高清PDF带书签《同步电机控制 国际电气工程先进技术译丛》（法）让·保罗·路易斯

本书共分9 章， 各章按照从一般到特殊的思路进行组织。 第 1 ～ 4 章 围绕一般类型同步电机的转矩控制， 从不同参考坐标系下的数学模型出发 系统阐述了控制器的结构设计问题， 重点研究同步电机最优驱动电流的产 生和调节以及转速控制器的设计； 在此基础上， 第 5 章讨论了同步电机矢 量控制在数字化实现方面所带来的问题， 分析控制系统硬件层面和软件层 面的时间延迟以及如何对时间延迟进行补偿， 从而保证数字控制系统的性 能。 第 6 ～ 9 章针对永磁同步电机分别阐述了直接转矩控制策略、 容错预 测控制策略和无传感器控制策略。

本书内容详实丰富， 既有基本的数学模型建立和控制器结构理论分 析， 也包括不同类型先进控制策略的工程实现探讨， 并给出了大量的仿真 结论和实验结论， 理论联系实际的特色较为突出， 对于国内从事高性能、 高可靠性的机电驱动器设计以及高效率电力传动和驱动等领域的工程技术 人员和科研院所研究人员具有较高的参考价值， 同时也可作为大专院校相 关教师、 研究生和高年级本科生开展同步电机教学和科研的参考资料。

PDF书签索引目录：

第1章 同步电机的控制、相关问题与建模 23
1.1 简介 23
1.2 同步电机控制的相关问题 23
1.2.1 基于矢量控制策略的同步电机控制 23
1.2.2 同步电机的直接模型/逆模型及建模假设 25
1.2.3 同步电机控制特性 27
1.3 同步电机的结构描述和物理建模 28
1.3.1 同步电机结构特征 28
1.3.2 建模假设 29
1.3.3 符号说明 30
1.3.4 主要变换矩阵 30
1.3.5 同步电机的物理模型 31
1.3.6 二电平电压逆变器 32
1.3.7 机械负载建模 33
1.4 自然三相a-b-c参考坐标系内的同步电机动态模型 34
1.4.1 非凸极电机励磁不变情形下的数学模型 34
1.4.2 a-b-c参考坐标系内正弦稳态工作情形下的电磁转矩 37
1.4.3 向非正弦磁场分布电机的扩展 38
1.5 α-β和d-q参考坐标系内的矢量变换与动态模型（考虑 正弦磁场分布电机且区分非凸极和凸极两种情形） 42
1.5.1 因式分解矩阵建模 42
1.5.2 康科迪亚变换：α-β参考坐标系 43
1.5.3 派克变换：用于凸极同步电机 44
1.5.4 对转矩系数的注释 47
1.6 将派克变换扩展应用到非正弦磁场分布同步电机的可行性 47
1.7 结论 53
1.8 附录 54
1.8.1 电机参数值 54
1.8.2 术语和符号 55
1.8.3 致谢 57
1.9 参考文献 57
第2章 a-b-c参考坐标系内的同步电机最优供电及转矩控制 62
2.1 简介：a-b-c参考坐标系内的控制问题 62
2.2 a-b-c参考坐标系内的数学模型：稳态向瞬态的扩展应用 62
2.2.1 正弦波磁场分布电机情形 62
2.2.2 阶梯波磁场分布电机情形（无刷直流电机） 63
2.2.3 关于非正弦波磁场分布电机电磁转矩的注释 65
2.3 a-b-c参考坐标系内的转矩控制器结构 66
2.3.1 正弦波磁场分布电机情形 66
2.3.2 向无刷直流电机的扩展（阶梯波磁场分布电机情形） 67
2.4 a-b-c参考坐标系内的控制器性能和缺点 68
2.4.1 比例控制器情形 68
2.4.2 积分比例（IP）电流调节器情形 72
2.4.3 a-b-c参考坐标系内IP控制器的派克分量解释 75
2.4.4 高级控制器：谐振控制器实例 81
2.4.5 基于谐振控制器电流调节的派克变换解释 84
2.5 通用化：驱动器对非正弦磁场分布电机的应用扩展 86
2.5.1 建模方法的通用化 86
2.5.2 方程解的第一种求解方法（试探解） 87
2.5.3 第一泛化：焦耳损耗最优化（对零序电流无约束） 88
2.5.4 方法应用：正弦波反电动势电机的最优化 89
2.5.5 第二泛化：带约束条件的焦耳损耗最优化（零序电流必须等于零） 90
2.5.6 两个最优电流的几何解释 92
2.6 应用傅里叶展开式获得最优电流 95
2.6.1 应用傅里叶展开式的兴趣所在 95
2.6.2 傅里叶系数建模法（复系数） 96
2.6.3 傅里叶展开式的结论特性 97
2.6.4 第一种重要情形：反电动势仅包含奇次谐波 97
2.6.5 第二种重要情形：反电动势仅包含偶次谐波 97
2.6.6 一般情形：奇次谐波和偶次谐波同时存在 98
2.6.7 基本原则：产生转矩的必要条件是注入不同的谐波 98
2.6.8 最优化的一般方法（用一个实例进行探索性解释） 98
2.6.9 最优化方法的一般表述 101
2.6.10 一个重要的实例：正弦波磁场分布电机 107
2.6.11 应用：得到恒定转矩 108
2.6.12 主要结论 109
2.7 结论 113
2.8 附录 113
2.8.1 数字化参数值 113
2.8.2 术语和符号 114
2.9 参考文献 115
第3章 d-q参考坐标系内的同步电机最优驱动策略及转矩控制 118
3.1 简介：关于派克d-q参考坐标系内的控制器设计 118
3.2 动态数学模型（以励磁恒定的凸极电机为例） 119
3.3 确定最优电流参考值的第一种方法（d-q参考坐标系） 120
3.4 d-q参考坐标系内的电流控制器设计 122
3.4.1 基于可逆模型控制的基本原理：以带补偿的比例控制器为例 122
3.4.2 自同步控制 124
3.4.3 高效电流调节的一些特性 125
3.4.4 比例电流控制器的鲁棒性问题 130
3.5 基于可逆模型的新型控制策略：以带补偿的IP控制器为例 131
3.5.1 基本原理 131
3.5.2 电流环IP调节器性能 133
3.5.3 电流环IP调节器的鲁棒性分析 135
3.5.4 d-q参考坐标系内控制器性能的主要结论 138
3.6 凸极同步电机的最优供电；等转矩曲线的几何方法 138
3.6.1 一般知识：构造转矩平面的一般方法 138
3.6.2 预备知识1：以永磁凸极同步电机为例，励磁磁场在空间呈正弦分布 141
3.6.3 预备知识2：以永磁非凸极同步电机为例，励磁磁场在空间呈非正弦分布——派克坐标变换的一次扩展 143
3.6.4 评注：与p-q理论进行类比 144
3.6.5 非凸极同步电机的3D可视化实现 146
3.6.6 对凸极同步电机的归纳：以正弦波磁场分布永磁同步电机为例 146
3.6.7 可视化：以励磁式凸极同步电机为例 149
3.6.8 磁阻式同步电机情形 149
3.6.9 以变磁阻同步电机为例，励磁磁场在空间呈非正弦分布——派克坐标变换的二次扩展 151
3.6.10 可视化：磁阻式同步电机的转矩平面 155
3.7 结论 156
3.8 附录 156
3.8.1 参数值 156
3.8.2 术语和符号 156
3.9 参考文献 157
第4章 同步电机的驱动控制 162
4.1 简介 162
4.2 转速控制器设计的基本原理：以IP控制器为例 164
4.3 a-b-c参考坐标系内的转速控制器设计（以非凸极同步电机为例） 167
4.3.1 一般知识 167
4.3.2 a-b-c参考坐标系内带有IP电流控制器的IP转速控制器 167
4.3.3 带有共振电流控制器的IP转速控制器 169
4.4 d-q参考坐标系内的转速控制器设计（以凸极电机应用为例） 172
4.4.1 一般知识 172
4.4.2 介绍性实例：带有补偿或解耦的转速控制 172
4.4.3 关于转速控制的讨论 175
4.4.4 调节器选择实例——IP控制器的兴趣所在：应用上的限制 178
4.4.5 调节器选择实例：带有抗饱和装置的IP控制器 179
4.4.6 调节器选择实例：带有受限动态特性的IP控制器 181
4.4.7 高级调节器实例：带有积分状态观测器的P控制器 185
4.5 关于位置角调节的一些说明 194
4.6 结论 197
4.7 附录 198
4.7.1 参数值 198
4.7.2 术语和符号 198
4.8 参考文献 199
第5章 同步电机矢量控制的数字化实现 203
5.1 简介 203
5.2 同步电机转矩的经典控制法、模拟控制法和理想控制法 204
5.2.1 电流调节器的计算 204
5.2.2 参考电流的确定 205
5.2.3 所研究电机的参数 206
5.2.4 同步电机理想模拟矢量控制的仿真结论 206
5.3 同步电机矢量控制数字化实现的相关问题 207
5.3.1 控制接口及应用受到限制的原因 207
5.3.2 时间框图 209
5.3.3 同步电机矢量控制数字化实现的限制因素 210
5.4 控制系统的离散化 210
5.4.1 采样周期的选择 210
5.4.2 瞬时采样时刻的选择 211
5.4.3 数字化控制器的实现 211
5.4.4 基于离散调节器控制的仿真结果 214
5.5 由同步电机矢量控制数字化实现导致的时间延迟研究 215
5.5.1 考虑控制系统时间延迟时的仿真结果 215
5.5.2 考虑时间延迟的新型调节器参数计算 217
5.5.3 对时间延迟进行校正和系统离散化后的仿真结果 217
5.6 量化问题 219
5.6.1 电流测量的量化效应 219
5.6.2 位置角测量的量化问题 221
5.6.3 由数字微分对转速进行计算 222
5.6.4 电压源型逆变器PWM矢量的量化 223
5.7 派克逆变换的时间延迟 224
5.8 结论 225
5.9 参考文献 225
第6章 永磁同步电机的直接转矩控制 227
6.1 简介 227
6.2 d-q参考坐标系内永磁同步电机的数学模型 227
6.2.1 状态方程 228
6.3 任意切换频率下的常规DTC 228
6.3.1 一般原理 228
6.3.2 DTC的实验应用 231
6.4 固定切换频率下的DTC 232
6.4.1 控制的基本原理 232
6.4.2 参考矢量的推导 235
6.4.3 一个固定计算周期的DTC实验结论 236
6.5 直接预测控制 237
6.5.1 简介 237
6.5.2 直接预测控制的基本原理 237
6.5.3 直接预测控制在永磁同步电机的应用 238
6.5.4 实验结果 241
6.5.5 基于可逆模型的直接预测控制 243
6.6 结论 248
6.7 参考文献 249
第7章 同步电机与逆变器的容错预测控制 251
7.1 简介 251
7.2 三相容错电机的拓扑结构 252
7.2.1 对永磁同步电机短路电流的限制 252
7.2.2 单相绕组发生故障时的故障限制 252
7.3 容错变换器的拓扑结构 253
7.4 容错控制 254
7.4.1 同步电机容错控制模型的建立 255
7.4.2 同步电机容错控制的仿真结果 255
7.4.3 预测控制 260
7.4.4 实际应用 264
7.5 结论 267
7.6 参考文献 267
第8章 永磁同步电机无机械传感器控制的基本特性 269
8.1 简介 269
8.1.1 状态观测和扰动状态观测器 270
8.1.2 控制系统和状态观测系统动态方程的相互作用 270
8.1.3 控制器和状态观测器的极点配置 273
8.2 基于扩展卡尔曼滤波器的PMSM无传感器控制 275
8.2.1 卡尔曼滤波器（KF）简要回顾 275
8.2.2 卡尔曼滤波器在PMSM控制的应用 277
8.2.3 仿真结果 280
8.3 与MRAS（模型参考自适应系统）方法的对比 282
8.4 实验结果对比 284
8.5 带负载转矩观测的PMSM无传感器控制 285
8.5.1 基于电流状态反馈的无传感器控制 289
8.6 PMSM无机械传感器的起动 293
8.6.1 无机械传感器时系统的平衡点 294
8.6.2 仿真结果分析 296
8.6.3 以全局收敛为目标的改进型控制律 300
8.7 结论 301
8.8 参考文献 302
第9章 永磁同步电机无传感器控制：确定性方法、收敛性及鲁棒性 304
9.1 简介 304
9.2 PMSM无机械传感器控制建模 306
9.2.1 状态方程 307
9.2.2 降阶模型方程 309
9.3无机械传感器控制的收敛性分析 310
9.3.1 比例控制律 311
9.3.2 变结构控制律 317
9.4 反电动势矢量估计 324
9.5 PMSM无传感器控制的参数变化鲁棒性分析 325
9.5.1 定子电感的参数变化 327
9.5.2 转矩系数的参数变化 327
9.5.3 定子电阻的参数变化 330
9.6 定子电阻变化时的PMSM无传感器控制 336
9.6.1 定子电阻的在线估计 337
9.6.2 定子电阻参数变化影响最小的无传感器控制 339
9.7 结论 344
9.8 附录A 344
9.9 附录B 345
9.10 参考文献 346

投稿会员：芳华