书籍详情
节能电机驱动系统基础与设计
作者：（日）森本茂雄 等著；罗力铭 译
出版社：科学出版社
出版时间：2023-04-01
ISBN：9787030752512
定价：¥68.00
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内容简介
本书着眼于永磁同步电机和同步磁阻电机的高效率、高性能驱动系统，介绍电机驱动系统的构建、高性能运转控制，以及电机特性和控制性能评估。主要内容包括电机驱动系统的基础知识，PMSM和Syn RM的基本结构和数学模型，电流矢量控制系统，无传感器控制系统，直接转矩控制，逆变器、传感器，数字控制系统，以及实机实验的准备和特性测量方法等。
作者简介
暂缺《节能电机驱动系统基础与设计》作者简介
目录
目录
第1章 电机驱动系统概述 1
1.1 电机驱动系统的基础知识 3
1.1.1 总体结构 3
1.1.2 电机负载的特性 3
1.1.3 电机与控制器 5
1.1.4 机械系统的运动控制 6
1.2 电机驱动系统组成部分与各章的对应关系 8
参考文献 11
第2章 永磁同步电机与同步磁阻电机的基础知识 13
2.1 电机的种类和基本结构 15
2.1.1 电机的种类 15
2.1.2 定子结构及旋转磁场 16
2.1.3 转子结构 22
2.2 转矩产生原理 25
参考文献 31
第3章 永磁同步电机与同步磁阻电机的数学模型 33
3.1 坐标变换 35
3.1.1 什么是坐标变换 35
3.1.2 坐标变换矩阵 36
3.2 静止坐标系模型 40
3.2.1 三相静止坐标系模型 40
3.2.2 两相静止坐标系（α-β坐标系）模型 43
3.3 旋转坐标系模型 43
3.3.1 d-q坐标系模型 43
3.3.2 考虑铁损的d-q坐标系模型 48
3.3.3 M-T坐标系模型 49
3.3.4 任意直角坐标系模型 50
3.4 作为控制对象的基本电机模型 51
3.4.1 d-q坐标系基本模型 51
3.4.2 本书使用的电机和设备常数 53
3.5 实际电机模型 56
3.5.1 磁饱和与空间谐波的影响 56
3.5.2 电机参数分析实例 60
参考文献 63
第4章 电流矢量控制方法 65
4.1 电流矢量平面上的特性曲线 67
4.2 电流相位与各种特性 72
4.2.1 电流恒定时的电流相位控制特性 72
4.2.2 转矩恒定时的电流相位控制特性 76
4.2.3 电流相位控制特性小结 77
4.3 各种电流矢量控制方法 78
4.3.1 *大转矩/电流控制 78
4.3.2 *大转矩/磁链控制（*大转矩/感应电压控制） 80
4.3.3 弱磁控制 83
4.3.4 *大效率控制 85
4.3.5 cosφ=1控制 86
4.4 考虑电流、电压限制的控制方法 86
4.4.1 电流矢量限制 86
4.4.2 电流、电压限制下的电流矢量控制 88
4.4.3 *大输出功率控制 91
4.5 电流矢量控制系统 97
4.5.1 电流指令值生成方法 97
4.5.2 解耦电流控制 100
4.5.3 电流控制系统 104
4.5.4 电流矢量控制系统特性示例 107
4.6 电机参数变化的影响 111
参考文献 115
第5章 无传感器控制 117
5.1 无传感器控制概要 119
5.2 基于感应电压的无传感器控制 120
5.2.1 基于感应电压的位置估计的基础 120
5.2.2 基于估计d-q坐标系扩展反电动势模型的位置和速度估计 123
5.2.3 基于扩展反电动势模型的位置/速度估计单元 124
5.2.4 扩展反电动势估计方式无传感器控制 127
5.2.5 扩展反电动势估计方式中参数误差的影响 129
5.3 基于凸极性的无传感器控制 131
5.3.1 基于凸极性的位置估计基础 131
5.3.2 估计d-q坐标系的高频电压注入方法 132
5.3.3 极性判断方法 136
5.4 高频注入式与扩展反电动势估计式全速域无传感器控制 137
参考文献 141
第6章 直接转矩控制 143
6.1 转矩和磁链控制的原理 145
6.1.1 转矩控制 145
6.1.2 磁链控制 147
6.1.3 控制条件 148
6.2 基本特性曲线 152
6.3 转矩和磁链指令值 156
6.3.1 *大转矩/电流控制 156
6.3.2 弱磁控制 158
6.3.3 电流极限的转矩极限 158
6.3.4 *大转矩/磁链控制 158
6.4 DTC系统的构建 159
6.4.1 电枢磁链估计 159
6.4.2 开关表方式 161
6.4.3 参考磁链矢量计算方式 165
6.4.4 改善DTC控制特性的方法 173
6.4.5 DTC电机驱动系统的运转特性 178
参考文献 180
第7章 逆变器和传感器 181
7.1 电压源型逆变器的基本结构与原理 183
7.1.1 电压源型三相逆变器的PWM控制 183
7.1.2 提高电压利用率的调制方式 186
7.2 死区时间的影响与补偿 189
7.2.1 死区时间的影响 189
7.2.2 死区时间的补偿方法 190
7.3 电机驱动用传感器 192
7.3.1 机械量传感器 192
7.3.2 电量传感器 196
参考文献 198
第8章 数字控制系统设计 199
8.1 数字控制系统的基本结构 201
8.1.1 硬件结构 201
8.1.2 软件处理和中断处理 203
8.2 控制系统的数字化 203
8.3 数字化的注意事项 207
8.3.1 采样定理 207
8.3.2 量化误差 208
8.3.3 传感器误差补偿 210
8.3.4 延迟的影响 210
参考文献 211
第9章 电机测试系统及特性测量 213
9.1 测试系统的结构 215
9.2 初始设置（实验准备） 218
9.2.1 正转方向和相序、Z位置的确定 219
9.2.2 电气系统常数的测量方法 221
9.2.3 机械系统常数的测量方法 230
9.2.4 传感器零点补偿 232
9.3 基本特性测量 232
9.3.1 电流相位-转矩特性 232
9.3.2 速度-转矩特性、效率图 232
9.4 损耗分离 234
参考文献 235
第1章 电机驱动系统概述 1
1.1 电机驱动系统的基础知识 3
1.1.1 总体结构 3
1.1.2 电机负载的特性 3
1.1.3 电机与控制器 5
1.1.4 机械系统的运动控制 6
1.2 电机驱动系统组成部分与各章的对应关系 8
参考文献 11
第2章 永磁同步电机与同步磁阻电机的基础知识 13
2.1 电机的种类和基本结构 15
2.1.1 电机的种类 15
2.1.2 定子结构及旋转磁场 16
2.1.3 转子结构 22
2.2 转矩产生原理 25
参考文献 31
第3章 永磁同步电机与同步磁阻电机的数学模型 33
3.1 坐标变换 35
3.1.1 什么是坐标变换 35
3.1.2 坐标变换矩阵 36
3.2 静止坐标系模型 40
3.2.1 三相静止坐标系模型 40
3.2.2 两相静止坐标系（α-β坐标系）模型 43
3.3 旋转坐标系模型 43
3.3.1 d-q坐标系模型 43
3.3.2 考虑铁损的d-q坐标系模型 48
3.3.3 M-T坐标系模型 49
3.3.4 任意直角坐标系模型 50
3.4 作为控制对象的基本电机模型 51
3.4.1 d-q坐标系基本模型 51
3.4.2 本书使用的电机和设备常数 53
3.5 实际电机模型 56
3.5.1 磁饱和与空间谐波的影响 56
3.5.2 电机参数分析实例 60
参考文献 63
第4章 电流矢量控制方法 65
4.1 电流矢量平面上的特性曲线 67
4.2 电流相位与各种特性 72
4.2.1 电流恒定时的电流相位控制特性 72
4.2.2 转矩恒定时的电流相位控制特性 76
4.2.3 电流相位控制特性小结 77
4.3 各种电流矢量控制方法 78
4.3.1 *大转矩/电流控制 78
4.3.2 *大转矩/磁链控制（*大转矩/感应电压控制） 80
4.3.3 弱磁控制 83
4.3.4 *大效率控制 85
4.3.5 cosφ=1控制 86
4.4 考虑电流、电压限制的控制方法 86
4.4.1 电流矢量限制 86
4.4.2 电流、电压限制下的电流矢量控制 88
4.4.3 *大输出功率控制 91
4.5 电流矢量控制系统 97
4.5.1 电流指令值生成方法 97
4.5.2 解耦电流控制 100
4.5.3 电流控制系统 104
4.5.4 电流矢量控制系统特性示例 107
4.6 电机参数变化的影响 111
参考文献 115
第5章 无传感器控制 117
5.1 无传感器控制概要 119
5.2 基于感应电压的无传感器控制 120
5.2.1 基于感应电压的位置估计的基础 120
5.2.2 基于估计d-q坐标系扩展反电动势模型的位置和速度估计 123
5.2.3 基于扩展反电动势模型的位置/速度估计单元 124
5.2.4 扩展反电动势估计方式无传感器控制 127
5.2.5 扩展反电动势估计方式中参数误差的影响 129
5.3 基于凸极性的无传感器控制 131
5.3.1 基于凸极性的位置估计基础 131
5.3.2 估计d-q坐标系的高频电压注入方法 132
5.3.3 极性判断方法 136
5.4 高频注入式与扩展反电动势估计式全速域无传感器控制 137
参考文献 141
第6章 直接转矩控制 143
6.1 转矩和磁链控制的原理 145
6.1.1 转矩控制 145
6.1.2 磁链控制 147
6.1.3 控制条件 148
6.2 基本特性曲线 152
6.3 转矩和磁链指令值 156
6.3.1 *大转矩/电流控制 156
6.3.2 弱磁控制 158
6.3.3 电流极限的转矩极限 158
6.3.4 *大转矩/磁链控制 158
6.4 DTC系统的构建 159
6.4.1 电枢磁链估计 159
6.4.2 开关表方式 161
6.4.3 参考磁链矢量计算方式 165
6.4.4 改善DTC控制特性的方法 173
6.4.5 DTC电机驱动系统的运转特性 178
参考文献 180
第7章 逆变器和传感器 181
7.1 电压源型逆变器的基本结构与原理 183
7.1.1 电压源型三相逆变器的PWM控制 183
7.1.2 提高电压利用率的调制方式 186
7.2 死区时间的影响与补偿 189
7.2.1 死区时间的影响 189
7.2.2 死区时间的补偿方法 190
7.3 电机驱动用传感器 192
7.3.1 机械量传感器 192
7.3.2 电量传感器 196
参考文献 198
第8章 数字控制系统设计 199
8.1 数字控制系统的基本结构 201
8.1.1 硬件结构 201
8.1.2 软件处理和中断处理 203
8.2 控制系统的数字化 203
8.3 数字化的注意事项 207
8.3.1 采样定理 207
8.3.2 量化误差 208
8.3.3 传感器误差补偿 210
8.3.4 延迟的影响 210
参考文献 211
第9章 电机测试系统及特性测量 213
9.1 测试系统的结构 215
9.2 初始设置（实验准备） 218
9.2.1 正转方向和相序、Z位置的确定 219
9.2.2 电气系统常数的测量方法 221
9.2.3 机械系统常数的测量方法 230
9.2.4 传感器零点补偿 232
9.3 基本特性测量 232
9.3.1 电流相位-转矩特性 232
9.3.2 速度-转矩特性、效率图 232
9.4 损耗分离 234
参考文献 235
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