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目錄序

前言

第1章概述1

1.1研究背景及意義1

1.2永磁同步電機控制技術(shù)概述2

1.3模型預(yù)測控制研究現(xiàn)狀2

1.4本書主要內(nèi)容4

參考文獻6

第2章三相永磁同步電機數(shù)學(xué)模型9

2.1三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型10

2.2兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型11

2.3兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型12

2.4本章小結(jié)13

參考文獻13

第3章傳統(tǒng)模型預(yù)測控制14

3.1模型預(yù)測控制簡述14

3.2模型預(yù)測電流控制15

3.2.1基本工作原理16

3.2.2控制延時補償16

3.2.3仿真結(jié)果17

3.3模型預(yù)測轉(zhuǎn)矩控制19

3.3.1基本控制原理20

3.3.2最優(yōu)矢量遴選21

3.3.3仿真結(jié)果22

3.3.4實驗結(jié)果24

3.4本章小結(jié)27

參考文獻27

第4章魯棒模型預(yù)測控制30

4.1魯棒模型預(yù)測控制策略簡述30

4.2模型參數(shù)失配對模型預(yù)測控制的影響31

4.3基于參數(shù)擾動估計的魯棒模型預(yù)測控制34

4.3.1滑模擾動觀測器設(shè)計34

4.3.2基于滑模觀測器的模型預(yù)測電流控制系統(tǒng)37

4.3.3仿真和實驗結(jié)果39

4.4基于增量式模型的魯棒模型預(yù)測控制45

4.4.1增量式預(yù)測模型45

4.4.2增量式MPCC的參數(shù)敏感性分析47

4.4.3基本控制原理49

4.4.4仿真和實驗結(jié)果52

4.5基于電流預(yù)測誤差的魯棒模型預(yù)測控制57

4.5.1電流預(yù)測誤差與模型參數(shù)間的關(guān)系57

4.5.2魯棒雙矢量模型預(yù)測電流控制方法62

4.5.3實驗結(jié)果67

4.6本章小結(jié)70

參考文獻70

第5章模型預(yù)測電壓控制72

5.1基于電流無差拍的模型預(yù)測電壓控制與電流控制的關(guān)系72

5.2基于轉(zhuǎn)矩磁鏈無差拍的模型預(yù)測電壓控制（基于參考電壓追蹤的單

矢量MPTC）74

5.2.1轉(zhuǎn)矩磁鏈無差拍的基本原理74

5.2.2基于轉(zhuǎn)矩磁鏈無差拍的模型預(yù)測電壓控制76

5.2.3實驗結(jié)果78

5.3基于轉(zhuǎn)矩磁鏈無差拍的模型預(yù)測電壓控制（基于參考電壓追蹤的雙

矢量MPTC）81

5.3.1雙矢量MPTC基本原理82

5.3.2基于參考電壓追蹤誤差的雙矢量MPTC方法84

5.3.3仿真和實驗結(jié)果87

5.4本章小結(jié)94

參考文獻95

第6章直接速度模型預(yù)測控制96

6.1常規(guī)模型預(yù)測直接速度控制96

6.1.1基本原理97

6.1.2實際應(yīng)用的問題97

6.2基于電壓選擇的無權(quán)重模型預(yù)測直接速度控制98

6.2.1基本原理98

6.2.2基于電壓限制圓的模型預(yù)測直接速度控制電流限制方法106

6.2.3實驗結(jié)果109

6.3基于全參數(shù)及負載觀測器的魯棒模型預(yù)測直接速度控制116

6.3.1模型預(yù)測直接速度控制的基本原理及參數(shù)敏感性分析116

6.3.2全參數(shù)及負載轉(zhuǎn)矩觀測器120

6.3.3實驗結(jié)果125

6.4本章小結(jié)129

參考文獻129

第7章基于死區(qū)電壓矢量的模型預(yù)測控制131

7.1死區(qū)的影響131

7.1.1死區(qū)對逆變器輸出電壓的影響131

7.1.2死區(qū)電壓矢量及其對模型預(yù)測控制的影響132

7.2基于死區(qū)電壓矢量的模型預(yù)測電流控制方法136

7.2.1最優(yōu)電壓矢量選擇136

7.2.2死區(qū)電壓矢量判別137

7.2.3死區(qū)持續(xù)時間的計算138

7.2.4實驗結(jié)果140

7.3基于死區(qū)電壓矢量的雙矢量模型預(yù)測控制142

7.3.1傳統(tǒng)雙矢量模型預(yù)測控制143

7.3.2死區(qū)效應(yīng)分析和死區(qū)電壓矢量判斷143

7.3.3基于死區(qū)電壓矢量的雙矢量模型預(yù)測控制148

7.3.4實驗結(jié)果156

7.4本章小結(jié)160

參考文獻161

第8章兩級和多級串聯(lián)模型預(yù)測控制162

8.1概述162

8.2兩級串聯(lián)模型預(yù)測控制163

8.2.1第一級預(yù)測和評估163

8.2.2第二級預(yù)測和評估164

8.3多級串聯(lián)模型預(yù)測控制167

8.3.1每級候選電壓矢量的確定168

8.3.2第m級的預(yù)測與評估169

8.4實驗結(jié)果170

8.5兩級串聯(lián)模型預(yù)測轉(zhuǎn)矩控制176

8.5.1數(shù)學(xué)模型177

8.5.2模型預(yù)測雙轉(zhuǎn)矩控制177

8.5.3兩級串聯(lián)模型預(yù)測轉(zhuǎn)矩控制180

8.5.4實驗結(jié)果184

8.6本章小結(jié)190

參考文獻190譯者序

原書序言

關(guān)于作者

第1章磁路和磁耦合電路1

1.1引言1

1.2相量分析1

1.3磁路7

1.4磁材料的屬性12

1.5靜態(tài)磁耦合電路16

1.6靜態(tài)磁耦合電路的開路和短路特性23

1.7包含機械運動的磁系統(tǒng)27

1.8小結(jié)33

1.9參考文獻34

1.10習(xí)題34

第2章機電能量轉(zhuǎn)換37

2.1引言37

2.2能量守恒關(guān)系37

2.3耦合場中的能量42

2.4能量轉(zhuǎn)換圖解48

2.5電磁力與靜電力50

2.6基本電磁鐵的工作特性55

2.7單相磁阻電機60

2.8相對運動中的繞組65

2.9小結(jié)67

2.10習(xí)題68

第3章直流電機72

3.1引言72

3.2基本直流電機72

3.3電壓和轉(zhuǎn)矩方程80

3.4永磁直流電機82

3.5永磁直流電機的動態(tài)特性85

3.6恒轉(zhuǎn)矩和恒功率運行的介紹87

3.7永磁直流電機的時域框圖和狀態(tài)方程94

3.8電壓控制簡介97

3.9小結(jié)104

3.10參考文獻104

3.11習(xí)題104

第4章繞組和旋轉(zhuǎn)磁動勢106

4.1引言106

4.2繞組106

4.3正弦分布繞組的氣隙磁動勢108

4.4兩極電機的旋轉(zhuǎn)氣隙磁動勢114

4.5P極電機119

4.6幾種機電傳動裝置簡介124

4.7小結(jié)130

4.8習(xí)題131

第5章參考坐標(biāo)系理論簡介134

5.1引言134

5.2背景135

5.3變換方程和變量轉(zhuǎn)換136

5.4靜止電路變量到任意速參考坐標(biāo)系的變換138

5.5平衡組合和穩(wěn)態(tài)平衡運行的變量轉(zhuǎn)換142

5.6幾種參考坐標(biāo)系下的變量觀察146

5.7三相系統(tǒng)的變換方程150

5.8小結(jié)152

5.9參考文獻153

5.10習(xí)題153

第6章對稱感應(yīng)電機155

6.1引言155

6.2兩相感應(yīng)電機155

6.3電壓方程與繞組電感160

6.4轉(zhuǎn)矩165

6.5任意參考坐標(biāo)系下的電壓方程166

6.6線性磁鏈方程與等效電路169

6.7任意參考坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)矩方程171

6.8穩(wěn)態(tài)運行的分析173

6.9電機變量的穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)特性183

6.10靜止、轉(zhuǎn)子與同步旋轉(zhuǎn)參考坐標(biāo)系下的電機起動192

6.11磁場定向控制技術(shù)簡介195

6.12三相感應(yīng)電機201

6.13小結(jié)207

6.14參考文獻208

6.15習(xí)題208

第7章同步電機211

7.1引言211

7.2兩相同步電機211

7.3電壓方程與繞組電感215

7.4轉(zhuǎn)矩221

7.5轉(zhuǎn)子參考坐標(biāo)系下的電機方程222

7.6轉(zhuǎn)子功率角228

7.7穩(wěn)態(tài)運行分析228

7.8電機的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)240

7.9三相同步電機246

7.10小結(jié)251

7.11參考文獻252

7.12習(xí)題252

第8章永磁交流電機254

8.1引言254

8.2兩相永磁交流電機255

8.3永磁交流電機中的電壓方程和繞組電感258

8.4轉(zhuǎn)矩260

8.5永磁交流電機轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下電機方程260

8.6兩相無刷直流電機262

8.7無刷直流電機動態(tài)特性266

8.8永磁交流電機定子電壓的相位移動269

8.9恒轉(zhuǎn)矩和恒功率運行概述276

8.10時域框圖及狀態(tài)方程282

8.11直軸和交軸電感286

8.12三相永磁交流電機288

8.13三相無刷直流電機295

8.14小結(jié)302

8.15參考文獻303

8.16習(xí)題303

第9章步進電機305

9.1引言305

9.2多段變磁阻步進電機的基本結(jié)構(gòu)305

9.3多段變磁阻步進電機的方程310

9.4多段變磁阻步進電機的運行特征313

9.5單段變磁阻步進電機317

9.6永磁步進電機的基本結(jié)構(gòu)320

9.7永磁步進電機的方程323

9.8轉(zhuǎn)子參考坐標(biāo)系下的永磁步進電機方程-忽略磁阻轉(zhuǎn)矩325

9.9小結(jié)329

9.10參考文獻330

9.11習(xí)題330

第10章非平衡運行和單相感應(yīng)電機331

10.1引言331

10.2對稱分量331

10.3非平衡運行模式分析335

10.4單相感應(yīng)電機342

10.5電容起動感應(yīng)電機343

10.6電容起動單相感應(yīng)電機的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能345

10.7分相感應(yīng)電機347

10.8小結(jié)348

10.9參考文獻348

10.10習(xí)題349

附錄350

附錄A350

附錄B353

附錄 C359

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前言/序言

序

模型預(yù)測控制理論已經(jīng)發(fā)展了數(shù)十載，但是鑒于電氣變量的精確控制需要快速的處理速度，因此受限于數(shù)據(jù)處理器的計算能力和處理速度，模型預(yù)測控制在電機控制領(lǐng)域的應(yīng)用在近十幾年才獲得長足發(fā)展。模型預(yù)測控制將驅(qū)動電機的變換器當(dāng)作離散和非線性執(zhí)行機構(gòu)，并將變換器與電機視為整體，根據(jù)兩者的離散模型及電機當(dāng)前控制變量的狀態(tài)，對未來時刻的電機控制變量進行預(yù)測，借助于能夠體現(xiàn)控制目標(biāo)的代價函數(shù)對基本電壓矢量進行評估，從而選擇最優(yōu)電壓矢量并作用于電機。該控制技術(shù)具有概念清晰、控制結(jié)構(gòu)直觀、易于操作與實現(xiàn)、具有多變量協(xié)同控制能力等諸多優(yōu)勢與特點，在交流電機控制領(lǐng)域受到了普遍關(guān)注。

本書內(nèi)容涵蓋了永磁同步電機模型及基礎(chǔ)、常規(guī)模型預(yù)測控制技術(shù)，以及多種永磁同步電機模型預(yù)測控制方案。本書涉及面廣、內(nèi)容豐富，在大量理論分析基礎(chǔ)上配有翔實的實驗結(jié)果與圖表數(shù)據(jù)，便于讀者快速掌握并理解所述內(nèi)容，對電機控制領(lǐng)域的研究者、工程師、研究生十分有益。

本書作者是電機驅(qū)動領(lǐng)域的青年學(xué)者，長期從事永磁同步電機高性能控制的研究工作，經(jīng)過多年積累，這本書即將呈現(xiàn)在讀者面前。相信本書能夠為讀者提供不一樣的視角去認知與發(fā)掘電機驅(qū)動的魅力，同時也希望本書能進一步啟發(fā)讀者開闊思路，為我國電機驅(qū)動事業(yè)做出貢獻。