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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