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序 1

前言 1

第1章 基础知识 1

1.1 电磁转矩 1

1.1.1 磁场与磁能 1

1.1.2 机电能量转换 6

1.1.3 电磁转矩的生成 9

1.1.4 电磁转矩的控制 13

1.2 直、交流电机的电磁转矩 14

1.2.1 直流电机的电磁转矩 14

1.2.2 三相同步电机的电磁转矩 16

1.2.3 三相感应电机的电磁转矩 18

1.3 空间矢量 19

1.3.1 定、转子的磁动势矢量 20

1.3.2 定、转子的电流矢量 25

1.3.3 定子电压矢量 27

1.3.4 定、转子磁链矢量 28

1.4 矢量控制 33

1.4.1 电磁转矩的矢量方程 33

1.4.2 电磁转矩的矢量控制 34

思考题与习题 42

第2章 三相感应电动机矢量控制 44

2.1 基于转子磁场的转矩控制 44

2.1.1 转矩控制稳态分析 44

2.1.2 转矩控制动态分析 48

2.2 空间矢量方程 52

2.2.1 ABC轴系矢量方程 53

2.2.2 坐标变换和矢量变换 56

2.2.3 任意同步旋转MT轴系矢量方程 59

2.2.4 转子磁场定向MT轴系矢量方程 60

2.3 基于转子磁场定向的矢量控制系统 68

2.3.1 直接磁场定向 69

2.3.2 间接磁场定向 71

2.3.3 由电压源逆变器馈电的控制系统 73

2.3.4 由电流可控电压源逆变器馈电的控制系统 76

2.4 基于转子磁场的矢量控制中的几个技术问题 86

2.4.1 电动机参数变化对磁场定向和系统性能的影响 86

2.4.2 磁路饱和对磁场定向和系统性能的影响 89

2.5 基于转子磁场定向的矢量控制系统仿真实例 90

2.6 基于气隙磁场定向的矢量控制 92

2.6.1 基于气隙磁场的转矩控制 92

2.6.2 矢量控制方程 93

2.6.3 矢量控制系统 96

2.7 基于定子磁场定向的矢量控制 98

2.7.1 基于定子磁场的转矩控制 98

2.7.2 矢量控制方程 98

思考题与习题 101

第3章 三相永磁同步电动机的矢量控制 103

3.1 基于转子磁场定向的矢量方程 103

3.1.1 转子结构及物理模型 103

3.1.2 面装式三相永磁同步电动机的矢量方程 106

3.1.3 插入式三相永磁同步电动机的矢量方程 109

3.2 基于转子磁场定向的矢量控制及控制系统 114

3.2.1 面装式三相永磁同步电动机的矢量控制及控制系统 114

3.2.2 插入式三相永磁同步电动机的矢量控制及控制系统 119

3.3 弱磁控制与定子电流的最优控制 121

3.3.1 弱磁控制 121

3.3.2 定子电流的最优控制 124

3.4 基于定子磁场的定向矢量控制 126

3.4.1 矢量控制方程 127

3.4.2 矢量控制系统 128

3.5 谐波转矩及转速波动 129

3.5.1 谐波转矩 129

3.5.2 谐波转矩削弱方法 133

3.6 矢量控制系统仿真实例 135

思考题与习题 137

第4章 三相感应电动机的直接转矩控制 139

4.1 控制原理与控制方式 139

4.1.1 基本原理 139

4.1.2 定子电压矢量的作用与定子磁链轨迹变化 141

4.2 控制系统 142

4.2.1 滞环比较控制 142

4.2.2 定子磁链和转矩估计 147

4.3 空间矢量调制 149

4.3.1 多位滞环比较控制 149

4.3.2 预期电压控制 151

4.4 直接转矩控制与矢量控制的联系和比较 153

4.4.1 直接转矩控制与转子磁场矢量控制 153

4.4.2 直接转矩控制与定子磁场矢量控制 154

4.5 直接转矩控制仿真举例 157

思考题与习题 159

第5章 三相永磁同步电动机的直接转矩控制 161

5.1 控制原理与控制方式 161

5.1.1 转矩生成与控制 161

5.1.2 滞环比较控制与控制系统 164

5.1.3 磁链和转矩估计 165

5.1.4 电动机参数和转速的影响 166

5.1.5 预期电压直接转矩控制 167

5.2 最优控制与弱磁控制 169

5.2.1 最大转矩/电流比控制 169

5.2.2 弱磁控制 170

5.3 直接转矩控制与矢量控制的联系与比较 171

5.3.1 直接转矩控制与定子磁场矢量控制 171

5.3.2 直接转矩控制与转子磁场矢量控制 172

5.4 直接转矩控制仿真举例 173

思考题与习题 176

第6章 无速度传感器控制与智能控制 178

6.1 基于数学模型的开环估计 178

6.1.1 三相感应电动机转速估计 178

6.1.2 三相永磁同步电动机转子位置估计 180

6.2 模型参考自适应系统 181

6.2.1 参考模型和可调模型 182

6.2.2 自适应律 183

6.2.3 转子磁链和转速估计系统 185

6.3 自适应观测器 186

6.3.1 状态估计方程 187

6.3.2 状态观测器 188

6.3.3 转速自适应律 189

6.4 扩展卡尔曼滤波 192

6.4.1 结构与原理 192

6.4.2 数学模型 193

6.4.3 状态估计 196

6.5 智能控制应用举例 201

6.5.1 基于神经网络的模型参考自适应系统 201

6.5.2 模糊神经网络直接转矩控制 205

思考题与习题 207

参考文献 208