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第1章 绪论1

1.1引言1

1.2交流永磁同步电机控制系统的基本特点2

1.2.1永磁同步电机2

1.2.2永磁同步电机调速系统与其他电机调速系统的比较5

1.2.3控制系统电动机的选择及评价6

1.2.4电机控制系统的位置传感器8

1.2.5高效率三相逆变电源12

1.2.6多功能的微型计算机控制18

1.2.7高可靠性设计19

1.2.8永磁同步电机调速控制系统的应用25

1.3交流永磁同步电机控制系统国内外研究与发展25

1.3.1交流电机调速控制系统发展历史25

1.3.2交流永磁同步电机调速控制系统国内外研究概况26

1.3.3交流永磁同步电机调速系统的最新研究动向27

第2章 永磁同步电机数学模型30

2.1引言30

2.2永磁同步电机（PMSM）的数学模型30

2.2.1 A、 B、 C三相坐标系中同步电机数学模型31

2.2.2 a、β、ο坐标系中同步电机数学模型32

2.2.3 d、 q、 o同步旋转坐标系中同步电机数学模型34

2.3三相永磁无刷直流电机的基本公式和数学模型36

2.3.1三相永磁无刷直流电机电枢绕组的反电势36

2.3.2三相永磁无刷直流电机的电磁转矩37

2.3.3三相永磁无刷直流电机的数学模型37

2.4永磁同步电机（PMSM）的状态方程37

第3章 永磁同步电机控制策略及电流控制方法39

3.1永磁同步电机调速系统控制策略39

3.1.1矢量控制技术和直接转矩控制技术原理及控制思想39

3.1.2矢量控制技术及直接转矩技术两种控制方案的比较42

3.2永磁同步电机的电流控制方法44

3.2.1 id＝0的控制44

3.2.2力矩电流比最大控制45

3.2.3功率因数等于1的控制46

3.2.4恒磁链控制47

3.2.5四种电流控制方案的特点及电流控制方案的选择与确定48

3.3 id＝0的控制方法实现49

3.3.1电压前馈解耦控制49

3.3.2电流反馈解耦控制49

3.4本章小结50

第4章 矢量控制永磁同步电机控制系统设计51

4.1引言51

4.2永磁同步电机控制系统电流环的设计51

4.2.1现行电流控制器控制方案简介52

4.2.2按斜波比较电流控制方案的电流控制器设计53

4.2.3电压型逆变器的设计与选择54

4.2.4电压型逆变器的驱动、保护与信号采样55

4.2.5电流环调节器的设计55

4.3速度环调节器的设计58

4.4位置环调节器的设计61

4.5永磁同步电机控制系统的总体设计与布局配合62

4.6永磁同步电机控制系统参量检测与处理63

4.6.1永磁同步电机电流检测64

4.6.2永磁同步电机转子旋转速度、位置检测及初始定位64

4.7本章小结67

第5章 永磁同步电机控制系统的建模与仿真68

5.1永磁同步电机调速系统仿真模型的建立68

5.2永磁同步电机控制系统的仿真结果及其分析70

5.2.1电流环的仿真与分析70

5.2.2速度环的仿真与分析74

5.2.3位置环的仿真与分析78

5.3永磁同步电机控制系统各环节的稳定性分析80

5.4本章小结83

第6章 永磁同步电机控制系统性能分析84

6.1永磁同步电机控制系统电流环响应性能84

6.1.1影响电流环响应性能的因素及其处理84

6.1.2电流环动态响应性能的提高与超调的抑制87

6.2永磁同步电机控制系统速度环响应性能研究91

6.2.1基于线性二次型最优的永磁同步电机控制系统速度调节器的设计91

6.2.2速度微分反馈对电机调速控制系统速度环的作用分析100

6.2.3基于负载观测器的电机调速控制系统速度环抗扰性能103

6.3永磁同步电机控制系统位置环响应110

6.3.1位置调节器是比例调节器情况下的位置响应110

6.3.2位置调节器参数实施自动调整情况下的位置响应114

6.3.3位置调节器采用前馈控制时的分析118

6.4本章小结119

第7章 永磁同步电机控制系统电机的启动制动过程分析121

7.1永磁同步电机控制系统的启动过程分析121

7.1.1电机启动时的电流建立阶段t0—t1122

7.1.2电机启动过程中的线性加速阶段t1—t2123

7.1.3电机启动过程中的速度调整阶段t2—t4124

7.1.4电机启动过程的仿真与实验125

7.1.5电机启动过程中直流电压的变化126

7.2永磁同步电机控制系统的制动过程分析127

7.2.1电机制动过程的减流阶段t0—t1128

7.2.2电机制动过程的反接建流阶段t1—t2130

7.2.3电机制动过程的回馈发电制动阶段t2—t3130

7.2.4电机制动过程的速度调整阶段（或者反接制动阶段）t3—t5131

7.2.5制动过程的仿真与实验132

7.2.6制动过程中直流电压的变化133

7.3本章小结134

第8章 基于转子磁场定向控制的永磁同步电机参数测量135

8.1引言135

8.2电机的参数测试原理135

8.3电机参数测量的工程实现136

8.4测试误差分析140

8.5本章小结141

第9章 三相永磁无刷直流电动机控制系统142

9.1无刷直流电动机的组成结构和工作原理142

9.1.1无刷直流电动机的结构特点142

9.1.2无刷直流电动机的转子位置传感器143

9.1.3无刷直流电动机的换向原理145

9.2无刷直流电动机的转矩波动148

9.3无刷直流电动机的驱动控制150

9.3.1开环型无刷直流电动机驱动器150

9.3.2速度闭环的无刷直流电动机驱动器152

9.3.3速度电流双闭环的无刷直流电动机驱动器154

9.4无位置传感器的无刷直流电动机的驱动控制158

9.4.1无刷直流电动机转子位置估计方法158

9.4.2无位置传感器无刷直流电动机控制系统的构成159

9.5无刷直流电动机驱动控制的专用芯片159

第10章 永磁同步电机控制实例装置系统性能简介161

10.1永磁同步电机电机控制实验系统结构与组成161

10.2电机控制系统的实验测试平台161

10.3电机控制系统的实验性能测试161

10.3.1电流环响应162

10.3.2速度环响应163

10.3.3位置环响应165

参考文献167