汽车先进技术译丛 电气工程手册:电力电子 电机驱动 (原书第2版)
作者:(美)博格丹-M.维拉穆夫斯基
出版时间:2019
内容简介
本书讲述了工业电子领域常用的电力电子技术,电气工程信息化技术,可靠性技术、环境技术和电磁兼容,电气测量和仪器仪表,电机,变压器、电抗器和电容器,开关保护设备,自动控制,电气传动,通信,火力发电、水力发电、核能发电、太阳能和风力发电、化学能和其他能源发电,电力系统,以及汽车用电系统等。
目录
目 录
译者序
前 言
编辑委员会
主要作者简介
其他供稿者
部分 半导体器件
第 1章 功率开关电子器件:促进电力电子系统发展的技术 !!!!!!!!!!!!!!! 3
11 引言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 3
12 关键功率半导体器件的简要历史和基础!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 4
121 双极型器件:晶闸管!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 4
122 单极型器件:功率 MOSFET!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 4
123 MOS控制双极型功率器件 IGBT!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 5
124 关键功率器件开发及其主要特性!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 6
13 双极型器件!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 6
131 晶闸管和 LTT !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 6
132 门极关断晶闸管和集成门极换流晶闸管!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 9
133 功率二极管 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 11
14 双极型 MOS控制模式器件 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 13
141 IGBT!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 13
15 单极型器件 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 21
151 高压功率 MOSFET !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 21
152 低压功率 MOSFET !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 23
16 宽禁带器件 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 24
161 SiC肖特基二极管 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 24
162 SiC功率开关 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 27
17 智能电力系统 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 28
171 高压系统集成 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 28
172 用于低电压集成的 SMART电源技术!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 29
18 总结 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 30
参考文献!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 30
第二部分 电机
第 2章 交流电机绕组 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 35
21 引言 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 35
22 MMF和气隙中的磁场波形 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 35
221 简介 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 35
222 单个整距绕组生成的 MMF波形!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 36
223 单相分布绕组的 MMF波形!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 37
224 短距绕组的 MMF波形!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 38
225 绕组极性的定义 (极对概念) !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 41
目 录 ●●●●●
226 单导体的气隙 MMF波形!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 42
227 气隙磁通密度波形 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 45
23 旋转磁场 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 49
231 三相绕组的磁场 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 49
232 笼型绕组中的旋转磁场 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 51
233 不同绕组之间的等效性 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 52
234 气隙分布的矢量表示 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 53
235 气隙有效磁通 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 54
236 谐波旋转磁场 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 54
237 直线交流电机的绕组 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 56
238 分数槽集中绕组 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 57
239 交流分布绕组的构造 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 58
参考文献!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 61
第 3章 多相交流电机 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 62
31 引言 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 62
32 原始相变域中的多相感应电机数学模型 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 63
33 解耦 (克拉克)变换和解耦电机模型 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 66
34 旋转变换 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 68
35 完整的变换矩阵 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 71
36 空间矢量建模 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 72
37 多个三相绕组的多相电机的建模 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 75
38 同步电机的建模 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 78
381 概述 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 78
382 励磁绕组同步电机 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 80
383 永磁同步电机 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 81
384 同步磁阻电机 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 82
39 结束语 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 83
参考文献!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 84
第 4章 感应电动机 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 85
41 总则和结构特点 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 85
42 转矩特性测定 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 89
421 起动转矩和起动电流 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 92
422 峰值转矩 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 92
43 感应电动机铭牌数据 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 93
44 感应电动机拓扑 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 94
441 绕线转子 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 94
442 笼型转子 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 94
45 感应电动机调速 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 95
451 调节极对数 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 95
452 调节转子电阻 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 95
453 调节供电频率 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 96
46 注意事项 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 98
参考文献!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 98
第 5章 永磁电机 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 99
参考文献 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 105
第 6章 永磁同步电机 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 107
61 转子结构!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 107
62 硬磁材料 (永磁) !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 110
●●●●● 电气工程手册 (原书第 2版)
621 带 PM的磁性装置 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 112
622 电流的影响!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 112
623 参数!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 114
63 PM电机的磁分析 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 114
631 空载工作 (SPM电机) !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 115
632 d轴电流运行 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 115
633 q轴电流运行 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 116
634 IPM电机的电感 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 116
635 PM同步电机的磁路模型 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 117
636 饱和效应!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 118
64 电机转矩!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 119
641 齿槽转矩的计算!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 119
642 带负载时的计算 (SPM电机) !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 120
643 带负载时的计算 (IPM电机)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 120
65 减小转矩脉动!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 120
651 减少 SPM电机齿槽转矩 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 120
652 减少 IPM电机中的转矩脉动 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 124
66 分数槽 PM同步电动机 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 126
661 通过槽星形分布的绕组设计!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 127
662 绕组因数的计算!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 128
663 双层到单层绕组的转换!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 128
664 MMF空间谐波引起的转子损耗 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 130
67 PM电机的矢量控制 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 131
671 转矩电流比控制!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 131
672 弱磁控制!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 132
673 转矩电压比控制!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 132
674 效率控制!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 133
675 工作区域限制!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 133
676 损耗小化控制!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 134
68 容错 PM电机 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 136
681 短路故障!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 136
682 相间解耦!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 138
683 多相电机驱动!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 138
69 无传感器转子位置检测!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 139
691 脉动电压矢量技术!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 139
692 旋转电压矢量技术!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 140
693 PM电机无传感器性能预测 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 140
694 转子位置误差角信号的等高线图!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 142
参考文献 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 143
第 7章 开关磁阻电机 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 148
71 引言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 148
72 历史背景!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 148
73 工作基本原理!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 150