電動(dòng)機(jī)及其計(jì)算機(jī)仿真

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 19
2．3．4 直流電動(dòng)機(jī)的負(fù)載磁場 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)開發(fā)環(huán)境 83
5．2 MATLAB常用命令 85
5．3 Simulink簡介 85
5．3．1 Simulink概述 85
5．3．2 Simulink簡單操作 86
5．3．3 SimPowerSystems工具箱 88
5．3．4 Simulink 運(yùn)行 89
5．4 MATLAB簡單仿真算例 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)磁場定向控制 147
7．4．1　感應(yīng)電動(dòng)機(jī)磁場定向控制模型建立 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