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绪论1

0.1 引言1

0.2 永磁同步电机发展现状2

0.2.1 永磁同步电机概念2

0.2.2 永磁同步电机发展历程3

0.2.3 永磁同步电机分类3

0.2.4 永磁同步电机特点4

0.3 永磁同步电机控制技术发展状况4

0.3.1 核心器件技术发展5

0.3.2 位置与速度检测技术发展6

0.3.3 永磁同步电机控制策略7

0.4 永磁同步电机控制系统控制算法研究现状综述8

0.4.1 PI控制9

0.4.2 滑模变结构控制10

0.4.3 自适应控制11

0.4.4 模糊控制11

0.4.5 神经网络控制12

0.4.6 容错控制12

0.5 永磁同步电机多电平控制技术发展状况13

0.5.1 用于高压大容量交流调速的三电平逆变器典型拓扑14

0.5.2 高性能多电平交流调速技术16

第1章 PMSM构成原理18

1.1 永磁同步电动机的分类和转子结构18

1.2 永磁同步电动机物理模型19

1.3 永磁同步电机数学模型23

第2章 PMSM两电平矢量控制25

2.1 面装式三相永磁同步电动机矢量方程25

2.1.1 定子磁链和电压矢量方程25

2.1.2 电磁转矩矢量方程28

2.2 面装式三相永磁同步电动机矢量控制30

2.2.1 基于转子磁场的转矩控制30

2.2.2 弱磁31

2.2.3 坐标变换和矢量变换33

2.3 电压空间矢量控制（SVPWM）34

2.3.1 空间矢量的定义35

2.3.2 SVPWM的原理36

2.3.3 SVPWM的合成39

2.3.4 SVPWM的扇区判断40

2.4 矢量控制系统仿真41

2.4.1 基于Matlab的SVPWM仿真42

2.4.2 调节器设计46

第3章 PMSM两电平直接转矩控制55

3.1 PMSM两电平直接转矩控制的原理55

3.1.1 直接转矩控制的基本原理55

3.1.2 面装式PMSM转矩生成与控制56

3.1.3 滞环比较控制与控制系统59

3.1.4 磁链和转矩估计61

3.1.5 转矩和磁链滞环控制原理63

3.1.6 逆变器开关状态和电压空间矢量实现原理64

3.1.7 定子磁链分区表和开关表的实现原理66

3.2 PMSM直接转矩控制系统各模块仿真模型68

3.2.1 三相-两相变换模块68

3.2.2 转矩和磁链观测模块69

3.2.3 扇区选择模型70

3.2.4 滞环比较模块70

3.2.5 开关表实现模块71

3.3 PMSM直接转矩控制系统仿真74

第4章 PMSM三电平矢量控制78

4.1 多电平逆变器的发展及优点78

4.2 PMSM三电平矢量控制的原理80

4.2.1 二极管钳位式三电平逆变器拓扑结构分析80

4.2.2 三电平逆变器开关状态分析83

4.2.3 三电平逆变器控制技术84

4.3 三电平逆变器中点电位平衡的分析91

4.3.1 中点电位不平衡的原因92

4.3.2 三电平逆变器中点电压波动分析92

4.4 PMSM三电平矢量控制仿真95

4.4.1 PMSM三电平逆变器SVPWM调制的Matlab仿真95

4.4.2 系统仿真99

第5章 PMSM三电平直接转矩控制103

5.1 直接转矩控制的基本原理103

5.2 三电平逆变器直接转矩控制的主要问题及虚拟矢量控制方法104

5.2.1 三电平逆变器直接转矩控制的主要问题104

5.2.2 三电平直接转矩控制中的电压矢量选择105

5.2.3 三电平逆变器虚拟合成矢量的直接转矩控制106

5.3 PMSM三电平直接转矩仿真109

5.3.1 传统两电平Bang-bang控制仿真波形109

5.3.2 永磁同步电机两电平SVPWM直接转矩控制仿真111

5.3.3 三电平永磁同步电机直接转矩控制仿真113

第6章 PMSM滑模控制117

6.1 滑模控制基本原理117

6.2 滑模控制设计方法118

6.2.1 传统滑模控制设计118

6.2.2 高阶滑模控制方法121

6.2.3 混合滑模控制方法121

6.3 滑模控制在电机控制系统中的应用122

6.3.1 滑模控制器在永磁同步电机系统中的应用123

6.3.2 滑模观测器在永磁同步电机系统中的应用124

6.4 PMSM滑模控制仿真125

第7章 PMSM容错控制129

7.1 引言129

7.2 逆变器故障及其诊断技术130

7.2.1 逆变器常见的故障130

7.2.2 故障的检测与诊断技术131

7.3 逆变器故障容错拓扑133

7.3.1 软件容错133

7.3.2 三相转两相容错134

7.3.3 三相四桥臂容错137

7.4 容错控制方案139

7.5 永磁同步电机容错控制系统仿真与分析140

参考文献147