商品详情
| 商品基本信息 | |
| 商品名称： | 永磁无刷电机及其驱动技术 |
| 作者： | （美）R. Krishnan |
| 市场价： | 118.00 |
| ISBN号： | 9787111400547 |
| 出版社： | 机械工业出版社 |
| 目录 | |
| 译者序 前言 致谢 作者简介 符号表 第一部分永磁材料、永磁电机、逆变器及其控制的基本知识 第1章永磁材料与永磁电机2 1．1永磁材料2 1．1．1退磁曲线3 1．1．2工作点和气隙线5 1．1．3磁能积7 1．1．4永磁体存储的能量8 1．1．5永磁体体积9 1．1．6外加磁场的影响9 1．1．6．1解析法10 1．1．6．2图解法12 1．2永磁体的布置方式16 1．3永磁体的充磁方式17 1．3．1径向和平行充磁17 1．3．2Halbach阵列18 1．4永磁交流电机23 1．4．1电机结构23 1．4．2永磁转子结构25 1．4．2．1表贴式永磁同步电机25 1．4．2．2表面嵌入式永磁同步电机26 1．4．2．3内置式永磁同步电机26 1．4．2．4异步起动永磁同步电机28 1．4．3混合励磁电机29 1．4．3．1磁通反向永磁同步电机30 1．4．3．2开关磁链电机32 1．4．3．3永磁开关磁阻电机或双凸极永磁电机33 1．4．4集中绕组永磁同步电机35 1．4．5永磁同步电机的分类36 1．5同步电机的基本理论39 1．5．1工作原理39 1．5．2单匝线圈的磁动势39 1．5．3正弦磁动势分布40 1．5．3．1同心绕组40 1．5．3．2分布绕组41 1．5．4感应电动势42 1．5．4．1绕组的分布因数44 1．5．4．2绕组的节距因数45 1．5．4．3绕组的斜槽因数47 1．5．4．4绕组因数48 1．5．5绕组形式48 1．5．5．1单层绕组48 1．5．5．2双层绕组49 1．5．6旋转磁场50 1．5．6．1正弦磁动势分布51 1．5．6．2方波磁动势分布54 1．6同步电机的基本关系54 1．6．1有效气隙55 1．6．2永磁体对感应电动势的作用56 1．6．3电磁功率和电磁转矩57 1．6．4电磁转矩的基本表达式58 1．6．5电机输出方程59 1．6．6永磁体的面电流等效61 1．6．7定子电流阈值62 1．6．8电感63 1．6．8．1每相自感65 1．6．8．2励磁电感65 1．6．8．3同步电感66 1．6．8．4直、交轴电感66 1．6．9定子励磁对气隙磁通密度的影响67 1．7铁心损耗69 1．7．1定子铁心损耗69 1．7．2涡流损耗71 1．7．2．1齿部涡流损耗72 1．7．2．2轭部涡流损耗74 1．7．3齿部和轭部的磁通密度幅值75 1．7．4磁滞损耗76 1．7．5电机中铁心损耗的测量77 1．8电阻损耗78 1．9电机的初步设计79 1．10齿槽转矩80 1．10．1齿槽转矩成因及幅值80 1．10．2齿槽转矩的基本理论81 1．10．3分析和计算83 1．10．4影响齿槽转矩的因素83 1．10．5削弱方法84 1．10．5．1斜槽84 1．10．5．2改变永磁体宽度86 1．10．5．3改变槽宽86 1．10．5．4采用不同的极弧系数86 1．10．5．5齿顶开辅助槽86 1．11永磁同步电机基于磁通路径的分类87 1．12振动与噪声93 参考文献94 第2章逆变器及其控制导论105 2．1功率器件106 2．1．1功率器件与开关电源106 2．1．1．1电力二极管106 2．1．1．2MOSFET107 2．1．1．3绝缘栅双极型晶体管108 2．1．2功率器件的开关109 2．1．3器件损耗111 2．1．3．1通态损耗111 2．1．3．2开关损耗112 2．2 直流输入电源114 2．3 直流到交流的功率变换118 2．3．1单相半波逆变器119 2．3．2单相全波逆变器121 2．3．3三相逆变器123 2．4有功功率127 2．5无功功率127 2．6逆变器控制的必要性128 2．7脉冲宽度调制技术129 2．8滞环电流控制137 2．9空间矢量调制技术140 2．9．1逆变器的开关状态141 2．9．2空间矢量调制的原理142 2．9．3空间矢量调制的实现150 2．9．4空间矢量调制的开关纹波151 2．10逆变器的开关延时157 2．11输入功率因数校正电路167 2．11．1单相功率因数校正电路167 2．11．2三相功率因数校正电路168 2．12四象限运行170 2．13变换器的要求172 参考文献173 第二部分永磁同步电机及其控制 第3章永磁同步电机的动态模型182 3．1两相永磁同步电机的实时模型183 3．2静止坐标系到转子参考坐标系的变换187 3．3三相坐标系到两相坐标系的变换191 3．4零序电感的推导193 3．5功率等效194 3．6电磁转矩195 3．7稳态转矩特性196 3．8磁链模型202 3．9等效电路203 3．10归一化模型205 3．11动态仿真207 3．12永磁同步电机的小信号方程213 3．13永磁同步电机的控制特性214 3．14时间响应的计算216 3．15空间相量模型219 3．15．1原理219 3．15．2模型的推导220 参考文献225 第4章永磁同步电机的控制策略227 4．1矢量控制227 4．2矢量控制的推导228 4．2．1电磁转矩229 4．2．2定子参考坐标系下d轴与q轴电流230 4．2．3共磁链230 4．2．4转矩角在电机运行中的作用231 4．2．5关键的结论231 4．3驱动系统原理图231 4．3．1转矩控制型驱动系统231 4．3．2转矩控制型驱动系统的仿真及结果234 4．3．3速度控制型驱动系统239 4．3．3．1共磁链的控制原则241 4．3．3．2弱磁区域的转矩控制原则241 4．3．4速度控制型驱动系统的仿真及结果242 4．4控制策略250 4．4．1恒转矩角（δ=90°）控制251 4．4．2单位功率因数控制254 4．4．3恒共磁链控制256 4．4．4气隙磁通与电流相量角控制258 4．4．5单位电流最优转矩控制261 4．4．6恒功率损耗控制264 4．4．7最大效率控制268 参考文献270 第5章弱磁控制273 5．1最大转速274 5．2弱磁算法275 5．2．1间接控制策略276 5．2．2恒转矩模式控制器277 5．2．3弱磁控制器279 5．2．4系统性能279 5．3直接弱磁283 5．3．1最大容许转矩限制284 5．3．2转速控制方案285 5．3．3实施策略285 5．3．4系统性能287 5．4参数敏感性288 5．4．1定子绕组电阻变化288 5．4．2转子磁链变化289 5．4．3q轴电感变化289 5．5无模型（参数不敏感）弱磁方法290 5．6永磁同步电机的六步电压和恒反电动势控制策略291 5．6．1恒反电动势控制策略292 5．6．1．1基本原理293 5．6．1．2弱磁区域内的最大电流293 5．6．1．3运行边界294 5．6．1．4弱磁区域内的最大转速294 5．6．2六步电压控制策略294 5．6．2．1基本原理分析295 5．6．2．2SSV模式下的稳态电流296 5．6．2．3SSV控制策略的运行边界296 5．6．2．4比较297 5．7直接稳态评价298 5．7．1输入电压299 5．7．2状态空间形式的电机方程301 5．7．3边界匹配条件及方程解302 5．7．4MATLAB程序304 5.8表面式与内置式永磁同步电机的弱磁控制306 参考文献311 第6章电流和转速控制器的设计314 6.1电流控制器314 6.1.1基于转子参考坐标系的电流控制器316 6.1.2基于定子参考坐标系的电流控制器316 6.1.3最小拍电流控制器318 6.1.3.1最小拍控制器318 6.1.3.2最小拍预测控制器320 6.1.3.3改进的最小拍预测控制器321 6.2转速控制器322 6.2.1原理框图的推导322 6.2.2简化的电流环传递函数324 6.2.3转速控制器325 参考文献329 第7章参数敏感性及补偿332 7.1引言332 7.1.1转矩与其参考值之比332 7.1.2共磁链与其参考值之比333 7.2基于电磁功率反馈控制的参数补偿335 7.2.1补偿算法336 7.2.2性能仿真337 7.3基于无功功率反馈控制的参数补偿341 7.3.1无功功率反馈补偿策略的原理342 7.3.2驱动器的原理343 7.3.3仿真结果343 7.3.4与电磁功率反馈控制的比较346 参考文献347 第8章转子位置估算及无位置传感器控制348 8.1电流模型自适应策略348 8.2外加信号注入法352 8.2.1旋转电压相量注入策略352 8.2.2在旋转的q轴上注入磁链354 8.2.2.1算法355 8.2.2.2解调358 8.2.2.3观测器359 8.2.2.4实施359 8.2.2.5策略的优缺点360 8.2.3交流电压相量注入法361 8.2.3.1无传感器算法362 8.2.3.2实施364 8.3基于电流模型的注入策略367 8.4基于PWM载波成分的位置估算367 8.4.1谐波电压和电流矢量368 8.4.2转子位置估算368 8.4.3性能368 参考文献369 第三部分永磁无刷直流电机及其控制 第9章永磁无刷直流电机374 9.1永磁无刷直流电机的数学模型374 9.2归一化的系统方程377 9.3永磁无刷直流电机驱动系统框图378 9.4动态模拟379 参考文献391 第10章换相转矩脉动和相位超前394 10.1换相转矩脉动394 10.2相位超前398 10.3动态模型399 参考文献410 第11章永磁无刷直流电机的半波驱动411 11.1分裂式电源变换器拓扑结构411 11.1.1永磁无刷直流电机在分裂式电源变换器下的运行412 11.1.2变换器的工作模式413 11.1.3采用分裂式电源变换器拓扑的永磁无刷直流电机驱动器的优缺点414 11.1.4永磁无刷直流电机的设计要点415 11.1.5电机电感对动态性能的影响417 11.1.6绕组连接418 11.1.7驱动系统描述418 11.1.8永磁无刷直流电机驱动系统的建模、仿真和分析418 11.1.8.1永磁无刷直流电机在不同变换器模式下的建模418 11.1.8.2转速控制器的建模419 11.1.8.3控制电路420 11.1.8.4电流环的建模421 11.1.8.5仿真与分析421 11.1.8.6电流换相角422 11.1.8.7半桥整流和全桥整流永磁无刷直流电机驱动器的比较423 11.2C-dump变换器拓扑结构424 11.2.1基于C-dump变换器的永磁无刷直流电机驱动系统的运行原理425 11.2.1.1电动运行425 11.2.1.2再生制动运行425 11.2.2C-dump变换器的永磁无刷直流电机驱动系统分析426 11.2.2.1最大转速426 11.2.2.2反向峰值电流 427 11.2.2.3储能电容 427 11.2.2.4能量释放斩波器427 11.2.3与基于全波逆变器控制的永磁无刷直流电机驱动系统的比较428 11.2.4建模、仿真及动态性能429 11.2.4.1建模429 11.2.4.2系统性能430 11.3可变直流母线变换器拓扑结构431 11.3.1工作原理431 11.3.2电动运行432 11.3.3系统性能433 11.3.3.1转矩驱动器特性433 11.3.3.2速度控制型驱动器性能434 11.3.4优缺点435 11.4前端buck-boost可变电压变换器拓扑结构436 11.4.1变换器电路436 11.4.2永磁无刷直流电机驱动系统的运行模式和建模437 11.4.3优缺点438 11.4.4与全桥逆变驱动的比较440 11.4.5前端buck-boost电路电感和输出电容的设计441 11.4.6控制策略及性能441 11.4.6.1策略Ⅰ——电压开环控制441 11.4.6.2策略Ⅱ——电压闭环控制443 11.4.6.3策略Ⅲ——直接相电流控制445 参考文献446 第12章电流和转速控制器的设计447 12.1电机和负载的传递函数447 12.2逆变器的传递函数449 12.3电流和转速控制器的传递函数449 12.4电流反馈450 12.5转速反馈450 12.6控制器的设计450 12.6.1电流控制器450 12.6.2电流内环的一阶近似452 12.6.3转速控制器453 参考文献456 第13章永磁无刷直流电机驱动的无传感器控制458 13.1电流检测458 13.2位置估计459 参考文献461 第14章特殊问题463 14.1转矩平滑463 14.2永磁无刷直流电机驱动的参数敏感性463 14.3故障和诊断464 14.4振动和噪声464 参考文献465 |
| 内容简介 | |
| 本书共分14章，全面阐述了现代永磁交流电机系统的设计及驱动控制思想。本书从永磁材料的基本特性讲起，详细介绍了永磁交流电机的常规结构和近年来兴起的特殊结构及其设计分析方法；对正弦波永磁同步电机和方波无刷直流电机的驱动控制策略都进行了详尽描述，总结了功率器件的开关特性和损耗，整流器及逆变器的拓扑；并且从控制器的成本和可靠性的角度给予了具体设计指导。 本书构思继承了国外高水平著作的一贯特色，内容由浅入深，理论翔实，分析透彻，并且引用大量高水平参考文献，能够最大程度地反映近20年国际上永磁交流电机的发展和最新成果。 本书适宜于从事电机及其控制、电力电子技术和机电一体化的工程技术人员阅读，也可作为大专院校相关教师、研究生和高年级本科学生的参考书。 |
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