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绪论 1

0.1 引言 1

0.2 永磁同步电机发展现状 2

0.2.1 永磁同步电机概念 2

0.2.2 永磁同步电机发展历程 3

0.2.3 永磁同步电机分类 3

0.2.4 永磁同步电机特点 4

0.3 永磁同步电机控制技术发展状况 4

0.3.1 核心器件技术发展 5

0.3.2 位置与速度检测技术发展 6

0.3.3 永磁同步电机控制策略 7

0.4 永磁同步电机控制系统控制算法研究现状综述 8

0.4.1 PI控制 9

0.4.2 滑模变结构控制 10

0.4.3 自适应控制 11

0.4.4 模糊控制 11

0.4.5 神经网络控制 12

0.4.6 容错控制 12

0.5 永磁同步电机多电平控制技术发展状况 13

0.5.1 用于高压大容量交流调速的三电平逆变器典型拓扑 14

0.5.2 高性能多电平交流调速技术 16

第1章 PMSM构成原理 18

1.1 永磁同步电动机的分类和转子结构 18

1.2 永磁同步电动机物理模型 19

1.3 永磁同步电机数学模型 23

第2章 PMSM两电平矢量控制 25

2.1 面装式三相永磁同步电动机矢量方程 25

2.1.1 定子磁链和电压矢量方程 25

2.1.2 电磁转矩矢量方程 28

2.2 面装式三相永磁同步电动机矢量控制 30

2.2.1 基于转子磁场的转矩控制 30

2.2.2 弱磁 31

2.2.3 坐标变换和矢量变换 33

2.3 电压空间矢量控制（SVPWM） 34

2.3.1 空间矢量的定义 35

2.3.2 SVPWM的原理 36

2.3.3 SVPWM的合成 39

2.3.4 SVPWM的扇区判断 40

2.4 矢量控制系统仿真 41

2.4.1 基于Matlab的SVPWM仿真 42

2.4.2 调节器设计 46

第3章 PMSM两电平直接转矩控制 55

3.1 PMSM两电平直接转矩控制的原理 55

3.1.1 直接转矩控制的基本原理 55

3.1.2 面装式PMSM转矩生成与控制 56

3.1.3 滞环比较控制与控制系统 59

3.1.4 磁链和转矩估计 61

3.1.5 转矩和磁链滞环控制原理 63

3.1.6 逆变器开关状态和电压空间矢量实现原理 64

3.1.7 定子磁链分区表和开关表的实现原理 66

3.2 PMSM直接转矩控制系统各模块仿真模型 68

3.2.1 三相-两相变换模块 68

3.2.2 转矩和磁链观测模块 69

3.2.3 扇区选择模型 70

3.2.4 滞环比较模块 70

3.2.5 开关表实现模块 71

3.3 PMSM直接转矩控制系统仿真 74

第4章 PMSM三电平矢量控制 78

4.1 多电平逆变器的发展及优点 78

4.2 PMSM三电平矢量控制的原理 80

4.2.1 二极管钳位式三电平逆变器拓扑结构分析 80

4.2.2 三电平逆变器开关状态分析 83

4.2.3 三电平逆变器控制技术 84

4.3 三电平逆变器中点电位平衡的分析 91

4.3.1 中点电位不平衡的原因 92

4.3.2 三电平逆变器中点电压波动分析 92

4.4 PMSM三电平矢量控制仿真 95

4.4.1 PMSM三电平逆变器SVPWM调制的Matlab仿真 95

4.4.2 系统仿真 99

第5章 PMSM三电平直接转矩控制 103

5.1 直接转矩控制的基本原理 103

5.2 三电平逆变器直接转矩控制的主要问题及虚拟矢量控制方法 104

5.2.1 三电平逆变器直接转矩控制的主要问题 104

5.2.2 三电平直接转矩控制中的电压矢量选择 105

5.2.3 三电平逆变器虚拟合成矢量的直接转矩控制 106

5.3 PMSM三电平直接转矩仿真 109

5.3.1 传统两电平Bang-bang控制仿真波形 109

5.3.2 永磁同步电机两电平SVPWM直接转矩控制仿真 111

5.3.3 三电平永磁同步电机直接转矩控制仿真 113

第6章 PMSM滑模控制 117

6.1 滑模控制基本原理 117

6.2 滑模控制设计方法 118

6.2.1 传统滑模控制设计 118

6.2.2 高阶滑模控制方法 121

6.2.3 混合滑模控制方法 121

6.3 滑模控制在电机控制系统中的应用 122

6.3.1 滑模控制器在永磁同步电机系统中的应用 123

6.3.2 滑模观测器在永磁同步电机系统中的应用 124

6.4 PMSM滑模控制仿真 125

第7章 PMSM容错控制 129

7.1 引言 129

7.2 逆变器故障及其诊断技术 130

7.2.1 逆变器常见的故障 130

7.2.2 故障的检测与诊断技术 131

7.3 逆变器故障容错拓扑 133

7.3.1 软件容错 133

7.3.2 三相转两相容错 134

7.3.3 三相四桥臂容错 137

7.4 容错控制方案 139

7.5 永磁同步电机容错控制系统仿真与分析 140

参考文献 147