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永磁同步電機無位置感測器控制(精)/電機工程經典書系

  • 作者：(英)諸自強//吳溪蒙|責編:李小平|譯者:(英)諸自強//吳溪蒙//沈建新//詹瀚林//戴衛力等
  • 出版社：機械工業
  • ISBN：9787111767602
  • 出版日期：2025/01/01
  • 裝幀：精裝
  • 頁數：334
人民幣：RMB 199 元      售價：元
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內容大鋼
    本書系統地總結了永磁同步電機無位置感測器控制技術的基本原理和最新進展，重點介紹了近30年來該領域全球和作者及其研究團隊的研究成果，詳細討論了該領域的許多前沿問題和挑戰及其解決方案，並提供了大量的工程應用成功實例。
    本書由永磁同步電機無位置感測器控制技術領域的國際著名專家諸自強教授等編寫。主要內容包括：永磁同步電機的基本原理和無刷交、直流驅動控制；單三相、雙三相、開繞組電機；基於現代控制理論的無位置感測器方法，包括模型參考自適應、滑模觀測器、擴展卡爾曼濾波器及模型預測控制；非凸極電機的磁鏈法和反電動勢法，以及凸極電機的有效磁鏈法和擴展反電動勢法；在不同坐標參考系下，根據電流或電壓響應的脈振與旋轉高頻正弦和方波信號注入方法，以及注入信號的幅值和頻率選擇；基於檢測反電動勢波形過零點或3次諧波的無位置感測器控制技術；轉子初始位置檢測；轉子極性判斷；基頻和高頻模型中的寄生效應對位置估計的影響及其補償方案，包括交叉耦合磁飽和、負載效應、電機凸極特性和多重凸極性、逆變器非線性、參數不匹配、參數不對稱、信號處理誤差等。
    對於從事電機及其驅動控制的研究人員，以及從事電動汽車、風力發電機、家用電器和工業自動化的研究人員來說，本書是一本不可多得的佳作。針對永磁同步電機無位置感測器控制技術領域的基本原理、實例、挑戰及其實際解決方案，本書是目前最全面、最系統、最深入淺出的一本參考書。
作者介紹
(英)諸自強//吳溪蒙|責編:李小平|譯者:(英)諸自強//吳溪蒙//沈建新//詹瀚林//戴衛力等
目錄
中文版序
原著前言
原著作者
符號表
縮寫
第1章  概述
  1.1  引言
  1.2  永磁電機
    1.2.1  拓撲結構
    1.2.2  驅動系統
  1.3  永磁無刷交流電機（永磁同步電機）驅動的基本原理
    1.3.1  數學模型
    1.3.2  控制策略
  1.4  永磁無刷直流電機驅動的基本原理
    1.4.1  數學模型
    1.4.2  控制策略
  1.5  永磁無刷直流電機與永磁無刷交流電機驅動的比較
    1.5.1  方波反電動勢電機
    1.5.2  正弦波反電動勢電機
  1.6  無位置感測器控制技術及其應用
    1.6.1  分類
    1.6.2  應用
  1.7  本書範圍
  參考文獻
第2章  基於基波模型的無位置感測器控制
  2.1  引言
  2.2  磁鏈法
    2.2.1  用於非凸極永磁同步電機的磁鏈法
    2.2.2  用於凸極永磁同步電機的有效磁鏈法
  2.3  反電動勢法
    2.3.1  用於非凸極永磁同步電機的反電動勢法
    2.3.2  用於凸極永磁同步電機的擴展反電動勢法
  2.4  方法比較
    2.4.1  反電動勢法和磁鏈法
    2.4.2  擴展反電動勢法和有效磁鏈法
  2.5  位置觀測器
    2.5.1  反正切函數法
    2.5.2  鎖相環
    2.5.3  簡化擴展卡爾曼濾波器
    2.5.4  模擬結果
  2.6  總結
  參考文獻
第3章  基於基波模型的無位置感測器控制——常見問題與解決方案
  3.1  引言
  3.2  積分和濾波
    3.2.1  初值
    3.2.2  漂移
    3.2.3  延遲
  3.3  反電動勢及電流諧波
    3.3.1  反電動勢諧波的影響

    3.3.2  電流諧波的影響
  3.4  交叉飽和
    3.4.1  對位置估計的影響
    3.4.2  考慮交叉飽和的無位置感測器控制
  3.5  參數不匹配
    3.5.1  對位置估計的影響
    3.5.2  參數不匹配下的位置校正方法
  3.6  參數不對稱
    3.6.1  不對稱數學建模
    3.6.2  對位置估計的影響
    3.6.3  諧波的抑制策略
  3.7  適用於低速位置估計的電壓和電流模型
    3.7.1  基於反電動勢模型的無位置感測器控制
    3.7.2  基於磁鏈的無位置感測器控制
  3.8  總結
  參考文獻
第4章  基於凸極的無位置感測器控制
  4.1  引言
  4.2  永磁電機高頻模型
    4.2.1  同步旋轉坐標系
    4.2.2  估計同步旋轉坐標系
    4.2.3  靜止坐標系
  4.3  基於估計同步旋轉坐標系的高頻信號注入
    4.3.1  脈振正弦信號
    4.3.2  脈振方波信號
  4.4  基於靜止坐標系的高頻信號注入
    4.4.1  旋轉正弦信號注入
    4.4.2  脈振正弦信號
    4.4.3  脈振方波信號
  4.5  位置觀測器
    4.5.1  基本結構
    4.5.2  低通濾波器的影響
    4.5.3  誤差收斂分析
  4.6  其他方法
    4.6.1  瞬時電壓矢量注入法
    4.6.2  PWM激勵法
  4.7  總結
  參考文獻
第5章  基於凸極的無位置感測器控制——常見問題與解決方案
  5.1  引言
  5.2  交叉飽和
    5.2.1  對位置估計的影響
    5.2.2  補償策略
  5.3  電機凸極特性和負載效應
    5.3.1  電機凸極特性
    5.3.2  電機凸極圓
  5.4  多重凸極效應
  5.5  參數不對稱
    5.5.1  基於電感不對稱的高頻模型
    5.5.2  電感不對稱導致的位置誤差抑制

    5.5.3  實驗結果
  5.6  逆變器非線性效應
    5.6.1  產生機理
    5.6.2  高頻電壓畸變
    5.6.3  高頻電流畸變
    5.6.4  補償策略
  5.7  信號處理延遲
  5.8  注入電壓幅值與頻率的選取
    5.8.1  A/D轉換量化誤差
    5.8.2  無位置感測器控制安全工作區
    5.8.3  實驗結果
    5.8.4  無位置感測器控制效果
    5.8.5  偽隨機信號注入選取
  5.9  高低速切換策略
  5.10  總結
  參考文獻
第6章  基於零序電壓凸極追蹤的無位置感測器控制
  6.1  引言
  6.2  旋轉正弦信號注入
    6.2.1  零序電壓模型
    6.2.2  信號解耦
  6.3  傳統脈振正弦信號注入
  6.4  反向旋轉脈振正弦信號注入
    6.4.1  反向旋轉信號注入
    6.4.2  信號解耦
    6.4.3  交叉飽和效應
    6.4.4  實驗結果
  6.5  傳統脈振方波信號注入
  6.6  反向旋轉脈振方波信號注入
    6.6.1  反向旋轉信號注入
    6.6.2  信號解耦
    6.6.3  交叉飽和效應
    6.6.4  實驗結果
  6.7  總結
  參考文獻
第7章  雙三相永磁同步電機與開繞組永磁同步電機無位置感測器控制
  7.1  引言
  7.2  雙三相永磁同步電機
    7.2.1  數學模型
    7.2.2  基於電流響應的高頻注入無位置感測器控制
    7.2.3  基於電壓響應的高頻注入無位置感測器控制
    7.2.4  基於基波模型的無位置感測器控制
    7.2.5  基於3次諧波反電動勢的無位置感測器控制
  7.3  開繞組永磁同步電機
    7.3.1  數學模型
    7.3.2  基於相移的開繞組永磁同步電機SVPWM
    7.3.3  基於零序電流的無位置感測器控制策略
    7.3.4  基於零序電壓的非參數化無位置感測器控制策略
  7.4  總結
  參考文獻

第8章  轉子極性判斷
  8.1  引言
  8.2  雙電壓脈衝注入法
  8.3  d軸電流注入法
    8.3.1  高頻電流響應
    8.3.2  高頻零序電壓響應
  8.42  次諧波法
    8.4.1  數學模型
    8.4.2  高頻電流響應
    8.4.3  高頻零序電壓響應
    8.4.4  實驗結果
  8.5  總結
  參考文獻
第9章  轉子初始位置估計
  9.1  引言
  9.2  磁飽和效應
  9.3  基於三相電流檢測的電壓脈衝注入法
    9.3.1  脈衝激勵策略
    9.3.2  電流響應模型
    9.3.3  初始位置估計
  9.4  改進的基於三相電流檢測的電壓脈衝注入法
    9.4.1  三相電流響應的利用
    9.4.2  脈衝注入序列
    9.4.3  邊界檢測策略
    9.4.4  實驗結果
  9.5  基於直流母線電壓的脈衝注入方法
    9.5.1  直流母線電壓波動的利用
    9.5.2  脈衝注入
    9.5.3  實驗結果
  9.6  電壓脈衝的選取
    9.6.1  持續時間的選取
    9.6.2  幅值的選取
    9.6.3  實驗結果
  9.7  高頻信號注入法
    9.7.1  三相高頻電流幅值
    9.7.2  扇區檢測
    9.7.3  實驗結果
  9.8  總結
  參考文獻
第10章  永磁無刷直流電機的過零點檢測法無位置感測器控制
  10.1  引言
  10.2  過零點檢測原理
    10.2.1  數學模型
    10.2.2  典型電流波形
    10.2.3  永磁無刷直流電機的無位置感測器控制
  10.3  基於PWM的過零點檢測
    10.3.1  PWM方法
    10.3.2  反電動勢的測量
  10.4  過零點偏差及解決方案
    10.4.1  電機參數不對稱引起的水平偏差

    10.4.2  RVD電阻容差引起的垂直偏差
    10.4.3  自適應閾值校正策略
    10.4.4  實驗結果
  10.5  續流角
    10.5.1  PWM方法
    10.5.2  無位置感測器控制安全工作區
    10.5.3  電阻和電感
    10.5.4  直流母線電壓
    10.5.5  PWM占空比
  10.6  電機設計的影響
  10.7  總結
  參考文獻
第11章  基於3次諧波反電動勢的無位置感測器控制
  11.1  引言
  11.2  檢測方法
    11.2.1  3次諧波反電動勢
    11.2.2  虛擬3次諧波反電動勢
  11.3  永磁無刷直流電機控制
    11.3.1  無PWM
    11.3.2  有PWM
  11.4  永磁無刷交流電機（永磁同步電機）控制
    11.4.1  基於積分法的轉子位置估計方法
    11.4.2  基於過零點校正的轉子位置估計方法
    11.4.3  基於連續信號的轉子位置估計方法
    11.4.4  實驗結果
  11.5  雙三相永磁同步電機的位置估計
    11.5.1  基於3次諧波磁鏈的位置估計
    11.5.2  基於3次諧波反電動勢的位置估計
    11.5.3  實驗結果
  11.6  3次諧波反電動勢檢測法的常見問題
    11.6.1  中性線的要求
    11.6.2  3次諧波反電動勢的缺失
    11.6.3  轉子凸極性
    11.6.4  三相不平衡
  11.7  虛擬3次諧波反電動勢檢測法的常見問題
    11.7.1  參數不對稱下的過零點檢測
    11.7.2  參數不對稱下的換向誤差
    11.7.3  換向誤差的相位補償
    11.7.4  實驗結果
  11.8  總結
  參考文獻
第12章  現代控制理論的應用
  12.1  引言
  12.2  模型參考自適應系統
    12.2.1  基本原理
    12.2.2  基於電流模型的觀測器
    12.2.3  基於電壓模型的觀測器
    12.2.4  簡化電壓模型觀測器
  12.3  滑模觀測器
    12.3.1  基本原理

    12.3.2  傳統滑模觀測器
    12.3.3  抖動問題及解決方案
  12.4  擴展卡爾曼濾波器
    12.4.1  基本原理
    12.4.2  永磁同步電機的簡化模型
    12.4.3  全階擴展卡爾曼濾波器
    12.4.4  降階擴展卡爾曼濾波器
    12.4.5  參數調節
  12.5  模型預測控制
    12.5.1  電流預測控制
    12.5.2  基於無差拍求解的電流預測控制
    12.5.3  高頻注入無位置感測器控制
  12.6  總結
  參考文獻
附錄
  附錄A  轉速估計
    A.1  基於轉子位置的轉速估計
    A.2  基於電機模型的轉速估計
    A.3  混合轉速估計
    參考文獻
  附錄B  樣機與實驗平台
    B.1  永磁無刷交流電機驅動系統
    B.2  永磁無刷直流電機驅動系統

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