永磁同步电机控制系统

前言

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 交流永磁同步电机控制系统的基本特点

1.2.1 永磁同步电机

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

1.2.3 控制系统电动机的选择及评价

1.2.4 电机控制系统的位置传感器

1.2.5 高效率三相逆变电源

1.2.6 多功能的微型计算机控制

1.2.7 高可靠性设计

1.2.8 永磁同步电机调速控制系统的应用

1.3 交流永磁同步电机控制系统国内外研究与发展

1.3.1 交流电机调速控制系统发展历史

1.3.2 交流永磁同步电机调速控制系统国内外研究概况

1.3.3 交流永磁同步电机调速系统的最新研究动向

第2章 永磁同步电机数学模型

2.1 引言

2.2 永磁同步电机（PMSM）的数学模型

2.2.1 A、B、C三相坐标系中同步电机数学模型

2.2.2 α、β、o坐标系中同步电机数学模型

2.2.3 d、q、o同步旋转坐标系中同步电机数学模型

2.3 三相永磁无刷直流电机的基本公式和数学模型

2.3.1 三相永磁无刷直流电机电枢绕组的反电势

2.3.2 三相永磁无刷直流电机的电磁转矩

2.3.3 三相永磁无刷直流电机的数学模型

2.4 永磁同步电机（PMSM）的状态方程

第3章 永磁同步电机控制策略及电流控制方法

3.1 永磁同步电机调速系统控制策略

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

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

3.2 永磁同步电机的电流控制方法

3.2.1 id=0的控制

3.2.2 力矩电流比最大控制

3.2.3 功率因数等于1的控制

3.2.4 恒磁链控制

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

3.3 id=O的控制方法实现

3.3.1 电压前馈解耦控制

3.3.2 电流反馈解耦控制

3.4 本章小结

第4章 矢量控制永磁同步电机控制系统设计

4.1 引言

4.2 永磁同步电机控制系统电流环的设计

4.2.1 现行电流控制器控制方案简介

4.2.2 按斜波比较电流控制方案的电流控制器设计

4.2.3 电压型逆变器的设计与选择

4.2.4 电压型逆变器的驱动、保护与信号采样

4.2.5 电流环调节器的设计

4.3 速度环调节器的设计

4.4 位置环调节器的设计

4.5 永磁同步电机控制系统的总体设计与布局配合

4.6 永磁同步电机控制系统参量检测与处理

4.6.1 永磁同步电机电流检测

4.6.2 永磁同步电机转子旋转速度、位置检测及初始定位

4.7 本章小结

第5章 永磁同步电机控制系统的建模与仿真

5.1 永磁同步电机调速系统仿真模型的建立

5.2 永磁同步电机控制系统的仿真结果及其分析

5.2.1 电流环的仿真与分析

5.2.2 速度环的仿真与分析

5.2.3 位置环的仿真与分析

5.3 永磁同步电机控制系统各环节的稳定性分析

5.4 本章小结

第6章 永磁同步电机控制系统性能分析

6.1 永磁同步电机控制系统电流环响应性能

6.1.1 影响电流环响应性能的因素及其处理

6.1.2 电流环动态响应性能的提高与超调的抑制

6.2 永磁同步电机控制系统速度环响应性能研究

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

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

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

6.3 永磁同步电机控制系统位置环响应

6.3.1 位置调节器是比例调节器情况下的位置响应

6.3.2 位置调节器参数实施自动调整情况下的位置响应

6.3.3 位置调节器采用前馈控制时的分析

6.4 本章小结

第7章 永磁同步电机控制系统电机的启动制动过程分析

7.1 永磁同步电机控制系统的启动过程分析

7.1.1 电机启动时的电流建立阶段t0-t

7.1.2 电机启动过程中的线性加速阶段t1-t

7.1.3 电机启动过程中的速度调整阶段t2-t

7.1.4 电机启动过程的仿真与实验

7.1.5 电机启动过程中直流电压的变化

7.2 永磁同步电机控制系统的制动过程分析

7.2.1 电机制动过程的减流阶段t0-t

7.2.2 电机制动过程的反接建流阶段t1-t

7.2.3 电机制动过程的回馈发电制动阶段t2-t

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-t

7.2.5 制动过程的仿真与实验

7.2.6 制动过程中直流电压的变化

7.3 本章小结

第8章 基于转子磁场定向控制的永磁同步电机参数测量

8.1 引言

8.2 电机的参数测试原理

8.3 电机参数测量的工程实现

8.4 测试误差分析

8.5 本章小结

第9章 三相永磁无刷直流电动机控制系统

9.1 无刷直流电动机的组成结构和工作原理

9.1.1 无刷直流电动机的结构特点

9.1.2 无刷直流电动机的转子位置传感器

9.1.3 无刷直流电动机的换向原理

9.2 无刷直流电动机的转矩波动

9.3 无刷直流电动机的驱动控制

9.3.1 开环型无刷直流电动机驱动器

9.3.2 速度闭环的无刷直流电动机驱动器

9.3.3 速度电流双闭环的无刷直流电动机驱动器

9.4 无位置传感器的无刷直流电动机的驱动控制

9.4.1 无刷直流电动机转子位置估计方法

9.4.2 无位置传感器无刷直流电动机控制系统的构成

9.5 无刷直流电动机驱动控制的专用芯片

第10章 永磁同步电机控制实例装置系统性能简介

10.1 永磁同步电机电机控制实验系统结构与组成

10.2 电机控制系统的实验测试平台

10.3 电机控制系统的实验性能测试

10.3.1 电流环响应

10.3.2 速度环响应

10.3.3 位置环响应

参考文献

随着新材料、机电一体化、电力电子、计算机、控制理论等各种相关新技术的快速发展，永磁同步电机控制系统已经开拓了很广泛的应用领域，能够实现高速、高精度、高稳定度、快速响应、高效节能的运动控制。为此．本书尝试探讨永磁同步电机控制系统的控制方法、控制手段、实现的结果，设想与读者一起为永磁同步电机更广泛的应用做贡献。