4 磁极数(2p)和齿槽数(Z)之间的组合    400
3.7 设计例题    403
第4章  单相无刷直流永磁电动机    423
4.1 单相无刷直流永磁电动机的工作原理    423
4.1.1 电枢绕组的连接方式    423
4.1.2 电枢绕组产生的定子磁场和电动机的磁状态    424
4.1.3 电子换向(相)电路    426
4.1.4 霍尔器件的配置    427
4.2 运行过程中出现的死点    429
4.2.1 电动机本体的死点    429
4.2.2 消除电动机本体死点的原理    430
4.3 单相无刷直流永磁电动机设计考虑    431
4.3.1 主要尺寸的决定    432
4.3.2 所需永磁体的体积的估算    433
4.3.3 基本计算公式的推导    433
4.4 设计例题    435
主要参考文献    454
附录A  逆变器    455
A.1  单相逆变器    455
A.2  三相逆变器    457
A.2.1  180°导通的电压型三相半桥逆变器    457
A.2.2  120°导通的电压型三相半桥逆变器    466
附录B  正弦波脉宽调制    472
B.1  正弦波脉宽调制的基本原理    472
B.2  正弦波脉宽调制的几个特征参量    474
B.3  正弦波脉宽调制的实施方法    477
附录C  空间矢量脉宽调制    485
C.1  空间矢量的概念    485
C.2  逆变器的开关模式和电压空间矢量之间的内在联系    488
C.3  电压空间矢量与磁通链空间矢量的关系    492
C.4  电压空间矢量的线性组合与空间矢量脉宽调制控制    494
C.5  空间矢量脉宽调制的电源利用率    500
 
 
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