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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—t1 122

7.1.2电机启动过程中的线性加速阶段t1—t2 123

7.1.3电机启动过程中的速度调整阶段t2—t4 124

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—t1 128

7.2.2电机制动过程的反接建流阶段t1—t2 130

7.2.3电机制动过程的回馈发电制动阶段t2—t3 130

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—t5 131

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