国际电气工程先进技术译丛：永磁无刷电机及其驱动技术

图书标准信息

• 作者 [美]R.Krishnan 著；柴凤 译
• 出版社 机械工业出版社
• 出版时间 2012-12
• 版次 1
• ISBN 9787111400547
• 定价 118.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 497页
• 字数 642千字
• 正文语种 简体中文
• 原版书名 Permanent Magnet Synchronous and Brushless DC Motor Drives
• 丛书 国际电气工程先进技术译丛

【内容简介】

　　《国际电气工程先进技术译丛：永磁无刷电机及其驱动技术》共分14章，全面阐述了现代永磁交流电机系统的设计及驱动控制思想。本书从永磁材料的基本特性讲起，详细介绍了永磁交流电机的常规结构和近年来兴起的特殊结构及其设计分析方法；对正弦波永磁同步电机和方波无刷直流电机的驱动控制策略都进行了详尽描述，总结了功率器件的开关特性和损耗，整流器及逆变器的拓扑；并且从控制器的成本和可靠性的角度给予了具体设计指导。
　　《国际电气工程先进技术译丛：永磁无刷电机及其驱动技术》构思继承了国外高水平著作的一贯特色，内容由浅入深，理论翔实，分析透彻，并且引用大量高水平参考文献，能够最大程度地反映近20年国际上永磁交流电机的发展和新成果。
　　《国际电气工程先进技术译丛：永磁无刷电机及其驱动技术》适宜于从事电机及其控制、电力电子技术和机电一体化的工程技术人员阅读，也可作为大专院校相关教师、研究生和高年级本科学生的参考书。

【作者简介】

　　R．Krishnan是弗吉尼亚理工大学的电气与计算机工程系的教授、同时他也担任快速传输系统研究中心(CRTS)的主任，该中心是全世界直线和旋转电机驱动领域的专业研究中心。Krishnan教授拥有7项美国专利，做过18家美国公司的企业顾问，曾为工业界和学术界讲授过许多有关于矢量控制的感应电机，永磁同步电机和无刷直流电机，开关磁阻电机，以及直线电机等这些电机的驱动系统的课程。Krishnan教授是IEEE的会士，IEEE工业电子协会的杰出讲师。

　　Krishnan教授也是(EIectric Motor Drives)和(Switched Reluctance MotorDrives)这两本书的作者。他还曾获得过IEEE工业应用协会工业驱动委员会的最佳论文由于在工业电子学领域杰出的技术贡献，他被授予IEEE工业电子协会尤金·米特尔曼博士成就奖。

【目录】

译者序
前言
致谢
作者简介
符号表
第一部分永磁材料、永磁电机、逆变器及其控制的基本知识
第1章永磁材料与永磁电机
1.1永磁材料
1.1.1退磁曲线
1.1.2工作点和气隙线
1.1.3磁能积
1.1.4永磁体存储的能量
1.1.5永磁体体积
1.1.6外加磁场的影响
1.1.6.1解析法
1.1.6.2图解法
1.2永磁体的布置方式
1.3永磁体的充磁方式
1.3.1径向和平行充磁
1.3.2Halbach阵列
1.4永磁交流电机
1.4.1电机结构
1.4.2永磁转子结构
1.4.2.1表贴式永磁同步电机
1.4.2.2表面嵌入式永磁同步电机
1.4.2.3内置式永磁同步电机
1.4.2.4异步起动永磁同步电机
1.4.3混合励磁电机
1.4.3.1磁通反向永磁同步电机
1.4.3.2开关磁链电机
1.4.3.3永磁开关磁阻电机或双凸极永磁电机
1.4.4集中绕组永磁同步电机
1.4.5永磁同步电机的分类
1.5同步电机的基本理论
1.5.1工作原理
1.5.2单匝线圈的磁动势
1.5.3正弦磁动势分布
1.5.3.1同心绕组
1.5.3.2分布绕组
1.5.4感应电动势
1.5.4.1绕组的分布因数
1.5.4.2绕组的节距因数
1.5.4.3绕组的斜槽因数
1.5.4.4绕组因数
1.5.5绕组形式
1.5.5.1单层绕组
1.5.5.2双层绕组
1.5.6旋转磁场
1.5.6.1正弦磁动势分布
1.5.6.2方波磁动势分布
1.6同步电机的基本关系
1.6.1有效气隙
1.6.2永磁体对感应电动势的作用
1.6.3电磁功率和电磁转矩
1.6.4电磁转矩的基本表达式
1.6.5电机输出方程
1.6.6永磁体的面电流等效
1.6.7定子电流阈值
1.6.8电感
1.6.8.1每相自感
1.6.8.2励磁电感
1.6.8.3同步电感
1.6.8.4直、交轴电感
1.6.9定子励磁对气隙磁通密度的影响
1.7铁心损耗
1.7.1定子铁心损耗
1.7.2涡流损耗
1.7.2.1齿部涡流损耗
1.7.2.2轭部涡流损耗
1.7.3齿部和轭部的磁通密度幅值
1.7.4磁滞损耗
1.7.5电机中铁心损耗的测量
1.8电阻损耗
1.9电机的初步设计
1.10齿槽转矩
1.10.1齿槽转矩成因及幅值
1.10.2齿槽转矩的基本理论
1.10.3分析和计算
1.10.4影响齿槽转矩的因素
1.10.5削弱方法
1.10.5.1斜槽
1.10.5.2改变永磁体宽度
1.10.5.3改变槽宽
1.10.5.4采用不同的极弧系数
1.10.5.5齿顶开辅助槽
1.11永磁同步电机基于磁通路径的分类
1.12振动与噪声
参考文献
第2章逆变器及其控制导论
2.1功率器件
2.1.1功率器件与开关电源
2.1.1.1电力二极管
2.1.1.2MOSFET
2.1.1.3绝缘栅双极型晶体管
2.1.2功率器件的开关
2.1.3器件损耗
2.1.3.1通态损耗
2.1.3.2开关损耗
2.2直流输入电源
2.3直流到交流的功率变换
2.3.1单相半波逆变器
2.3.2单相全波逆变器
2.3.3三相逆变器
2.4有功功率
2.5无功功率
2.6逆变器控制的必要性
2.7脉冲宽度调制技术
2.8滞环电流控制
2.9空间矢量调制技术
2.9.1逆变器的开关状态
2.9.2空间矢量调制的原理
2.9.3空间矢量调制的实现
2.9.4空间矢量调制的开关纹波
2.10逆变器的开关延时
2.11输入功率因数校正电路
2.11.1单相功率因数校正电路
2.11.2三相功率因数校正电路
2.12四象限运行
2.13变换器的要求
参考文献

第二部分永磁同步电机及其控制
第3章永磁同步电机的动态模型
3.1两相永磁同步电机的实时模型
3.2静止坐标系到转子参考坐标系的变换
3.3三相坐标系到两相坐标系的变换
3.4零序电感的推导
3.5功率等效
3.6电磁转矩
3.7稳态转矩特性
3.8磁链模型
3.9等效电路
3.10归一化模型
3.11动态仿真
3.12永磁同步电机的小信号方程
3.13永磁同步电机的控制特性
3.14时间响应的计算
3.15空间相量模型
3.15.1原理
3.15.2模型的推导
参考文献
第4章永磁同步电机的控制策略
4.1矢量控制
4.2矢量控制的推导
4.2.1电磁转矩
4.2.2定子参考坐标系下d轴与q轴电流
4.2.3共磁链
4.2.4转矩角在电机运行中的作用
4.2.5关键的结论
4.3驱动系统原理图
4.3.1转矩控制型驱动系统
4.3.2转矩控制型驱动系统的仿真及结果
4.3.3速度控制型驱动系统
4.3.3.1共磁链的控制原则
4.3.3.2弱磁区域的转矩控制原则
4.3.4速度控制型驱动系统的仿真及结果
4.4控制策略
4.4.1恒转矩角（δ=90°）控制
4.4.2单位功率因数控制
4.4.3恒共磁链控制
4.4.4气隙磁通与电流相量角控制
4.4.5单位电流最优转矩控制
4.4.6恒功率损耗控制
4.4.7最大效率控制
参考文献
第5章弱磁控制
5.1最大转速
5.2弱磁算法
5.2.1间接控制策略
5.2.2恒转矩模式控制器
5.2.3弱磁控制器
5.2.4系统性能
5.3直接弱磁
5.3.1最大容许转矩限制
5.3.2转速控制方案
5.3.3实施策略
5.3.4系统性能
5.4参数敏感性
5.4.1定子绕组电阻变化
5.4.2转子磁链变化
5.4.3q轴电感变化
5.5无模型（参数不敏感）弱磁方法
5.6永磁同步电机的六步电压和恒反电动势控制策略
5.6.1恒反电动势控制策略
5.6.1.1基本原理
5.6.1.2弱磁区域内的最大电流
5.6.1.3运行边界
5.6.1.4弱磁区域内的最大转速
5.6.2六步电压控制策略
5.6.2.1基本原理分析
5.6.2.2SSV模式下的稳态电流
5.6.2.3SSV控制策略的运行边界
5.6.2.4比较
5.7直接稳态评价
5.7.1输入电压
5.7.2状态空间形式的电机方程
5.7.3边界匹配条件及方程解
5.7.4MATLAB程序
5.8表面式与内置式永磁同步电机的弱磁控制
参考文献
第6章电流和转速控制器的设计
6.1电流控制器
6.1.1基于转子参考坐标系的电流控制器
6.1.2基于定子参考坐标系的电流控制器
6.1.3最小拍电流控制器
6.1.3.1最小拍控制器
6.1.3.2最小拍预测控制器
6.1.3.3改进的最小拍预测控制器
6.2转速控制器
6.2.1原理框图的推导
6.2.2简化的电流环传递函数
6.2.3转速控制器
参考文献
第7章参数敏感性及补偿
7.1引言
7.1.1转矩与其参考值之比
7.1.2共磁链与其参考值之比
7.2基于电磁功率反馈控制的参数补偿
7.2.1补偿算法
7.2.2性能仿真
7.3基于无功功率反馈控制的参数补偿
7.3.1无功功率反馈补偿策略的原理
7.3.2驱动器的原理
7.3.3仿真结果
7.3.4与电磁功率反馈控制的比较
参考文献
第8章转子位置估算及无位置传感器控制
8.1电流模型自适应策略
8.2外加信号注入法
8.2.1旋转电压相量注入策略
8.2.2在旋转的q轴上注入磁链
8.2.2.1算法
8.2.2.2解调
8.2.2.3观测器
8.2.2.4实施
8.2.2.5策略的优缺点
8.2.3交流电压相量注入法
8.2.3.1无传感器算法
8.2.3.2实施
8.3基于电流模型的注入策略
8.4基于PWM载波成分的位置估算
8.4.1谐波电压和电流矢量
8.4.2转子位置估算
8.4.3性能
参考文献

第三部分永磁无刷直流电机及其控制
第9章永磁无刷直流电机
9.1永磁无刷直流电机的数学模型
9.2归一化的系统方程
9.3永磁无刷直流电机驱动系统框图
9.4动态模拟
参考文献
第10章换相转矩脉动和相位超前
10.1换相转矩脉动
10.2相位超前
10.3动态模型
参考文献
第11章永磁无刷直流电机的半波驱动
11.1分裂式电源变换器拓扑结构
11.1.1永磁无刷直流电机在分裂式电源变换器下的运行
11.1.2变换器的工作模式
11.1.3采用分裂式电源变换器拓扑的永磁无刷直流电机驱动器的优缺点
11.1.4永磁无刷直流电机的设计要点
11.1.5电机电感对动态性能的影响
11.1.6绕组连接
11.1.7驱动系统描述
11.1.8永磁无刷直流电机驱动系统的建模、仿真和分析
11.1.8.1永磁无刷直流电机在不同变换器模式下的建模
11.1.8.2转速控制器的建模
11.1.8.3控制电路
11.1.8.4电流环的建模
11.1.8.5仿真与分析
11.1.8.6电流换相角
11.1.8.7半桥整流和全桥整流永磁无刷直流电机驱动器的比较
11.2C-dump变换器拓扑结构
11.2.1基于C-dump变换器的永磁无刷直流电机驱动系统的运行原理
11.2.1.1电动运行
11.2.1.2再生制动运行
11.2.2C-dump变换器的永磁无刷直流电机驱动系统分析
11.2.2.1最大转速
11.2.2.2反向峰值电流
11.2.2.3储能电容
11.2.2.4能量释放斩波器
11.2.3与基于全波逆变器控制的永磁无刷直流电机驱动系统的比较
11.2.4建模、仿真及动态性能
11.2.4.1建模
11.2.4.2系统性能
11.3可变直流母线变换器拓扑结构
11.3.1工作原理
11.3.2电动运行
11.3.3系统性能
11.3.3.1转矩驱动器特性
11.3.3.2速度控制型驱动器性能
11.3.4优缺点
11.4前端buck-boost可变电压变换器拓扑结构
11.4.1变换器电路
11.4.2永磁无刷直流电机驱动系统的运行模式和建模
11.4.3优缺点
11.4.4与全桥逆变驱动的比较
11.4.5前端buck-boost电路电感和输出电容的设计
11.4.6控制策略及性能
11.4.6.1策略Ⅰ——电压开环控制
11.4.6.2策略Ⅱ——电压闭环控制
11.4.6.3策略Ⅲ——直接相电流控制
参考文献
第12章电流和转速控制器的设计
12.1电机和负载的传递函数
12.2逆变器的传递函数
12.3电流和转速控制器的传递函数
12.4电流反馈
12.5转速反馈
12.6控制器的设计
12.6.1电流控制器
12.6.2电流内环的一阶近似
12.6.3转速控制器
参考文献
第13章永磁无刷直流电机驱动的无传感器控制
13.1电流检测
13.2位置估计
参考文献
第14章特殊问题
14.1转矩平滑
14.2永磁无刷直流电机驱动的参数敏感性
14.3故障和诊断
14.4振动和噪声
参考文献