Control of Electrical Drives pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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☆☆☆☆☆

出版者:Springer

作者:Werner Leonhard

出品人:

页数:470

译者:

出版时间:2001-8-10

价格:USD 129.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540418207

丛书系列:Power Systems

图书标签:

电力拖动与运动控制
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drives
电机控制
清华教材
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具体描述

《电力拖动系统——原理、设计与先进控制策略》内容梗概本书深入探讨了现代电力拖动系统的核心原理、系统设计方法以及前沿的控制策略。旨在为读者提供一个全面而深入的理解，使其能够胜任电力拖动系统的分析、设计、优化和故障诊断等工作。内容涵盖了从基础理论到实际应用的广泛领域，尤其侧重于提升系统的效率、动态性能、可靠性和智能化水平。第一部分：电力拖动系统基础理论本部分将读者引导至电力拖动系统的基石。首先，详细阐述了各种常用电动机的工作原理，包括直流电机、异步电机（感应电机）和同步电机。对于每种电机，都将深入剖析其电磁结构、工作特性曲线（转矩-转速特性、效率-负载特性等）、功率平衡以及损耗构成。特别地，将针对异步电机，详细讲解其等效电路模型、转子电流的感应过程、功率流和效率分析。对于同步电机，则会深入探讨其励磁方式、功率因数和电势平衡。接着，本书系统性地介绍了机械负载的类型及其对拖动系统的影响。涵盖了恒转矩负载、恒功率负载、风机/水泵类平方反比负载以及惯性负载等典型负载的特性。通过分析不同负载下电机的运行状态，读者将能够理解负载特性如何决定了电机的选型和控制策略。此外，本部分还将重点讨论电力拖动系统的能量转化和损耗。详细分析了电机本身的铜损、铁损、机械损耗，以及传动机构和电源中的损耗。基于能量守恒和能量耗散的原理，为实现高效能拖动系统奠定理论基础。第二部分：电力拖动系统的组成与设计本部分将理论知识转化为实际应用，聚焦于电力拖动系统的构成要素和系统设计流程。电动机选型：详细介绍了电动机的型号选择依据，包括功率、转速、电压、防护等级、绝缘等级、效率等级以及特殊环境要求等。结合负载特性和运行条件，指导读者如何精确选择最适合的电动机型号，以满足性能和经济性的双重需求。传动装置设计：深入分析了齿轮减速器、蜗轮蜗杆传动、联轴器、皮带轮等常用传动装置的结构、传动比计算、效率分析和选择要点。特别地，将探讨不同传动装置在功率损耗、传动精度、噪音以及维护方面的差异。制动系统：详细阐述了电力拖动系统中制动的重要性，并介绍了几种主流的制动方式，包括机械制动、电制动（回馈制动、再生制动、电动力制动）以及混合制动。分析了不同制动方式的工作原理、制动转矩特性、能量处理方式以及在不同应用场景下的适用性。起动与调速：详细讲解了各种电动机的起动方法，如直流电机的串电阻起动、平滑起动；交流电机的直接起动、星三角起动、软起动、变频器起动等。着重分析了不同起动方式对电网和电机的影响，以及如何选择最优的起动方式。对于调速技术，将全面介绍机械调速、电磁调速、滑差调速以及现代电子调速方法（如变频调速、PWM控制等），并分析其在不同电机类型上的应用。系统集成与布局：讨论了电力拖动系统各组成部分的合理配置和安装布局，包括电动机与负载的连接、传动装置的安装、制动器的集成、控制器的选配以及整体结构的稳定性与安全性。第三部分：电力拖动系统的现代控制理论与技术本部分是本书的重点和创新之处，将系统性地介绍先进的控制理论在电力拖动领域的应用，旨在提升系统的动态响应速度、鲁棒性和智能化水平。经典控制理论在拖动系统中的应用：回顾并深入讲解了PID控制算法在拖动系统中的应用，包括参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、临界比例法等）、PID控制器的离散化实现以及在速度、位置和转矩控制中的具体应用。同时，将讨论PI、PD、P控制等基本形式的特点。矢量控制（Field-Oriented Control, FOC）：详细阐述了异步电机和同步电机矢量控制的原理。重点讲解了坐标变换（Clarke变换、Park变换）、磁场定向的控制策略、转矩和磁链的解耦控制以及如何通过矢量控制实现对电机转矩的精确、快速控制。将深入分析不同类型的矢量控制（如直接矢量控制DTC、间接矢量控制IAC）的优缺点及其在实际系统中的应用。直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC）：介绍DTC的原理，其无需坐标变换，直接根据电压矢量和电机状态来控制转矩和磁链。分析DTC的优点（如快速的转矩响应、良好的低速性能）和缺点（如转矩脉动、对开关频率敏感）。模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）：引入MPC在电力拖动控制中的应用。详细阐述MPC的基本思想，即利用系统模型对未来一段时间内的系统输出进行预测，并通过优化算法选择最优的控制输入序列。分析MPC在处理多变量耦合、约束条件以及实现最优性能方面的优势，特别是在涉及多电机协同控制或复杂负载扰动时。自适应控制与鲁棒控制：探讨了如何利用自适应控制技术应对电机参数变化（如温度变化引起的电阻变化）或负载扰动。介绍自适应PID、自学习PID等算法。同时，讲解鲁棒控制的基本思想，即设计控制器使其在模型不确定性或外部扰动存在的情况下，仍能保证系统稳定性和一定的性能指标。模糊控制与神经网络控制：介绍基于模糊逻辑和神经网络的控制方法在电力拖动系统中的应用。讲解模糊控制器如何利用语言规则进行控制，以及神经网络如何通过学习获得控制策略。分析这些智能控制方法在处理非线性系统、参数辨识和模糊推理方面的优势。多电平逆变器与空间矢量脉宽调制（SVPWM）：深入探讨了多电平逆变器（如三电平、五电平等）的结构、工作原理及其在提升输出电压质量、降低谐波方面的优势。详细介绍SVPWM技术，它是实现矢量控制和高精度输出电压的关键。讲解SVPWM的矢量合成原理、开关模式选择以及在不同拓扑结构下的应用。先进的驱动器集成与通信：讨论了现代电力驱动器（变频器、伺服驱动器）的集成化设计，包括功率器件（IGBT、SiC、GaN）、门极驱动电路、保护电路以及通信接口（如CAN、Ethernet/IP）等。强调了通信协议在构建分布式控制系统、实现设备互联和数据共享中的重要作用。第四部分：电力拖动系统的应用与发展趋势本部分将前面章节的知识应用于具体场景，并展望电力拖动系统的未来发展。工业驱动应用：详细介绍电力拖动系统在不同工业领域的应用，如钢铁、化工、纺织、造纸、起重运输、机器人等。结合具体行业特点，分析其对电机类型、调速精度、动态响应和可靠性等方面的特殊要求，并介绍相应的解决方案。新能源汽车驱动：重点探讨新能源汽车（电动汽车、混合动力汽车）对电力拖动系统的特殊需求，如高效率、宽调速范围、低噪音、高功率密度以及能量再生能力。介绍电动汽车常用的电机类型（如永磁同步电机、开关磁阻电机）及其驱动控制策略。机器人与自动化系统：讨论了电力拖动系统在机器人和自动化设备中的关键作用，包括高精度位置控制、力矩控制、同步运动控制等。介绍伺服驱动器的工作原理及其与机器人运动控制器的协同工作。智能电网与分布式能源接入：探讨了电力拖动系统在智能电网中的角色，例如作为电网的负载侧，以及如何通过智能控制技术实现与电网的协调配合。分析风力发电机、太阳能跟踪系统等分布式能源接入对电力拖动系统的要求。故障诊断与可靠性分析：介绍电力拖动系统中常见的故障类型（如绕组短路、轴承磨损、绝缘老化、控制失效等），以及相应的故障诊断方法（如基于信号分析、基于模型诊断、基于人工智能诊断）。讨论如何通过设计冗余、选择可靠元器件以及实施预防性维护来提高系统的可靠性。绿色化与可持续发展：强调了提高电力拖动系统能效的重要性，以及其在减少能源消耗、降低碳排放方面的贡献。介绍“能效等级”标准，以及如何通过优化设计和控制策略来实现系统的绿色化。未来发展展望：展望电力拖动系统的未来发展方向，包括：更高效的电力电子器件（如SiC、GaN）的应用、更高性能的电机设计、更智能化的控制算法（如深度强化学习在控制中的应用）、无传感器控制技术的进一步发展、无线供电和无线通信技术的集成，以及面向工业4.0和智能制造的集成化、网络化驱动解决方案。目标读者本书适用于电气工程、自动化、机械工程等相关专业的本科生、研究生，以及从事电力拖动系统设计、研发、维护和应用的工程师、技术人员。本书特色理论与实践相结合：深入浅出地讲解理论原理，并结合实际工程应用和典型案例进行说明。系统性与前沿性并重：涵盖了电力拖动系统的全面知识体系，同时聚焦于最新的控制理论和技术。内容详实，图文并茂：包含丰富的电路图、原理图、波形图和性能曲线，便于读者理解。工程导向：强调实际应用中的问题分析和解决方案提供。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

Electrical drives play an important part as electromechanical energy converters in transportation, materials handling and most production processes. This book presents a unified treatment of complete electrical drive systems, including the mechanical parts,...

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

我必须坦诚，这本书的门槛确实不低，它不适合那些仅仅想了解“电机如何转动”的入门读者。它需要的，是对控制工程哲学有着深刻理解的读者。书中对非线性控制技术，例如滑模控制和自适应控制在电机系统中的应用探讨，深度令人咋舌。作者没有停留在教科书式的推导，而是直接深入到鲁棒性的分析和收敛速度的量化评估层面。这种处理方式，让我想起那些顶尖的学术会议论文集，信息密度极大，每一个句子都承载了重要的信息。对于我个人而言，这本书带来的挑战性是巨大的，它迫使我重新审视自己过去学到的知识，去填补那些因知识结构不均衡而留下的巨大空白。读完它，我感觉自己的思维方式都变得更加结构化、更加注重数学上的严谨性了，这是一种超越知识获取本身的思维训练。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示设计，透露出一种低调的奢华感。对于一本技术深度如此之大的书籍而言，清晰的视觉辅助至关重要，而本书在这方面做得极为出色。无论是描述电流波形畸变的示意图，还是复杂的反馈回路结构图，都绘制得简洁而准确，没有丝毫多余的装饰，完全服务于内容的传达。我发现自己很少需要频繁地在文字和图表之间来回切换查找，因为作者的叙事节奏感极佳，总能在恰当的时机抛出视觉化的辅助工具。这种精心打磨的细节，极大地提升了阅读的流畅度和理解效率，特别是在处理涉及大量状态变量和向量变换的章节时，清晰的图示简直是救命稻草。它不像某些老旧教材那样，充斥着模糊不清的手绘草图，这本书的每一张图表都像是经过了最高标准的工程制图规范审查，严谨得令人信服。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，简直像是在跟随一位经验老到的技术导师进行一对一的私人辅导。它最大的亮点在于其内容的前瞻性和实用性的完美结合。作者似乎洞悉了未来十年工业自动化对驱动系统稳定性和效率的苛刻要求，书中对高精度伺服系统的动态响应优化部分，简直是为追求极致性能的工程师量身定做的宝典。我尤其欣赏作者在论述中引入的那些基于实际工业案例的仿真结果和测试数据，这些冰冷而客观的数字，为抽象的理论模型提供了最有力的佐证。与市面上其他侧重于某一特定器件或某一简单拓扑的教材不同，它构建了一个宏大的、系统性的知识体系，将功率半导体器件的开关特性、电机本体的电磁模型以及复杂的数字信号处理算法，巧妙地编织在一起。读完这部分内容后，我对电机控制系统的“黑箱”不再抱有敬畏，而是充满了掌控欲，感觉自己已经站在了现代驱动技术的最前沿。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书，我立刻被那种深邃而严谨的学术气息所吸引。作者显然对电力电子技术和自动控制理论有着登峰造极的理解，他没有满足于泛泛而谈，而是像一位经验丰富的外科医生，精确地剖析了现代工业领域中最核心的难题。书中对各种拓扑结构和控制策略的描述，简直就是一本活的工程手册。特别是关于磁场定向控制（FOC）的章节，那种从基本原理到具体实现的逻辑推演，清晰得让人拍案叫绝。我记得之前读过几本号称“权威”的教材，讲到这里总是云山雾罩，但这里的讲解，即便是初学者，只要具备扎实的数学基础，也能循着作者的思路，一步步构建起完整的认知框架。它不仅仅是告诉你“怎么做”，更深入地阐释了“为什么必须这样做”，这种对底层物理现象和数学模型的尊重，使得整本书的论述充满了无可辩驳的力量感。阅读过程中，我时常需要停下来，反复琢磨那些复杂的传递函数和状态空间方程，每攻克一个难点，都有一种豁然开朗的成就感，这绝不是那种走马观花的读物能够给予的体验。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的价值，或许在于它提供了一种看待电力驱动系统的全新视角——即将其视为一个高度耦合、多变量相互作用的动态系统，而非仅仅是输入电压和输出转矩的简单关系。作者对功率密度提升带来的热管理和电磁兼容性（EMC）问题的关注，体现了其超越纯理论的工程视野。这些在很多纯理论书籍中往往被一笔带过的内容，在这本书里却得到了详尽的分析，这对于任何从事实际产品开发的人来说，都是至关重要的实战经验。阅读过程中，我不断地将其中的概念与我目前正在进行的项目进行对比，发现书中描述的许多高级故障诊断方法，比我们目前采用的经验性判断要精确和可靠得多。总而言之，这是一部值得反复研读的案头必备工具书，其深度和广度确保了它在未来很长一段时间内，都将是驱动控制领域不可绕过的一座高峰。

评分☆☆☆☆☆