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1.1 课程内容的背景1

第1章 绪论1

1.2 课程的目的和主要内容4

第2章 机电能量转换基础6

2.1 电机中的能量转换与磁路7

2.1.1 电机中能量转换的两个实例7

2.1.2 能量转换装置中的磁场与磁路8

2.2 磁场的建立8

2.2.1 安培环路定律及其简化形式9

2.2.2 磁路的欧姆定律10

2.2.3 磁路中铁心的作用11

2.2.4 铁磁材料及其磁化特性13

2.3 电磁感应定律与电动势16

2.3.1 电磁感应定律17

2.3.2 变压器电动势与运动电动势18

2.4.1 磁场储能与磁共能20

2.4 磁场能量与电感20

2.4.2 电感及用电感表示的磁场能量22

2.5 机电能量转换基本原理24

2.5.1 典型的机电能量转换装置24

2.5.2 电磁力和电磁转矩25

2.6 交流磁路和变压器原理29

2.6.1 交流磁路分析29

2.6.2 变压器的空载运行32

2.6.3 变压器的负载运行36

2.6.4 采用微分方程表示的变压器电路方程40

本章习题41

第3章 直流电机原理和工作特性44

3.1 直流电机原理44

3.1.1 直流电机的用途和主要结构44

3.1.2 直流电机的基本工作原理46

3.1.3 直流电机的磁路和电枢绕组48

3.1.4 电枢电动势与电磁转矩51

3.1.5 关于直流电机更多的基本知识53

3.2 电动机与拖动负载57

3.2.1 单轴电力拖动系统的运动方程58

3.2.2 常见的负载转矩特性59

3.2.3 稳定工作点与不稳定工作点61

3.3 他励直流电机的稳态方程和外特性62

3.3.1 他励直流电机的稳态方程62

3.3.2 他励直流电机的机械特性64

3.3.3 他励直流电机的功率关系68

3.4 他励直流电机的运行特性71

3.4.1 他励直流电机的起动及调速71

3.4.2 调速方法的转矩特性及其与负载的配合74

3.4.3 他励直流电机的四象限运行78

本章习题88

4.1.1 直流调速系统用可控直流电源92

第4章 直流电动机调速系统92

4.1 可控直流电源及其数学模型92

4.1.2 可控直流电源的数学模型95

4.2 对转速控制的要求和开环系统的问题98

4.2.1 对调速系统的要求和调速指标98

4.2.2 开环调速系统的性能和存在的问题102

4.3 转速负反馈单闭环直流调速系统103

4.3.1 单闭环调速系统的组成及静特性103

4.3.2 单闭环调速系统的动态分析和校正108

4.3.3 单闭环调速系统的限流保护116

4.4 转速、电流双闭环调速系统119

4.4.1 双闭环调速系统的组成及其静特性119

4.4.2 双闭环调速系统的起动和抗扰性能124

4.5 双闭环调速系统动态参数工程设计方法128

4.5.1 基本思路128

4.5.2 典型系统及其参数与性能指标的关系129

4.5.3 非典型系统的典型化140

4.5.4 工程设计方法在双闭环调速系统调节器设计中的应用144

4.6 抗负载扰动控制问题161

4.6.1 转速微分负反馈控制161

4.6.2 基于扰动观测器的负载转矩抑制165

本章习题174

第5章 交流电机原理178

5.1 交流电机基本结构178

5.1.1 反映交流电机基本原理的两个实验模型178

5.1.2 交流电机的主要类型及基本结构180

5.1.3 交流电机绕组简介183

5.2 交流电机的共同问题188

5.2.1 电枢电流建立的磁场和磁动势188

5.2.2 电枢绕组的感应电动势203

5.3.1 异步电动机的工作原理210

5.3 异步电动机原理210

5.3.2 三相异步电动机的功率与转矩224

5.3.3 三相异步电动机的机械特性227

5.4 同步电动机原理232

5.4.1 同步电动机的电磁关系233

5.4.2 同步电动机的功率、转矩和功（矩）角特性237

5.4.3 同步电动机的起动方法介绍241

本章习题242

第6章 交流调速系统的特点和基于电机稳态模型的恒压频比控制245

6.1 交流调速系统的必要性和特点245

6.1.1 交流调速系统与直流调速系统的比较245

6.1.2 交流调速系统的难点和复杂性247

6.1.3 交流调速系统的基本控制方法和主要应用领域248

6.2 电压型PWM变频电源及控制方法252

6.2.1 变频电源主电路的基本结构252

6.2.2 直－交逆变电源的输出波形控制——脉宽调制256

6.3 基于感应电机稳态模型的恒压频比控制265

6.3.1 恒压频比控制策略的出发点266

6.3.2 基频以下电压－频率协调控制时的机械特性268

6.3.3 基频以上恒压变频时的机械特性273

6.3.4 系统构成、动静特性及器件开关死区对系统的影响273

本章习题279

第7章 具有转矩闭环的交流电动机速度控制系统281

7.1 坐标变换282

7.1.1 三相－两相变换（3/2变换）282

7.1.2 两相－两相旋转变换（2s/2r变换）284

7.1.3 直角坐标－极坐标变换287

7.2 异步电动机的动态数学模型288

7.2.1 异步电动机动态数学模型的性质288

7.2.2 三相异步电动机的多变量非线性数学模型288

7.2.3 三相异步电动机在两相静止坐标系上的数学模型294

7.2.4 三相异步电动机在两相任意旋转坐标系上的数学模型300

7.3.1 矢量控制系统的基本原理303

7.3 感应电机按转子磁链定向的矢量控制系统303

7.3.2 磁链开环转差型矢量控制系统——间接矢量控制系统309

7.3.3 磁链闭环控制的矢量控制系统——直接矢量控制系统312

7.4 感应电机的直接转矩控制系统318

7.4.1 直接转矩控制系统的原理318

7.4.2 基本型直接转矩控制系统321

7.4.3 定子、转子磁链定向下的感应电动机模型及对原理型DTC的改进327

7.5 永磁同步电动机变压变频调速系统331

7.5.1 同步电动机变压变频调速的特点332

7.5.2 同步电动机的动态数学模型333

7.5.3 永磁同步电动机变频调速系统336

本章习题344

附录A 专业术语中英文对照347

附录B 本书所用符号一览352

参考文献356