《永磁同步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)及其控制》內(nèi)容共分為基礎(chǔ)篇、控制篇、應(yīng)用篇和進(jìn)階篇四篇，從數(shù)學(xué)模型、仿真建模和應(yīng)用實(shí)例三個(gè)層面，從簡單實(shí)用的角度，較為全面地介紹了永磁同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分的工作原理與控制技術(shù)。
《永磁同步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)及其控制》講述的具體內(nèi)容包括：永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)與基本工作原理、數(shù)學(xué)模型、仿真模型以及有限元建模分析；電壓型逆變器的工作原理、仿真建模與PWM控制技術(shù)；永磁同步電機(jī)工作特性及其在正弦交流電壓源、電壓型逆變器供電下的工作特性；用于電機(jī)控制的常見數(shù)字微控制器及PWM算法實(shí)例；永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)定向矢量控制技術(shù)和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)；永磁同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)例；無位置傳感器以及智能控制技術(shù)在永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用；附錄提供了部分MATLAB仿真模型、部分源代碼、與電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)相關(guān)的一些標(biāo)準(zhǔn)目錄。
《永磁同步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)及其控制》適于高等院校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)高年級(jí)本科生、電力電子與電力傳動(dòng)方向研究生作為教材，也可供從事電動(dòng)汽車等交流電機(jī)調(diào)速的科技人員閱讀。
電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的作用是通過各類電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，為機(jī)械負(fù)載提供原動(dòng)力。電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛，無論在電動(dòng)汽車、城市地鐵、干線鐵路等交通工具中，還是在冶金、紡織等工業(yè)生產(chǎn)線上，甚至在空調(diào)、冰箱等家用電器里，電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)都發(fā)揮著不可替代的作用。
， 交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)采用交流電動(dòng)機(jī)提供負(fù)載所需原動(dòng)力，它是電機(jī)學(xué)、交流電機(jī)調(diào)速理論、自動(dòng)控制理論、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)等學(xué)科的有機(jī)結(jié)合與交叉應(yīng)用。自20世紀(jì)70年代以來，隨著上述學(xué)科日漸成熟，加之交流電機(jī)在體積、重量、維修、可靠性、效率等方面優(yōu)于直流電機(jī)，目前電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)從直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)為交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，并處于從傳統(tǒng)電機(jī)向新型電機(jī)過渡階段。
近些年來，隨著永磁材料性能的不斷提升和成本的降低，采用永磁材料的各類電機(jī)（特別是永磁同步電動(dòng)機(jī)）已經(jīng)在廣受矚目的電動(dòng)汽車中得到了較多的應(yīng)用，并且在新能源風(fēng)能開發(fā)與利用、鐵道與城市軌道交通等領(lǐng)域嶄露頭角。由于在體積、重量、效率等方面有較大優(yōu)勢(shì)，永磁同步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用將會(huì)更加普及。
為順應(yīng)永磁同步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)以及便于讀者理解，本書圍繞永磁同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)及其控制技術(shù)，從數(shù)學(xué)模型、仿真分析和應(yīng)用實(shí)例三個(gè)層面，力爭(zhēng)做到將理論分析與簡單實(shí)用、仿真運(yùn)用、調(diào)速應(yīng)用相結(jié)合，從構(gòu)成調(diào)速系統(tǒng)的各基本單元入手編寫了四篇內(nèi)容。
第1章緒論，簡要介紹了電機(jī)的分類、應(yīng)用場(chǎng)合與研究方法。
第2～5章是基礎(chǔ)篇。其中第2章介紹了永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及其基本工作原理；第3章推導(dǎo)了永磁同步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型并對(duì)其進(jìn)行簡化；第4章以MATLAB/SIMULINK為仿真平臺(tái)介紹了永磁同步電動(dòng)機(jī)的仿真建模；第5章介紹了JMAG有限元分析軟件在永磁同步電動(dòng)機(jī)電磁分析與仿真建模中的應(yīng)用。
第6～11章是控制篇。第6章分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)的基本工作特性；第7章分析了在理想正弦交流電壓源供電情況下永磁同步電動(dòng)機(jī)的工作特性；第8章分析了兩電平電壓型逆變器的結(jié)構(gòu)與工作原理；第9章講解了電壓型逆變器的PWM控制技術(shù)；第10章分析了在電壓型逆變器供電情況下，永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的一些特殊問題；第11章介紹了目前用于調(diào)速系統(tǒng)電機(jī)控制的數(shù)字微控制器。
第12～14章是應(yīng)用篇。第12章闡述了永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)；第13章分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制變頻調(diào)速系統(tǒng)；第14章舉例介紹了永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在電動(dòng)汽車與城市軌道交通輕軌列車中的應(yīng)用。
第15～16章是進(jìn)階篇。第15章介紹了幾種典型的永磁同步電動(dòng)機(jī)無位置傳感器控制技術(shù)；第16章介紹了幾種常見智能控制技術(shù)在永磁同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用。
書后的附錄提供了SIMULINK仿真模型、TMS320LF2407DSP中SVPWM算例匯編程序、基于MATLAB/SIMULINK模型文件的DSP程序開發(fā)實(shí)例、與電機(jī)及電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)相關(guān)的各類標(biāo)準(zhǔn)目錄等內(nèi)容，供讀者參考。
結(jié)合目前社會(huì)對(duì)人才多方面素質(zhì)需求的現(xiàn)狀，編者特地找到一些充滿正能量的文字附在每章小結(jié)處，與讀者共享。
本書由袁登科、徐延?xùn)|、李秀濤，陶生桂教授進(jìn)行審定。徐延?xùn)|編寫了第14章，李秀濤編寫了第11章，袁登科編寫了其余各章節(jié)并負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)稿。
感謝上海電驅(qū)動(dòng)有限公司高級(jí)工程師張舟云、艾迪捷信息科技（上海）有限公司高級(jí)工程師姚海蘭、羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司周勁先生、三菱電機(jī)機(jī)電（上海）有限公司龔熙國先生等，他們?yōu)楸緯鴥?nèi)容的編寫提出了寶貴的意見。
在本書的編寫工作中，得到了同濟(jì)大學(xué)電信學(xué)院的陳最、壽利賓、胡展敏、武凱迪、高喆、康婷、薛夢(mèng)覺、宋力、魏天力、楊守建等同學(xué)的熱心幫助，在此表示衷心感謝。
眾多讀者就《交流永磁電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)》一書的內(nèi)容與作者進(jìn)行過交流，提出了許多寶貴意見，在此也一并表示衷心的感謝！
非常感謝機(jī)械工業(yè)出版社的林春泉編審及其同事們，他們?yōu)楸緯某霭嫣峁┝舜罅χС峙c幫助。
作者對(duì)家人及同事所給予的支持與關(guān)懷表示深深的感謝。
本書適合高等院校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)高年級(jí)本科生、電力電子與電力傳動(dòng)方向研究生以及從事交流電機(jī)調(diào)速領(lǐng)域的科技人員參考使用。
由于學(xué)識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和水平有限，書中難免出現(xiàn)不當(dāng)之處，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正，并給予諒解。電子郵箱：YWZDK@163COM。
作者
前言
縮略語及變量符號(hào)
第1章 緒論
1.1 電動(dòng)機(jī)類型
1.2 電動(dòng)機(jī)應(yīng)用概述
1.3 電動(dòng)機(jī)控制策略
1.4 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成及其研究
方法
小結(jié)
練習(xí)題
第2章 PMSM結(jié)構(gòu)與基本工作原理
2.1 PMSM結(jié)構(gòu)
2.1.1 定子
2.1.2 轉(zhuǎn)子
2.2 旋轉(zhuǎn)變壓器
2.2.1 工作原理
2.2.2 解碼電路
2.3 PMSM加工流程
2.4 PMSM基本工作原理
2.4.1 定子繞組與永磁轉(zhuǎn)子的作用力
2.4.2 定子繞組與凸極轉(zhuǎn)子的作用力
2.4.3 電動(dòng)機(jī)的基本控制模式
小結(jié)
練習(xí)題
第3章 PMSM動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型
3.1 PMSM的物理模型
3.2 三相靜止坐標(biāo)系的PMSM動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型
3.2.1 定子電壓方程
3.2.2 定子磁鏈方程
3.2.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩方程
3.2.4 運(yùn)動(dòng)方程
3.2.5 基于MATLAB的轉(zhuǎn)矩公式分析
3.3 坐標(biāo)變換
3.4 dq轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系的PMSM動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型
3.4.1 dq坐標(biāo)系PMSM動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)
3.4.2 基于MATLAB的PMSM數(shù)學(xué)模型化簡
3.4.3 PMSM等效電路圖
3.5 電動(dòng)機(jī)矢量圖
小結(jié)
練習(xí)題
第4章 PMSM的MATLAB仿真建模
4.1 MATLAB/SIMULINK簡介
4.2 基于分立模塊的PMSM仿真建模
4.3 基于S Function的PMSM仿真建模
4.4 基于SimPowerSystems的PMSM仿真建模
4.5 仿真對(duì)比分析
4.5.1 正弦電壓供電PMSM直接起動(dòng)的仿真波形對(duì)比
4.5.2 不同仿真模型仿真效率比較
4.5.3 不同變換矩陣系數(shù)的影響
小結(jié)
練習(xí)題
第5章 PMSM的JMAG有限元分析模型
5.1 JMAG的功能與特點(diǎn)
5.2 有限元分析的主要步驟與分析功能簡介
小結(jié)
練習(xí)題
第6章 PMSM穩(wěn)態(tài)工作特性
6.1 電流極限圓
6.2 電壓特性
6.2.1 電壓極限橢圓
6.2.2 電壓控制下的電動(dòng)機(jī)電流
6.3 轉(zhuǎn)矩特性
6.3.1 轉(zhuǎn)矩與電流幅值及相角的關(guān)系
6.3.2 轉(zhuǎn)矩與id和iq的關(guān)系
6.3.3 恒轉(zhuǎn)矩曲線
6.3.4 最大轉(zhuǎn)矩/電流曲線
6.3.5 電壓限制下的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩
6.4 機(jī)械特性
6.5 功率因數(shù)
6.6 電動(dòng)機(jī)參數(shù)變化對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響
小結(jié)
練習(xí)題
第7章 理想正弦交流電壓源供
電環(huán)境下PMSM的工作特性
7.1 恒定電壓、恒定頻率的正弦交流電
壓源供電環(huán)境下PMSM的工作特性
7.1.1 PMSM穩(wěn)態(tài)工作特性分析
7.1.2 PMSM起動(dòng)過程分析
7.1.3 PMSM運(yùn)行穩(wěn)定性分析
7.2 額定頻率以下變頻正弦交流電源供電環(huán)境下PMSM的工作特性
7.2.1 恒定頻率下的PMSM工作特性
7.2.2 不同頻率下的PMSM工作特性
7.3 額定頻率以上變頻正弦交流電源供電環(huán)境下PMSM的工作特性
小結(jié)
練習(xí)題
第8章 三相電壓型逆變器的構(gòu)成與工作原理
8.1 三相電壓型逆變器的構(gòu)成
8.1.1 功率二極管
8.1.2 絕緣柵雙極型晶體管
8.1.3 金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管
8.1.4 功率母排
8.1.5 吸收電路
8.1.，6電容器
8.1.7 電壓電流檢測(cè)電路
8.1.8 典型驅(qū)動(dòng)模塊
8.2 三相電壓型逆變器工作方式
8.2.1 能量傳遞的三種方式
8.2.2 三相電壓型逆變器的兩種導(dǎo)通模式
8.2.3 輸出相電壓特點(diǎn)
8.3 三相電壓型逆變器MATLAB仿真建模
8.3.1 基于SIMULINK分立模塊的逆變器建模
8.3.2 基于SimPower Systems庫的逆變器模型
8.3.3 基于Simscape庫的逆變器物理建模
小結(jié)
練習(xí)題
第9章 電壓型逆變器控制技術(shù)
9.1 方波運(yùn)行模式及仿真建模
9.1.1 方波運(yùn)行模式
9.1.2 方波運(yùn)行模式的電壓型逆變器仿真建模
9.2 SPWM技術(shù)及仿真建模
9.2.1 SPWM技術(shù)原理分析
9.2.2 載波比與調(diào)制比
9.2.3 輸出電壓基波幅值特點(diǎn)
9.2.4 仿真建模
9.3 SVPWM技術(shù)及仿真建模
9.3.1 兩電平電壓型逆變器電壓空間矢量
9.3.2 SVPWM線性組合算法
9.3.3 SVPWM幾何特征
9.3.4 SVPWM技術(shù)特點(diǎn)
9.3.5 SVPWM算法的仿真建模
9.4 CHBPWM技術(shù)及仿真建模
9.4.1 CHBPWM技術(shù)原理
9.4.2 CHBPWM技術(shù)特點(diǎn)
9.4.3 CHBPWM仿真建模分析
小結(jié)
練習(xí)題
第10章 電壓型逆變器供電變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的特殊問題
10.1 主電路結(jié)構(gòu)
10.2 整流電路
10.2.1 PWM整流器結(jié)構(gòu)
10.2.2 電壓型PWM整流器工作原理
10.2.3 VSR的控制方式
10.3 VSI輸入側(cè)濾波器
10.4 VSI輸入側(cè)電流諧波
10.4.1 VSI直流輸入側(cè)電流諧波的來源
10.4.2 LC濾波器對(duì)輸入側(cè)諧波電流的抑制作用
10.4.3 方波工況下輸入側(cè)電流的仿真分析
10.5 VSI輸出濾波
10.6 EMI濾波器
10.6.1 EMC與EMI簡介
10.6.2 VSI逆變器中的EMI
10.7 VSI的輸出限制
10.8 VSI的工作效率
小結(jié)
練習(xí)題
第11章 電機(jī)控制用數(shù)字微控制器
11.1 概述
11.2 TMS320F24x
11.2.1 TMS320F24x性能特點(diǎn)
11.2.2 SVPWM算法實(shí)現(xiàn)
11.3 TMS320F
11.3.1 性能特點(diǎn)
11.3.2 基于SIMULINK的DSP中
SVPWM程序開發(fā)
11.4 其他幾種典型的DSP芯片
小結(jié)
練習(xí)題
第12章 PMSM的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)
12.1 PMSM轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制技術(shù)概念
12.2 典型的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向FOC控制PMSM變頻調(diào)速系統(tǒng)
12.2.1 dq坐標(biāo)系電流閉環(huán)PI調(diào)節(jié)的FOC控制系統(tǒng)
12.2.2 三相靜止坐標(biāo)系定子電流滯環(huán)控制FOC控制系統(tǒng)
12.2.3 轉(zhuǎn)矩控制的FOC控制系統(tǒng)
12.2.4 電壓解耦型FOC控制系統(tǒng)
12.2.5 含逆變器直流電壓閉環(huán)的FOC控制系統(tǒng)
12.3 PMSM矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)建模與仿真分析
12.3.1 FOC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)仿真建模
12.3.2 FOC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)仿真結(jié)果與分析
小結(jié)
練習(xí)題
第13章 PMSM的直接轉(zhuǎn)矩控制變頻調(diào)速系統(tǒng)
13.1 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)原理
13.1.1 定子磁鏈控制原理
13.1.2 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制原理
13.1.3 PMSM轉(zhuǎn)矩增量分析
13.1.4 兩種磁鏈軌跡控制方案
13.1.5 定子磁鏈觀測(cè)器
13.2 傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制中PMSM轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分析
13.3 PMSM直接轉(zhuǎn)矩控制變頻調(diào)速系統(tǒng)性能改善方案
13.3.1 基于擴(kuò)充電壓矢量表的改進(jìn)方案
13.3.2 基于調(diào)節(jié)電壓空間矢量占空比的改進(jìn)方案
13.4 PMSM直接轉(zhuǎn)矩控制變頻調(diào)速系統(tǒng)仿真建模與分析
13.5 DTC與FOC的對(duì)比
小結(jié)
練習(xí)題
第14章 PMSM變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例
14.1 PMSM在國內(nèi)電動(dòng)汽車中的應(yīng)用
14.1.1 國內(nèi)的燃料電池電動(dòng)汽車
14.1.2 PMSM電動(dòng)機(jī)及控制器性能指標(biāo)
14.1.3 電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)實(shí)例分析
14.2 PMSM變頻調(diào)速系統(tǒng)在城市軌道交通中的應(yīng)用
14.2.1 列車概況
14.2.2 牽引電氣系統(tǒng)
小結(jié)
練習(xí)題
第15章 PMSM無位置傳感器控制技術(shù)
15.1 電動(dòng)機(jī)模型直接計(jì)算法
15.2 模型參考自適應(yīng)法
15.3 擴(kuò)展卡爾曼濾波器
15.4 無位置傳感器控制芯片
IRMCK20X
小結(jié)
練習(xí)題
第16章 智能控制技術(shù)在PMSM變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用
16.1 模糊控制技術(shù)
16.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)
16.3 專家系統(tǒng)控制技術(shù)
小結(jié)
練習(xí)題
附錄
附錄A：兩相靜止坐標(biāo)系中PMSM數(shù)學(xué)模型
附錄B：SIMULINK分立模塊搭建出PMSM仿真模型
附錄C：S Function實(shí)現(xiàn)PMSM仿真建模的程序
附錄D：采用類似SPWM方式實(shí)現(xiàn)SVPWM的仿真模型
附錄E：命令文件
附錄F：中斷向量文件
附錄G：硬件法實(shí)現(xiàn)SVPWM算法的程序代碼
附錄H：基于MATLAB/SIMULINK的DSP程序開發(fā)
附錄I：SIMULINK模塊使用注意事項(xiàng)與常見問題調(diào)試
附錄J：國內(nèi)外電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)及名稱
參考文獻(xiàn)
書單推薦
