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书名：无刷直流电机矢量控制技术
定价：58.0
ISBN：9787030596444
作者：（日）江崎雅康
版次：1
出版时间：2019-01
内容提要：
本书以无刷直流电机为研究对象，从电机是如何旋转的入手，在介绍有刷直流电机的基础上，深入浅出地讲解无刷直流电机矢量控制技术。
全书分为2个部分，共9章：电机技术成了战略技术，有刷直流电机的工作原理和特征、驱动电路，无刷直流电机的特征和工作原理，无刷直流电机驱动方式的进化，无刷直流电机矢量控制理论，无刷直流电机矢量控制实际，无刷直流电机矢量控制编程，无刷直流电机矢量控制开发平台，定位伺服控制板的开发和机器人应用。
目录：
目录
第1部分 基础篇
第1章 电机技术成了战略技术——环境和能源问题备受关注的时代
1.1 有近200年历史的电机技术是支撑人们生活和生产的重要基础 002
1.2 总耗电量的57.3%来自电机—电机控制技术是节电的关键 002
1.3 无刷直流电机矢量控制技术的引入 003
1.4 从感应电机到无刷直流电机的矢量控制 005
1.5 本书的目的 005
1.6 无刷直流电机矢量控制技术的发展 007
第2章 有刷直流电机的工作原理和特征、驱动电路——从常见的电机开始讲解
2.1 至今仍被经常使用的有刷直流电机 009
2.2 有刷直流电机的结构和旋转机理 010
2.3 有刷直流电机的工作原理和特征 011
2.4 有刷直流电机是发电机 013
2.5 电机的启动电流和额定电流 015
2.6 电机即发电机的应用——电机制动器 016
2.7 再生制动是应用于EV的重要技术 019
2.8 直流电机专用的FET全桥驱动器IC VNH3SP30-E 019
附录 步进电机的工作原理和特点 022
第3章 无刷直流电机的特征和工作原理——节能、长寿命、高可靠性
3.1 长寿命、无噪声、无尘的无刷直流电机 025
3.2 高能效的无刷直流电机得以实现 026
3.3 无刷直流电机是电动汽车的战略技术支撑 028
3.4 无刷直流电机的结构 028
3.5 无刷直流电机的驱动方式 031
3.6 无刷直流电机的驱动电路 031
3.7 无刷直流电机的无传感器、方波驱动和矢量控制 036
附录 交流感应电机的工作原理 038
第4章 无刷直流电机驱动方式的进化——无传感器驱动、正弦波驱动
4.1 采用无传感器驱动的理由 042
4.2 根据线圈感应电压进行无传感器驱动的原理 044
4.3 无传感器驱动IC TB6588 046
4.4 正弦波驱动方式的优点 052
4.5 始动时采用方波驱动，运转时过渡为正弦波驱动 055
第5章 无刷直流电机矢量控制理论——让电机发挥*大转矩
5.1 矢量控制技术的优点 058
5.2 矢量控制的概念和控制方式、基本控制流程 059
5.3 矢量控制的电流检测方式 061
5.4 矢量控制的坐标变换 068
5.5 多用于重视成本的家电产品的无传感器控制 070
5.6 速度控制、电流控制和坐标变换 072
第2部分 应用篇
第6章 无刷直流电机矢量控制实际——矢量控制问题与内置矢量引擎的微控制器TMPM370
6.1 矢量控制技术用于家电产品的时代 076
6.2 矢量引擎电机控制器的规格 078
第7章 无刷直流电机矢量控制编程——了解内置矢量引擎的微控制器TMPM370
7.1 矢量控制的软件开发环境和无刷直流电机控制流程 087
7.2 矢量控制软件由应用程序、电机控制、电机驱动三阶段构成 090
7.3 三阶段间的接口是命令和信息 091
7.4 应用程序函数、电机控制函数、电机驱动函数 093
7.5 矢量控制软件的详细数据 102
第8章 无刷直流电机矢量控制开发平台——使用内置矢量引擎的微控制器TMPM370
8.1 概述 115
8.2 微控制器外围电路的设计 122
8.3 无刷直流电机的驱动电路和电源电路设计 125
8.4 无刷直流电机的选型及特性 127
8.5 动作参数的修改和具备记录功能的GUI程序的开发 131
第9章 定位伺服控制板的开发和机器人应用——使用TMPM370驱动双足步行机器人
9.1 轻量、小型、强力的定位伺服控制板 134
9.2 定位伺服控制板的设计 138
9.3 定位控制程序的流程图 140
笔者介绍 146
在线试读：
第1部分 基础篇
第1章 电机技术成了战略技术——环境和能源问题备受关注的时代
〔日〕江崎雅康
1.1 有近200 年历史的电机技术是支撑人们生活和生产的重要基础
电机的原型发明于19世纪前半叶。1821年，迈克尔·法拉第（Michael Faraday，英国）发明了*初的电机—法拉第电机（Faraday Motors）。
实用型换向器式直流电机是英国科学家William Sturgeon在1832年发明的。接着，美国的托马斯·达文波特开发了可商用的换向器式直流电机，并在1837年获得了专利权。
拥有近200年历史的电机技术，与只有40余年历史的微控制器技术及新近的互联网技术相比，可以称得上是古典技术。计算机及网络相关的技术取得快速进步而受到关注，电机技术就显得不太引人注意了。
但是，电机技术至今仍在不断改良，作为支撑人们生活和生产的重要技术，占据着重要地位。
1.2 总耗电量的57.3% 来自电机—电机控制技术是节电的关键
围绕核能发电的是非，舆论一分为二，节电成了一项大的社会性问题。图1.1为按照用电设备统计的耗电量。虽然有点旧，但笔者觉得现在并没有太大变化，所以就刊登出来了。电机耗电量占日本国内总耗电量99.96×1010kW·h的57.3%。
图1.2是按领域统计的日本国内的耗电量情况。其中，电机耗电量的占比如下。
·工业领域 29.49×1010kW·h 69.0%
·商业领域 16.43×1010kW·h 56.6%
·家庭领域 11.40×1010kW·h 40.4%
照明领域已经致力于将白炽灯和日光灯替换成LED。但是，*有成效的节能，是电机的节电，这一点很明确。
调高空调的设置温度，通过洒水及搭丝瓜遮阳棚、摇扇来抵御暑热，对节电很重要，但是有限度。通过提高电机效率来节电成了技术人员的课题。
1.3 无刷直流电机矢量控制技术的引入
如图1.2（c）所示，在家庭领域，空调、冰箱的耗电量占比很大。1990年以前，空调、冰箱、洗衣机、吸尘器等家用电器使用的基本上都是感应电机。
但是1990年以后，以空调、冰箱、滚筒式洗衣机为中心，无刷直流电机的矢量控制技术得到了快速引入。
在日本国内，“变频空调”并不是什么新鲜词汇。20世纪80年代的变频空调采用的是感应电机，90年代以后采用的是无刷直流电机，变频控制技术发生了很大的变化。
在家电大卖场的冰箱展厅，就没有感到疑惑的事情吗？并排放着同样大小的冰箱，显示的年耗电量却相差2倍以上。冰箱的隔热及压缩机会有不同，但*大的区别在于压缩机电机的效率。
图1.3是笔者写作本书时在家电大卖场发现的电风扇新品。打出“耗电量约1/3”这么大胆的广告语，也是因为采用无刷直流电机代替了以前的感应电机。
现在，无刷直流电机仅用于空调、冰箱、滚筒式洗衣机等较贵的家电产品。这是因为，与以前的感应电机相比，无刷直流电机的价格较高。今后，随着节电意识的增强，电机成本下降，可想而知，从电风扇到榨汁机、洗衣机、吸尘器等商品，也会采用无刷直流电机。
图1.1 日本国内耗电量的统计（2005 年）［1］
图1.2 按领域统计的日本国内耗电量明细［1］
图1.3 采用无刷直流电机的电风扇
1.4 从感应电机到无刷直流电机的矢量控制
什么变了？首先是从感应电机到无刷直流电机的变化。无刷直流电机也称为BL直流电机（Brushless Direct Current Motor）。以前的有刷直流电机的碳刷没有了，就变成了无刷直流电机。
起初一般都是方波驱动。之后，为了抑制振动，采用正弦波驱动；为了进行位置检测，采用无霍尔元件的无传感器驱动。现在，又出现了将流入线圈的电流*大限度地转化为转矩的矢量控制技术。
对于无刷直流电机，有时也会被称为PMSM（Permanent Magnetic Synchronouse Motor，永磁同步电机），现在不妨看成是同一个东西。本书中统称为无刷直流电机。
1.5 本书的目的
本书的目的是简要讲解无刷直流电机的矢量控制。如第2章，在讲述图1.4所示的插秧后除草的稻鸭机器人时，详细说明了有刷直流电机的工作原理。
图1.4 稻鸭机器人（日本岐阜县情报技术研究所）
通过强力的履带动作进行插秧后的除草
第3章对方波驱动无刷直流电机的结构进行了说明。无刷直流电机将配合转子旋转切换电流的碳刷换成了晶体管、FET等电子开关器件，特征是寿命长、噪声小及灰尘少。
第4章，在探讨无刷直流电机的技术进步之后，对正弦波驱动、无传感器驱动等技术进行讲解。与以前的方波驱动相比，正弦波驱动具有转动平滑且振动及噪声小的特点。无传感器驱动是取消检测转子位置的霍尔元件，通过线圈产生的感应电动势检测转子位置的一项技术。
第5章对无刷直流电机的矢量控制技术的基础进行了讲解。
第6章、第7章介绍搭载了矢量引擎的微控制器TMPM370，从硬件和软件两方面具体讲解矢量控制的实际。
第8章介绍使用了搭载矢量引擎的ARM Cortex-M3微控制器TMPM370的无刷直流电机矢量控制开发平台。无刷直流电机矢量控制是充分利用32位微控制器的处理能力的高级控制技术。
使用TMPM370后，开发会变得比较容易，但并不是毫无开发经验的技术人员在一两个月内能掌握的技术。矢量控制开发平台是辅助开发**阶段的主要工具。
第9章介绍定位伺服控制板的设计案例。该伺服控制板采用TMPM370，可控制200～500W的电机。将图1.5所示的伺服控制板装到图1.6所示的机器人上，进行评估实验。
图1.5 制作的定位伺服控制板T370POS
图1.6 实际安装T370POS：高2m 的HAJIME 机器人33号
定价：58.0
ISBN：9787030596444
作者：（日）江崎雅康
版次：1
出版时间：2019-01
内容提要：
本书以无刷直流电机为研究对象，从电机是如何旋转的入手，在介绍有刷直流电机的基础上，深入浅出地讲解无刷直流电机矢量控制技术。
全书分为2个部分，共9章：电机技术成了战略技术，有刷直流电机的工作原理和特征、驱动电路，无刷直流电机的特征和工作原理，无刷直流电机驱动方式的进化，无刷直流电机矢量控制理论，无刷直流电机矢量控制实际，无刷直流电机矢量控制编程，无刷直流电机矢量控制开发平台，定位伺服控制板的开发和机器人应用。
目录：
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第1部分 基础篇
第1章 电机技术成了战略技术——环境和能源问题备受关注的时代
1.1 有近200年历史的电机技术是支撑人们生活和生产的重要基础 002
1.2 总耗电量的57.3%来自电机—电机控制技术是节电的关键 002
1.3 无刷直流电机矢量控制技术的引入 003
1.4 从感应电机到无刷直流电机的矢量控制 005
1.5 本书的目的 005
1.6 无刷直流电机矢量控制技术的发展 007
第2章 有刷直流电机的工作原理和特征、驱动电路——从常见的电机开始讲解
2.1 至今仍被经常使用的有刷直流电机 009
2.2 有刷直流电机的结构和旋转机理 010
2.3 有刷直流电机的工作原理和特征 011
2.4 有刷直流电机是发电机 013
2.5 电机的启动电流和额定电流 015
2.6 电机即发电机的应用——电机制动器 016
2.7 再生制动是应用于EV的重要技术 019
2.8 直流电机专用的FET全桥驱动器IC VNH3SP30-E 019
附录 步进电机的工作原理和特点 022
第3章 无刷直流电机的特征和工作原理——节能、长寿命、高可靠性
3.1 长寿命、无噪声、无尘的无刷直流电机 025
3.2 高能效的无刷直流电机得以实现 026
3.3 无刷直流电机是电动汽车的战略技术支撑 028
3.4 无刷直流电机的结构 028
3.5 无刷直流电机的驱动方式 031
3.6 无刷直流电机的驱动电路 031
3.7 无刷直流电机的无传感器、方波驱动和矢量控制 036
附录 交流感应电机的工作原理 038
第4章 无刷直流电机驱动方式的进化——无传感器驱动、正弦波驱动
4.1 采用无传感器驱动的理由 042
4.2 根据线圈感应电压进行无传感器驱动的原理 044
4.3 无传感器驱动IC TB6588 046
4.4 正弦波驱动方式的优点 052
4.5 始动时采用方波驱动，运转时过渡为正弦波驱动 055
第5章 无刷直流电机矢量控制理论——让电机发挥*大转矩
5.1 矢量控制技术的优点 058
5.2 矢量控制的概念和控制方式、基本控制流程 059
5.3 矢量控制的电流检测方式 061
5.4 矢量控制的坐标变换 068
5.5 多用于重视成本的家电产品的无传感器控制 070
5.6 速度控制、电流控制和坐标变换 072
第2部分 应用篇
第6章 无刷直流电机矢量控制实际——矢量控制问题与内置矢量引擎的微控制器TMPM370
6.1 矢量控制技术用于家电产品的时代 076
6.2 矢量引擎电机控制器的规格 078
第7章 无刷直流电机矢量控制编程——了解内置矢量引擎的微控制器TMPM370
7.1 矢量控制的软件开发环境和无刷直流电机控制流程 087
7.2 矢量控制软件由应用程序、电机控制、电机驱动三阶段构成 090
7.3 三阶段间的接口是命令和信息 091
7.4 应用程序函数、电机控制函数、电机驱动函数 093
7.5 矢量控制软件的详细数据 102
第8章 无刷直流电机矢量控制开发平台——使用内置矢量引擎的微控制器TMPM370
8.1 概述 115
8.2 微控制器外围电路的设计 122
8.3 无刷直流电机的驱动电路和电源电路设计 125
8.4 无刷直流电机的选型及特性 127
8.5 动作参数的修改和具备记录功能的GUI程序的开发 131
第9章 定位伺服控制板的开发和机器人应用——使用TMPM370驱动双足步行机器人
9.1 轻量、小型、强力的定位伺服控制板 134
9.2 定位伺服控制板的设计 138
9.3 定位控制程序的流程图 140
笔者介绍 146
在线试读：
第1部分 基础篇
第1章 电机技术成了战略技术——环境和能源问题备受关注的时代
〔日〕江崎雅康
1.1 有近200 年历史的电机技术是支撑人们生活和生产的重要基础
电机的原型发明于19世纪前半叶。1821年，迈克尔·法拉第（Michael Faraday，英国）发明了*初的电机—法拉第电机（Faraday Motors）。
实用型换向器式直流电机是英国科学家William Sturgeon在1832年发明的。接着，美国的托马斯·达文波特开发了可商用的换向器式直流电机，并在1837年获得了专利权。
拥有近200年历史的电机技术，与只有40余年历史的微控制器技术及新近的互联网技术相比，可以称得上是古典技术。计算机及网络相关的技术取得快速进步而受到关注，电机技术就显得不太引人注意了。
但是，电机技术至今仍在不断改良，作为支撑人们生活和生产的重要技术，占据着重要地位。
1.2 总耗电量的57.3% 来自电机—电机控制技术是节电的关键
围绕核能发电的是非，舆论一分为二，节电成了一项大的社会性问题。图1.1为按照用电设备统计的耗电量。虽然有点旧，但笔者觉得现在并没有太大变化，所以就刊登出来了。电机耗电量占日本国内总耗电量99.96×1010kW·h的57.3%。
图1.2是按领域统计的日本国内的耗电量情况。其中，电机耗电量的占比如下。
·工业领域 29.49×1010kW·h 69.0%
·商业领域 16.43×1010kW·h 56.6%
·家庭领域 11.40×1010kW·h 40.4%
照明领域已经致力于将白炽灯和日光灯替换成LED。但是，*有成效的节能，是电机的节电，这一点很明确。
调高空调的设置温度，通过洒水及搭丝瓜遮阳棚、摇扇来抵御暑热，对节电很重要，但是有限度。通过提高电机效率来节电成了技术人员的课题。
1.3 无刷直流电机矢量控制技术的引入
如图1.2（c）所示，在家庭领域，空调、冰箱的耗电量占比很大。1990年以前，空调、冰箱、洗衣机、吸尘器等家用电器使用的基本上都是感应电机。
但是1990年以后，以空调、冰箱、滚筒式洗衣机为中心，无刷直流电机的矢量控制技术得到了快速引入。
在日本国内，“变频空调”并不是什么新鲜词汇。20世纪80年代的变频空调采用的是感应电机，90年代以后采用的是无刷直流电机，变频控制技术发生了很大的变化。
在家电大卖场的冰箱展厅，就没有感到疑惑的事情吗？并排放着同样大小的冰箱，显示的年耗电量却相差2倍以上。冰箱的隔热及压缩机会有不同，但*大的区别在于压缩机电机的效率。
图1.3是笔者写作本书时在家电大卖场发现的电风扇新品。打出“耗电量约1/3”这么大胆的广告语，也是因为采用无刷直流电机代替了以前的感应电机。
现在，无刷直流电机仅用于空调、冰箱、滚筒式洗衣机等较贵的家电产品。这是因为，与以前的感应电机相比，无刷直流电机的价格较高。今后，随着节电意识的增强，电机成本下降，可想而知，从电风扇到榨汁机、洗衣机、吸尘器等商品，也会采用无刷直流电机。
图1.1 日本国内耗电量的统计（2005 年）［1］
图1.2 按领域统计的日本国内耗电量明细［1］
图1.3 采用无刷直流电机的电风扇
1.4 从感应电机到无刷直流电机的矢量控制
什么变了？首先是从感应电机到无刷直流电机的变化。无刷直流电机也称为BL直流电机（Brushless Direct Current Motor）。以前的有刷直流电机的碳刷没有了，就变成了无刷直流电机。
起初一般都是方波驱动。之后，为了抑制振动，采用正弦波驱动；为了进行位置检测，采用无霍尔元件的无传感器驱动。现在，又出现了将流入线圈的电流*大限度地转化为转矩的矢量控制技术。
对于无刷直流电机，有时也会被称为PMSM（Permanent Magnetic Synchronouse Motor，永磁同步电机），现在不妨看成是同一个东西。本书中统称为无刷直流电机。
1.5 本书的目的
本书的目的是简要讲解无刷直流电机的矢量控制。如第2章，在讲述图1.4所示的插秧后除草的稻鸭机器人时，详细说明了有刷直流电机的工作原理。
图1.4 稻鸭机器人（日本岐阜县情报技术研究所）
通过强力的履带动作进行插秧后的除草
第3章对方波驱动无刷直流电机的结构进行了说明。无刷直流电机将配合转子旋转切换电流的碳刷换成了晶体管、FET等电子开关器件，特征是寿命长、噪声小及灰尘少。
第4章，在探讨无刷直流电机的技术进步之后，对正弦波驱动、无传感器驱动等技术进行讲解。与以前的方波驱动相比，正弦波驱动具有转动平滑且振动及噪声小的特点。无传感器驱动是取消检测转子位置的霍尔元件，通过线圈产生的感应电动势检测转子位置的一项技术。
第5章对无刷直流电机的矢量控制技术的基础进行了讲解。
第6章、第7章介绍搭载了矢量引擎的微控制器TMPM370，从硬件和软件两方面具体讲解矢量控制的实际。
第8章介绍使用了搭载矢量引擎的ARM Cortex-M3微控制器TMPM370的无刷直流电机矢量控制开发平台。无刷直流电机矢量控制是充分利用32位微控制器的处理能力的高级控制技术。
使用TMPM370后，开发会变得比较容易，但并不是毫无开发经验的技术人员在一两个月内能掌握的技术。矢量控制开发平台是辅助开发**阶段的主要工具。
第9章介绍定位伺服控制板的设计案例。该伺服控制板采用TMPM370，可控制200～500W的电机。将图1.5所示的伺服控制板装到图1.6所示的机器人上，进行评估实验。
图1.5 制作的定位伺服控制板T370POS
图1.6 实际安装T370POS：高2m 的HAJIME 机器人33号