永磁同步电动机变频调速系统及其控制电子书

前言

缩略语及变量符号

目录

第1章 绪论

1.1 电动机类型

1.2 电动机应用概述

1.3 电动机控制策略

1.4 电动机调速系统的构成及其研究方法

小结

练习题

第2章 PMSM结构与基本工作原理

2.1 PMSM结构

2.1.1 定子

2.1.2 转子

2.2 旋转变压器

2.2.1 工作原理

2.2.2 解码电路

2.3 PMSM加工流程

2.4 PMSM基本工作原理

2.4.1 定子绕组与永磁转子的作用力

2.4.2 定子绕组与凸极转子的作用力

2.4.3 电动机的基本控制模式

小结

练习题

第3章 PMSM动态数学模型

3.1 PMSM的物理模型

3.2 三相静止坐标系的PMSM动态数学模型

3.2.1 定子电压方程

3.2.2 定子磁链方程

3.2.3 电动机转矩方程

3.2.4 运动方程

3.2.5 基于MATLAB的转矩公式分析

3.3 坐标变换

3.4 dq转子坐标系的PMSM动态数学模型

3.4.1 dq坐标系PMSM动态数学模型推导

3.4.2 基于MATLAB的PMSM数学模型化简

3.4.3 PMSM等效电路图

3.5 电动机矢量图

小结

练习题

第4章 PMSM的MATLAB仿真建模

4.1 MATLAB/SIMULINK简介

4.2 基于分立模块的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 仿真对比分析

4.5.1 正弦电压供电PMSM直接起动的仿真波形对比

4.5.2 不同仿真模型仿真效率比较

4.5.3 不同变换矩阵系数的影响

小结

练习题

第5章 PMSM的JMAG有限元分析模型

5.1 JMAG的功能与特点

1.简单高效的网格剖分

2.灵活、多样的材料库

3.强大的耦合计算功能

4.与绘图软件的接口

5.与电动机设计软件的接口

6.与驱动电路软件的接口

7.RT模块

8.拥有多个专题分析工具

9.参数化工具（PARAMETRIC）

10.脚本编程（SCRIPT）

5.2 有限元分析的主要步骤与分析功能简介

小结

练习题

第6章 PMSM稳态工作特性

6.1 电流极限圆

6.2 电压特性

6.2.1 电压极限椭圆

6.2.2 电压控制下的电动机电流

6.3 转矩特性

6.3.1 转矩与电流幅值及相角的关系

6.3.2 转矩与id和iq的关系

6.3.3 恒转矩曲线

6.3.4 最大转矩/电流曲线

6.3.5 电压限制下的电动机转矩

6.4 机械特性

6.5 功率因数

6.6 电动机参数变化对电动机的影响

小结

练习题

第7章 理想正弦交流电压源供电环境下PMSM的工作特性

7.1 恒定电压、恒定频率的正弦交流电压源供电环境下PMSM的工作特性

7.1.1 PMSM稳态工作特性分析

7.1.2 PMSM起动过程分析

7.1.3 PMSM运行稳定性分析

7.2 额定频率以下变频正弦交流电源供电环境下PMSM的工作特性

7.2.1 恒定频率下的PMSM工作特性

7.2.2 不同频率下的PMSM工作特性

7.3 额定频率以上变频正弦交流电源供电环境下PMSM的工作特性

小结

练习题

第8章 三相电压型逆变器的构成与工作原理

8.1 三相电压型逆变器的构成

8.1.1 功率二极管

8.1.2 绝缘栅双极型晶体管

8.1.3 金属氧化物半导体场效应晶体管

8.1.4 功率母排

8.1.5 吸收电路

8.1.6 电容器

8.1.7 电压电流检测电路

8.1.8 典型驱动模块

8.2 三相电压型逆变器工作方式

8.2.1 能量传递的三种方式

8.2.2 三相电压型逆变器的两种导通模式

8.2.3 输出相电压特点

8.3 三相电压型逆变器MATLAB仿真建模

8.3.1 基于SIMULINK分立模块的逆变器建模

8.3.2 基于SimPower Systems库的逆变器模型

8.3.3 基于Simscape库的逆变器物理建模

小结

练习题

第9章 电压型逆变器控制技术

9.1 方波运行模式及仿真建模

9.1.1 方波运行模式

9.1.2 方波运行模式的电压型逆变器仿真建模

9.2 SPWM技术及仿真建模

9.2.1 SPWM技术原理分析

9.2.2 载波比与调制比

9.2.3 输出电压基波幅值特点

9.2.4 仿真建模

9.3 SVPWM技术及仿真建模

9.3.1 两电平电压型逆变器电压空间矢量

9.3.2 SVPWM线性组合算法

9.3.3 SVPWM几何特征

9.3.4 SVPWM技术特点

9.3.5 SVPWM算法的仿真建模

9.4 CHBPWM技术及仿真建模

9.4.1 CHBPWM技术原理

9.4.2 CHBPWM技术特点

9.4.3 CHBPWM仿真建模分析

小结

练习题

第10章 电压型逆变器供电变压变频调速系统的特殊问题

10.1 主电路结构

10.2 整流电路

10.2.1 PWM整流器结构

10.2.2 电压型PWM整流器工作原理

10.2.3 VSR的控制方式

10.3 VSI输入侧滤波器

10.4 VSI输入侧电流谐波

10.4.1 VSI直流输入侧电流谐波的来源

10.4.2 LC滤波器对输入侧谐波电流的抑制作用

10.4.3 方波工况下输入侧电流的仿真分析

10.5 VSI输出滤波

10.6 EMI滤波器

10.6.1 EMC与EMI简介

10.6.2 VSI逆变器中的EMI

10.7 VSI的输出限制

1.输出基波电压幅值

2.输出基波电压频率

3.输出电压相位角

10.8 VSI的工作效率

小结

练习题

第11章 电机控制用数字微控制器

11.1 概述

1.DSP控制系统硬件电路设计要点

2.控制系统软件设计简介

11.2 TMS320F24x

11.2.1 TMS320F24x性能特点

11.2.2 SVPWM算法实现

11.3 TMS320F2812

11.3.1 性能特点

11.3.2 基于SIMULINK的DSP中SVPWM程序开发

11.4 其他几种典型的DSP芯片

1.TC1797

2.DSP56F807

3.TMS320F2833x

小结

练习题

第12章 PMSM的矢量控制变频调速系统

12.1 PMSM转子磁场定向矢量控制技术概念

12.2 典型的转子磁场定向FOC控制PMSM变频调速系统

12.2.1 dq坐标系电流闭环PI调节的FOC控制系统

12.2.2 三相静止坐标系定子电流滞环控制FOC控制系统

12.2.3 转矩控制的FOC控制系统

12.2.4 电压解耦型FOC控制系统

12.2.5 含逆变器直流电压闭环的FOC控制系统

12.3 PMSM矢量控制变频调速系统建模与仿真分析

12.3.1 FOC控制变频调速系统仿真建模

12.3.2 FOC控制变频调速系统仿真结果与分析

小结

练习题

第13章 PMSM的直接转矩控制变频调速系统

13.1 直接转矩控制技术原理

13.1.1 定子磁链控制原理

13.1.2 电动机转矩控制原理

13.1.3 PMSM转矩增量分析

13.1.4 两种磁链轨迹控制方案

13.1.5 定子磁链观测器

13.2 传统直接转矩控制中PMSM转矩脉动分析

1.传统直接转矩控制系统性能改进的思路

2.传统直接转矩控制系统的设计要点

13.3 PMSM直接转矩控制变频调速系统性能改善方案

13.3.1 基于扩充电压矢量表的改进方案

13.3.2 基于调节电压空间矢量占空比的改进方案

13.4 PMSM直接转矩控制变频调速系统仿真建模与分析

1.电动机磁链与转矩观测单元

2.定子磁链扇区判定单元

3.磁链和转矩砰砰比较器单元

4.开关表单元

5.调速系统总界面

6.电动机参数与调速系统变量设置

7.调速系统仿真结果

8.不同磁链滞环环差的仿真结果

13.5 DTC与FOC的对比

小结

练习题

第14章 PMSM变频调速系统应用实例

14.1 PMSM在国内电动汽车中的应用

14.1.1 国内的燃料电池电动汽车

14.1.2 PMSM电动机及控制器性能指标

14.1.3 电动汽车控制系统实例分析

14.2 PMSM变频调速系统在城市轨道交通中的应用

14.2.1 列车概况

14.2.2 牵引电气系统

小结

练习题

第15章 PMSM无位置传感器控制技术

15.1 电动机模型直接计算法

15.2 模型参考自适应法

1.MRAS基本原理

2.仿真分析

15.3 扩展卡尔曼滤波器

15.4 无位置传感器控制芯片IRMCK20X

小结

练习题

第16章 智能控制技术在PMSM变频调速系统中的应用

16.1 模糊控制技术

16.2 神经网络控制技术

16.3 专家系统控制技术

小结

练习题

附录

附录A：两相静止坐标系中PMSM数学模型

附录B：SIMULINK分立模块搭建出PMSM仿真模型

附录C：S-Function实现PMSM仿真建模的程序

附录D：采用类似SPWM方式实现SVPWM的仿真模型

附录E：命令文件

附录F：中断向量文件

附录G：硬件法实现SVPWM算法的程序代码

附录H：基于MATLAB/SIMULINK的DSP程序开发

附录I：SIMULINK模块使用注意事项与常见问题调试

1.SIMULINK模块使用注意事项

2.常见问题与调试

附录J：国内外电动机调速系统相关标准的标准号及名称

参考文献