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本書是在第1版的基礎(chǔ)上修訂而成的，內(nèi)容覆蓋數(shù)學(xué)模型、仿真建模和應(yīng)用實(shí)例三個層面，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)。
本書具體內(nèi)容包括：永磁同步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與基本工作原理、動態(tài)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、仿真建模與常見的PWM控制技術(shù)；永磁同步電動機(jī)的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；永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制技術(shù)和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)；永磁同步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例；永磁同步電動機(jī)典型試驗(yàn)附錄中提供了部分MATLAB仿真模型及其部分代碼、MTPA公式匯總、英飛凌XMC1300單片機(jī)的SVPWM程序、基于SIMULINK的TMS320F2812矢量控制程序、SVPWM的調(diào)制電壓及逆變器輸出電壓的頻域分析、電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)相關(guān)的一些標(biāo)準(zhǔn)名稱。
本書可以用作高等院校電氣工程及其自動化專業(yè)高年級本科生、電力電子與電力傳動方向研究生的教材，也可供從事電動汽車、軌道交通車輛牽引、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等交流電機(jī)調(diào)速方面工作的科技人員閱讀。
本書配有仿真程序，歡迎讀者登錄www.cmpedu.com免費(fèi)下載。

電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)采用各類電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，為機(jī)械負(fù)載提供源動力，在電動汽車、城市地鐵、干線鐵路等交通工具中，在冶金、紡織等各工業(yè)生產(chǎn)線中，在空調(diào)、電冰箱等人們?nèi)粘Ｉ畹缺姸囝I(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著不可替代的作用。
交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)采用交流電動機(jī)提供負(fù)載所需源動力，它是電機(jī)學(xué)、交流電機(jī)調(diào)速理論、自動控制理論、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)，目前實(shí)際應(yīng)用的電機(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)過渡的階段。
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)（特別是永磁同步電機(jī)）已經(jīng)在廣受矚目的電動汽車中得到較多的應(yīng)用，并且在新能源如風(fēng)能開發(fā)與利用、鐵道與城市軌道交通等領(lǐng)域也嶄露頭角。由于在體積、重量、效率等方面有較大優(yōu)勢，永磁電機(jī)的應(yīng)用將會更加普及。
為順應(yīng)永磁同步電機(jī)應(yīng)用發(fā)展趨勢以及便于讀者理解，本書圍繞永磁同步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)及其控制技術(shù)，從數(shù)學(xué)模型、仿真建模和應(yīng)用實(shí)例三個層面，力爭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15章內(nèi)容。
第1章緒論，簡要介紹了電機(jī)的分類、應(yīng)用場合、控制策略與研究方法。
第2～5章是基礎(chǔ)篇。其中第2章介紹了永磁同步電機(jī)（PMSM）的結(jié)構(gòu)及其基本工作原理；第3章推導(dǎo)了永磁同步電機(jī)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型并對其進(jìn)行簡化；第4章以MATLAB/SIMULINK為仿真平臺介紹了永磁同步電機(jī)的仿真建模，第2版增加了兩部分內(nèi)容：恒幅值變換與恒功率變換的對比、帶有整流器負(fù)載的多相永磁同步發(fā)電機(jī)的電路法建模；第5章介紹了JMAG有限元分析軟件在永磁同步電機(jī)電磁分析與仿真建模中的應(yīng)用，第2版增加了JMAGRT電機(jī)模型與SIMULINK的聯(lián)合仿真內(nèi)容。
第6～11章是控制篇。第6章分析了永磁同步電機(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環(huán)境下永磁同步電機(jī)的工作特性；第8章分析了三相電壓型逆變器的結(jié)構(gòu)與工作原理；第9章講解了電壓型逆變器的常用PWM控制技術(shù)，第2版增加了兩部分內(nèi)容：不連續(xù)空間矢量PWM、過調(diào)制區(qū)域的SVPWM；第10章分析了在電壓型逆變器供電情況下，永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的一些特殊問題，第2版增加了死區(qū)對逆變器輸出電壓的影響以及IGBT逆變器損耗的定量分析內(nèi)容；第11章介紹了目前幾款用于調(diào)速系統(tǒng)電機(jī)控制的數(shù)字微控制器。
第12～15章是應(yīng)用篇。第12章闡釋了永磁同步電機(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機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在電動汽車與城市軌道交通中的應(yīng)用。第15章主要介紹了PMSM參數(shù)的獲取及典型試驗(yàn)。
書后的附錄提供了SIMULINK仿真模型、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)的部分標(biāo)準(zhǔn)名稱等內(nèi)容，第2版增加了永磁同步電機(jī)的標(biāo)幺值數(shù)學(xué)模型、MTPA相關(guān)公式匯總、英飛凌XMC1300單片機(jī)的SVPWM程序、SVPWM的調(diào)制電壓及逆變器輸出電壓的頻域分析等內(nèi)容，供讀者參考。
本書由袁登科、徐延?xùn)|、李秀濤編著，陶生桂教授進(jìn)行審定。徐延?xùn)|編寫第14章，李秀濤編寫第11章，袁登科編寫其余各章節(jié)并負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)稿。
感謝張舟云、龔熙國、崔剛?cè)弧⑽拿鞯葮I(yè)內(nèi)同行的大力支持，他們?yōu)楸緯木帉懞托抻喬岢隽藢氋F的意見與建議。
本書的編輯工作中，得到了陳、楊守建、壽利賓、胡展敏、武凱迪、高喆、王凱、徐馳、陳翰寅、薛林燚、姚佑偉、孟禹、馮維宇等的熱心幫助，在此表示衷心感謝。
不少讀者就本書的內(nèi)容與作者進(jìn)行過交流，提出了許多寶貴意見，在此衷心感謝讀者的分享！
非常感謝機(jī)械工業(yè)出版社的林春泉編輯及其同事們，他們?yōu)楸緯某霭嫣峁┝舜罅χС峙c幫助。
作者對家人及同濟(jì)大學(xué)電氣工程系各位同事等給予的支持與關(guān)懷表示深深的感謝。
本書的修訂工作得到了同濟(jì)大學(xué)研究生教材建設(shè)項(xiàng)目（2021JC20）資助。
由于學(xué)識、經(jīng)驗(yàn)和水平有限，書中難免出現(xiàn)不當(dāng)之處，敬請廣大讀者批評指正，并給予諒解。電子郵箱：YWZDK@163COM。機(jī)械工業(yè)出版社教育服務(wù)網(wǎng)wwwcmpeducom提供了本書配套的MATLAB 2020a等版本仿真程序。智慧樹平臺課程號K6736282。

第1章緒論1
11電動機(jī)類型1
12電動機(jī)應(yīng)用概述3
13電動機(jī)控制策略4
14電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成及其研究方法7
小結(jié)10
練習(xí)題10
第2章PMSM結(jié)構(gòu)與基本工作原理11
21PMSM結(jié)構(gòu)11
211定子11
212轉(zhuǎn)子13
22旋轉(zhuǎn)變壓器15
221工作原理16
222解碼電路17
23PMSM加工流程介紹19
24PMSM的工作原理19
241定子繞組與永磁轉(zhuǎn)子的作用力19
242定子繞組與凸極轉(zhuǎn)子的作用力20
243電動機(jī)的基本控制模式21
小結(jié)21
練習(xí)題22
第3章PMSM動態(tài)數(shù)學(xué)模型23
31PMSM的物理模型23
32三相靜止坐標(biāo)系的PMSM動態(tài)數(shù)學(xué)模型24
321定子電壓方程24
322定子磁鏈方程25
323電動機(jī)轉(zhuǎn)矩方程29
324動力學(xué)方程31
325基于MATLAB的轉(zhuǎn)矩公式分析31
33坐標(biāo)變換33
34dq轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系的PMSM動態(tài)數(shù)學(xué)模型35
341dq坐標(biāo)系PMSM動態(tài)數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)35
342基于MATLAB的PMSM數(shù)學(xué)模型化簡37
343PMSM等效電路圖40
35電動機(jī)矢量圖40
小結(jié)42
練習(xí)題42
第4章PMSM的MATLAB仿真建模43
41MATLAB/SIMULINK簡介43
42基于分立模塊的PMSM仿真建模46
43基于SFunction的PMSM仿真建模55
44基于Specialized Power Systems的PMSM仿真建模57
45仿真對比分析63
451正弦電壓供電PMSM直接起動的仿真波形對比63
452不同仿真模型仿真效率比較64
453不同變換矩陣系數(shù)的影響67
454恒幅值變換與恒功率變換的對比69
46帶有整流器負(fù)載的多相永磁同步發(fā)電機(jī)的電路法建模72
461PMSG電路法建模說明72
462PMSG電路法模型舉例73
小結(jié)77
練習(xí)題77
第5章PMSM的JMAG有限元分析模型78
51JMAG軟件的功能與特點(diǎn)78
52有限元分析的主要步驟與分析功能簡介82
53JMAGRT電機(jī)模型與SIMULINK的聯(lián)合仿真87
小結(jié)94
練習(xí)題94
第6章PMSM穩(wěn)態(tài)工作特性95
61電流極限圓95
62電壓特性95
621電壓極限橢圓95
622電壓控制下的電動機(jī)電流97
63轉(zhuǎn)矩特性98
631轉(zhuǎn)矩與電流幅值及相角的關(guān)系98
632轉(zhuǎn)矩與id和iq的關(guān)系102
633恒轉(zhuǎn)矩曲線103
634轉(zhuǎn)矩/電流曲線104
635電壓限制下的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩106
64機(jī)械特性109
65功率因數(shù)112
66電動機(jī)參數(shù)變化對電動機(jī)的影響114
小結(jié)116
練習(xí)題117
第7章理想正弦交流電壓源供電環(huán)境下PMSM的工作特性118
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118
711PMSM穩(wěn)態(tài)工作特性分析118
712PMSM起動過程分析121
713PMSM運(yùn)行穩(wěn)定性分析125
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138
721恒定頻率下的PMSM工作特性139
722不同頻率下的PMSM工作特性146
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147
小結(jié)149
練習(xí)題149
第8章三相電壓型逆變器的構(gòu)成與工作原理150
81三相電壓型逆變器的構(gòu)成150
811功率二極管152
812絕緣柵雙極型晶體管157
813金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管161
814功率母排164
815吸收電路165
816電容器166
817電壓電流檢測電路170
818典型的驅(qū)動模塊172
82三相電壓型逆變器的工作方式176
821能量傳遞的三種方式176
822三相電壓型逆變器的兩種導(dǎo)通方式176
823輸出相電壓特點(diǎn)177
83三相電壓型逆變器MATLAB仿真建模177
831基于SIMULINK分立模塊的逆變器建模179
832基于Specialized Power Systems庫的逆變器模型179
833基于Simscape庫的逆變器物理建模182
小結(jié)187
練習(xí)題187
第9章電壓型逆變器控制技術(shù)188
91方波運(yùn)行模式及仿真建模188
911方波運(yùn)行模式188
912方波運(yùn)行模式的電壓型逆變器仿真建模190
92SPWM技術(shù)及仿真建模192
921SPWM技術(shù)原理分析192
922載波比與調(diào)制比192
923輸出電壓基波幅值特點(diǎn)194
924仿真建模194
93SVPWM技術(shù)及仿真建模200
931兩電平電壓型逆變器電壓空間矢量200
932SVPWM線性組合算法202
933SVPWM幾何特征203
934SVPWM技術(shù)特點(diǎn)204
935SVPWM算法的仿真建模205
936不連續(xù)空間矢量PWM218
937過調(diào)制區(qū)域的SVPWM219
94CHBPWM技術(shù)及仿真建模224
941CHBPWM技術(shù)原理224
942CHBPWM技術(shù)特點(diǎn)225
943CHBPWM仿真建模分析226
小結(jié)230
練習(xí)題230
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232
101主電路結(jié)構(gòu)232
102整流電路233
103VSI輸入側(cè)濾波器234
104VSI輸出濾波235
105EMI濾波器238
1051EMC與EMI簡介238
1052VSI逆變器中的EMI245
106VSI主要變量的討論248
107VSI的功率損耗250
小結(jié)252
練習(xí)題252
第11章電機(jī)控制用數(shù)字微控制器254
111概述254
112TMS320F24x256
1121TMS320F24x性能特點(diǎn)256
1122SVPWM算法實(shí)現(xiàn)258
113TMS320F2812267
1131性能特點(diǎn)268
1132基于SIMULINK的DSP中的SVPWM程序開發(fā)271
114英飛凌TC29x273
115飛思卡爾DSP56F807276
116英飛凌XMC系列單片機(jī)27

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