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绪论1

0.1 交流电动机控制技术的发展1

0.1.1 直流电动机控制技术存在的问题1

0.1.2 交流电动机控制技术的发展概况2

0.1.3 交流电动机控制技术的发展动向6

0.2 交流电动机控制系统的类型9

0.2.1 同步电动机控制系统的基本类型10

0.2.2 异步电动机控制系统的基本类型11

0.3 交流电动机的控制方法和应用领域11

0.3.1 交流电动机的控制方法11

0.3.2 交流电动机控制技术的应用领域12

第1章 基于稳态数学模型的异步电动机调压调速控制技术13

1.1 异步电动机晶闸管调压调速控制原理13

1.2 异步电动机调压调速的机械特性14

1.3 异步电动机调压调速的功率损耗15

1.4 异步电动机PWM调压调速控制系统16

1.5 闭环控制的异步电动机调压调速控制系统分析18

1.5.1 闭环控制的异步电动机调压调速控制系统静态分析18

1.5.2 闭环控制的异步电动机调压调速控制系统动态分析19

第2章 基于稳态数学模型的异步电动机变压变频调速控制技术22

2.1 基于异步电动机稳态数学模型的变压变频调速控制方式22

2.1.1 电压-频率协调控制方式22

2.1.2 转差频率控制方式26

2.2 电力电子变频调速装置及其电源特性29

2.3 电压源型转速开环恒压频比控制的异步电动机变压变频调速控制系统32

2.4 电流源型转速开环恒压频比控制的异步电动机变压变频调速控制系统35

2.5 异步电动机转速闭环转差频率控制的变压变频调速控制系统37

2.5.1 电流源型转差频率控制的异步电动机变压变频调速控制系统37

2.5.2 电压源型转差频率控制的异步电动机变压变频调速控制系统38

第3章 基于动态数学模型的异步电动机矢量控制技术40

3.1 矢量控制的基本概念40

3.1.1 直流电动机和异步电动机的电磁转矩40

3.1.2 矢量控制的基本思想42

3.2 异步电动机在不同坐标系上的数学模型44

3.2.1 交流电动机的坐标系与空间矢量的概念44

3.2.2 异步电动机在静止坐标系上的数学模型46

3.2.3 坐标变换及变换矩阵51

3.2.4 异步电动机在两相静止坐标系上的数学模型61

3.2.5 异步电动机在任意两相旋转坐标系上的数学模型66

3.2.6 异步电动机在两相同步旋转坐标系上的数学模型68

3.2.7 异步电动机在两相坐标系上的状态方程68

3.3 磁场定向和矢量控制的基本控制结构70

3.3.1 转子磁场定向的异步电动机矢量控制系统71

3.3.2 异步电动机的其他两种磁场定向方法73

3.4 转子磁链观测器76

3.4.1 计算转子磁链的电流模型法76

3.4.2 计算转子磁链的电压模型法78

3.5 异步电动机矢量控制系统78

3.5.1 具有转矩内环的转速、磁链闭环异步电动机直接矢量控制系统79

3.5.2 转差型异步电动机间接矢量控制系统81

3.5.3 无速度传感器矢量控制系统83

3.6 具有双PWM变换器的矢量控制系统86

3.7 抗负载扰动调速控制系统87

3.8 交流电动机矢量控制系统仿真研究方法89

第4章 异步电动机直接转矩控制技术93

4.1 异步电动机直接转矩控制原理93

4.1.1 异步电动机定子轴系的数学模型93

4.1.2 异步电动机定子磁链和电磁转矩控制原理95

4.2 异步电动机磁链直接自控制直接转矩控制（DSC）系统102

4.2.1 异步电动机直接自控制直接转矩控制（DSC）系统的基本结构102

4.2.2 在低速范围内DSC系统的转矩控制与调节方法110

4.2.3 在弱磁范围内DSC系统的转矩控制及恒功率调节116

4.3 异步电动机磁链闭环直接转矩控制（DTC）系统120

4.4 无速度传感器直接转矩控制系统123

4.5 直接转矩控制仿真研究128

第5章 异步电动机定子磁链轨迹控制技术133

5.1 异步电动机定子磁链轨迹控制方法提出的背景133

5.2 同步对称优化PWM的应用136

5.3 定子磁链轨迹控制原理137

5.4 SFTC的闭环调速系统141

5.5 SFTC与常规矢量控制及直接转矩控制的比较146

第6章 绕线转子异步电动机的串级调速和双馈调速控制技术147

6.1 串级调速和双馈调速的基本原理147

6.1.1 绕线转子异步电动机双馈调速的基本原理147

6.1.2 绕线转子异步电动机串级调速的基本原理155

6.2 双馈调速系统和串级调速系统的稳态特性157

6.2.1 双馈调速系统的稳态特性157

6.2.2 串级调速系统的稳态特性162

6.3 双馈调速和串级调速的闭环控制系统178

6.3.1 双馈调速的简单闭环控制系统178

6.3.2 串级调速的闭环控制系统179

6.4 绕线转子异步电动机双馈矢量控制系统183

6.4.1 绕线转子异步电动机双馈调速系统183

6.4.2 绕线转子异步电动机双馈矢量控制系统184

第7章 普通同步电动机变压变频调速控制技术189

7.1 同步电动机变压变频调速的特点及基本类型189

7.2 同步电动机变压变频调速系统主电路晶闸管换流关断机理及其方法191

7.2.1 同步电动机交-直-交型变压变频调速系统逆变器中晶闸管的换流机理191

7.2.2 交-交变频同步电动机调速系统主电路晶闸管的换流机理194

7.3 他控变频同步电动机调速系统197

7.3.1 转速开环恒压频比控制的同步电动机调速系统197

7.3.2 交-直-交型他控变频同步电动机调速系统197

7.4 自控式变频同步电动机（无换向器电动机）的调速系统198

7.4.1 自控变频同步电动机（无换向器电动机）的调速原理及特性199

7.4.2 自控变频同步电动机调速系统205

7.5 按气隙磁场定向的普通三相同步电动机矢量控制系统209

7.5.1 普通三相同步电动机的多变量数学模型209

7.5.2 按气隙磁场定向的普通三相同步电动机交-直-交变频矢量控制系统211

第8章 正弦波永磁同步电动机（永磁同步电动机）的控制技术216

8.1 永磁同步电动机的转子结构及物理模型216

8.1.1 永磁同步电动机的转子结构216

8.1.2 永磁同步电动机的物理模型217

8.2 永磁同步电动机的数学模型218

8.2.1 面装式三相永磁同步电动机的数学模型218

8.2.2 插入式三相永磁同步电动机的数学模型222

8.3 永磁同步电动机矢量控制系统227

8.3.1 面装式三相永磁同步电动机矢量控制系统227

8.3.2 插入式三相永磁同步电动机矢量控制系统233

8.4 永磁同步电动机的弱磁控制及定子电流的最优控制235

8.4.1 弱磁控制235

8.4.2 定子电流的最优控制238

8.5 谐波转矩及其抑制方法241

8.5.1 谐波转矩241

8.5.2 谐波转矩的削弱方法245

8.6 三相永磁同步电动机直接转矩控制技术247

8.6.1 转矩控制原理247

8.6.2 滞环比较控制及其控制系统248

8.6.3 磁链和转矩估计250

8.6.4 转矩控制及最优控制251

8.7 永磁同步电动机转子位置检测252

第9章 梯形波永磁同步电动机（无刷直流电动机）的控制技术255

9.1 无刷直流电动机的基本组成255

9.1.1 永磁梯形波同步电动机——无刷直流电动机本体255

9.1.2 电力电子逆变器及其工作方式257

9.1.3 转子位置传感器259

9.2 无刷直流电动机的工作原理263

9.2.1 基本工作原理263

9.2.2 无刷直流电动机的换向原理265

9.3 无刷直流电动机与永磁同步电动机的比较269

9.3.1 无刷直流电动机与永磁同步电动机的转矩产生原理比较270

9.3.2 无刷直流电动机与永磁同步电动机的结构和性能比较272

9.3.3 结论276

9.4 无刷直流电动机的运行控制特性276

9.4.1 无刷直流电动机的正反转运行276

9.4.2 调速和起动控制277

9.4.3 制动运行的控制278

9.5 无刷直流电动机调速系统281

9.5.1 梯形波永磁同步电动机的动态数学模型281

9.5.2 梯形波永磁同步电动机调速系统283

9.5.3 双重绕组无刷直流电动机及其控制284

9.5.4 双通道的无刷直流电动机调速系统287

9.5.5 双通道的无刷直流电动机调速系统容错控制289

9.6 无刷直流电动机无位置传感器控制291

9.6.1 反电动势检测法292

9.6.2 3次谐波反电动势检测法295

9.6.3 定子电感法298

9.6.4 G（θ）函数法298

9.6.5 扩展卡尔曼滤波法299

9.6.6 状态观测器法300

9.6.7 利用微控制器和数字信号处理器的无传感器控制300

第10章 交流电动机的先进控制技术304

10.1 交流电动机变压变频系统的新型控制策略综述304

10.2 交流电动机的逆系统控制方法308

10.2.1 逆系统控制方法的理论基础309

10.2.2 交流电动机动态模型的可逆性及其逆系统310

10.2.3 闭环控制器的设计312

10.3 内模控制技术在异步电动机调速领域内的应用314

10.3.1 内模控制的基本原理和特点314

10.3.2 定子电流的内模解耦控制316

10.3.3 二自由度内模控制策略317

10.3.4 异步电动机调速系统的二自由度内模控制方法319

10.4 具有参数自校正功能的转差型矢量控制系统321

10.5 智能控制方法在异步电动机调速系统中的应用323

10.5.1 异步电动机的神经网络模型参考自适应控制方法323

10.5.2 异步电动机模糊控制方法325

10.5.3 异步电动机的自适应模糊神经网络控制方法330

参考文献333