Electric Machine Modeling and High-Performance Control

简介：
本课程专注于电动机建模与高性能控制技术，涵盖理论分析、仿真设计及实验验证，旨在培养学生在电机工程领域的综合能力。 电机控制是一门结合了电气工程与控制理论的综合性技术领域，旨在通过电子控制系统高效、精确地驱动电机运行。在现代工业环境中，由于电机应用广泛，其控制技术的进步对于提升能效、减少能耗以及增强设备性能具有重要意义。 本段落档提及的《电机建模与高性能控制》一书从基础理论出发，详细介绍了交流和直流电机、感应电机及同步电机的控制与建模方法。作为IEEE电力工程系列丛书的一部分，该书籍适合电气工程师、学生和研究人员阅读。 在电机控制领域中，建立准确模型是理解电机行为并设计有效控制器的基础。这一过程需要深入研究电机内部电磁学、机械力学以及热物理特性，并通过数学表达式模拟这些现象。常见的电机模型包括电路模型、场模型及机电一体化模型等类型。其中，电路模型主要关注于绕组内电流与电压的关系；场模型则侧重分析电磁场的分布和变化情况；而机电一体化模型将电机视为一个与外部环境相互作用的整体系统，并考虑其机械运动特性。 高性能电机控制指的是采用先进的策略和算法实现快速响应、精确调控及高效运行。这类技术通常需要实时获取电机状态信息并通过高速处理器进行复杂计算，对硬件要求较高但能显著提升性能并节约能源。 交流电机理论涵盖感应电机与同步电机的原理知识。感应电动机通过转子中的感生电流与定子电流相互作用产生驱动旋转力，其运转时转速略低于定子磁场速度的现象称为滑差；而同步发电机则利用外部供电励磁绕组产生的磁场使转子保持严格一致的速度。 书中还涉及许多其他相关领域的内容，如电力电缆的热评估、电力系统的保护措施、电能质量控制策略以及PWM技术在电源转换中的应用等。这些内容尽管不是直接与电机控制相关的主题，但它们是电力系统中不可或缺的重要组成部分，并有助于全面理解电机的作用和影响。 此外，《电机建模与高性能控制》还探讨了包括不利热条件下评估电力电缆等级、电压跌落及中断处理方案在内的诸多议题。通过深入学习相关理论知识、建立准确模型以及应用有效的控制策略，可以显著提升电机运行效率并增强系统的稳定性，在确保设备安全性和可靠性的同时降低能耗水平。 总而言之，《电机建模与高性能控制》是现代电力工程领域的一项核心技术。通过对这一主题的研究和实践，不仅可以提高电机的使用效果还能促进整个系统更加稳定可靠地工作。