本书是在第1版的基础上修订而成的，内容覆盖数学模型、仿真建模和应用实例三个层面，从简单实用的角度，较为全面地介绍了永磁同步电动机变频调速系统的主要构成部分的工作原理与控制技术。
本书具体内容包括：永磁同步电动机的结构与基本工作原理、动态数学模型、仿真模型以及有限元建模分析；电压型逆变器的工作原理、仿真建模与常见的PWM控制技术；永磁同步电动机的工作特性及其在正弦交流电压源、电压型逆变器供电下的工作特性；用于电机控制的常见数字微控制器及PWM算法实例；永磁同步电动机的转子磁场定向矢量控制技术和直接转矩控制技术；永磁同步电动机变频调速系统应用实例；永磁同步电动机典型试验附录中提供了部分MATLAB仿真模型及其部分代码、MTPA公式汇总、英飞凌XMC1300单片机的SVPWM程序、基于SIMULINK的TMS320F2812矢量控制程序、SVPWM的调制电压及逆变器输出电压的频域分析、电机调速系统相关的一些标准名称。
本书可以用作高等院校电气工程及其自动化专业高年级本科生、电力电子与电力传动方向研究生的教材，也可供从事电动汽车、轨道交通车辆牵引、风力发电系统等交流电机调速方面工作的科技人员阅读。
本书配有仿真程序，欢迎读者登录www.cmpedu.com免费下载。
电机调速系统采用各类电动机将电能转换成机械能，为机械负载提供源动力，在电动汽车、城市地铁、干线铁路等交通工具中，在冶金、纺织等各工业生产线中，在空调、电冰箱等人们日常生活等众多领域内发挥着不可替代的作用。
交流电机调速系统采用交流电动机提供负载所需源动力，它是电机学、交流电机调速理论、自动控制理论、电力电子技术、微电子技术等学科的有机结合与交叉应用。自20世纪70年代以来，随着上述学科日渐成熟，加之交流电机在体积、重量、维修、可靠性、效率等方面优于直流电机，目前实际应用的电机调速系统已经从直流电机调速系统转为交流电机调速系统，并处于从传统电机向新型电机过渡的阶段。
近些年来，随着永磁材料性能的不断提升和成本的降低，采用永磁材料的各类电机（特别是永磁同步电机）已经在广受瞩目的电动汽车中得到较多的应用，并且在新能源如风能开发与利用、铁道与城市轨道交通等领域也崭露头角。由于在体积、重量、效率等方面有较大优势，永磁电机的应用将会更加普及。
为顺应永磁同步电机应用发展趋势以及便于读者理解，本书围绕永磁同步电机变频调速系统及其控制技术，从数学模型、仿真建模和应用实例三个层面，力争做到将理论分析与简单实用、仿真运用、调速应用相结合，从构成调速系统的各基本单元入手编写了15章内容。
第1章绪论，简要介绍了电机的分类、应用场合、控制策略与研究方法。
第2～5章是基础篇。其中第2章介绍了永磁同步电机（PMSM）的结构及其基本工作原理；第3章推导了永磁同步电机的动态数学模型并对其进行简化；第4章以MATLAB/SIMULINK为仿真平台介绍了永磁同步电机的仿真建模，第2版增加了两部分内容：恒幅值变换与恒功率变换的对比、带有整流器负载的多相永磁同步发电机的电路法建模；第5章介绍了JMAG有限元分析软件在永磁同步电机电磁分析与仿真建模中的应用，第2版增加了JMAGRT电机模型与SIMULINK的联合仿真内容。
第6～11章是控制篇。第6章分析了永磁同步电机的基本工作特性；第7章分析了在理想正弦交流电压源供电环境下永磁同步电机的工作特性；第8章分析了三相电压型逆变器的结构与工作原理；第9章讲解了电压型逆变器的常用PWM控制技术，第2版增加了两部分内容：不连续空间矢量PWM、过调制区域的SVPWM；第10章分析了在电压型逆变器供电情况下，永磁同步电机调速系统的一些特殊问题，第2版增加了死区对逆变器输出电压的影响以及IGBT逆变器损耗的定量分析内容；第11章介绍了目前几款用于调速系统电机控制的数字微控制器。
第12～15章是应用篇。第12章阐释了永磁同步电机的矢量控制变频调速系统；第13章分析了永磁同步电机的直接转矩控制变频调速系统；第14章举例介绍了永磁同步电机调速系统在电动汽车与城市轨道交通中的应用。第15章主要介绍了PMSM参数的获取及典型试验。
书后的附录提供了SIMULINK仿真模型、基于MATLAB/SIMULINK模型文件的DSP程序开发实例、与电机及电机调速系统相关的部分标准名称等内容，第2版增加了永磁同步电机的标幺值数学模型、MTPA相关公式汇总、英飞凌XMC1300单片机的SVPWM程序、SVPWM的调制电压及逆变器输出电压的频域分析等内容，供读者参考。
本书由袁登科、徐延东、李秀涛编著，陶生桂教授进行审定。徐延东编写第14章，李秀涛编写第11章，袁登科编写其余各章节并负责全书的统稿。
感谢张舟云、龚熙国、崔刚然、文明等业内同行的大力支持，他们为本书的编写和修订提出了宝贵的意见与建议。
本书的编辑工作中，得到了陈、杨守建、寿利宾、胡展敏、武凯迪、高喆、王凯、徐驰、陈翰寅、薛林燚、姚佑伟、孟禹、冯维宇等的热心帮助，在此表示衷心感谢。
不少读者就本书的内容与作者进行过交流，提出了许多宝贵意见，在此衷心感谢读者的分享！
非常感谢机械工业出版社的林春泉编辑及其同事们，他们为本书的出版提供了大力支持与帮助。
作者对家人及同济大学电气工程系各位同事等给予的支持与关怀表示深深的感谢。
本书的修订工作得到了同济大学研究生教材建设项目（2021JC20）资助。
由于学识、经验和水平有限，书中难免出现不当之处，敬请广大读者批评指正，并给予谅解。电子邮箱：YWZDK@163COM。机械工业出版社教育服务网wwwcmpeducom提供了本书配套的MATLAB 2020a等版本仿真程序。智慧树平台课程号K6736282。
第1章绪论1
11电动机类型1
12电动机应用概述3
13电动机控制策略4
14电动机调速系统的构成及其研究方法7
小结10
练习题10
第2章PMSM结构与基本工作原理11
21PMSM结构11
211定子11
212转子13
22旋转变压器15
221工作原理16
222解码电路17
23PMSM加工流程介绍19
24PMSM的工作原理19
241定子绕组与永磁转子的作用力19
242定子绕组与凸极转子的作用力20
243电动机的基本控制模式21
小结21
练习题22
第3章PMSM动态数学模型23
31PMSM的物理模型23
32三相静止坐标系的PMSM动态数学模型24
321定子电压方程24
322定子磁链方程25
323电动机转矩方程29
324动力学方程31
325基于MATLAB的转矩公式分析31
33坐标变换33
34dq转子坐标系的PMSM动态数学模型35
341dq坐标系PMSM动态数学模型推导35
342基于MATLAB的PMSM数学模型化简37
343PMSM等效电路图40
35电动机矢量图40
小结42
练习题42
第4章PMSM的MATLAB仿真建模43
41MATLAB/SIMULINK简介43
42基于分立模块的PMSM仿真建模46
43基于SFunction的PMSM仿真建模55
44基于Specialized Power Systems的PMSM仿真建模57
45仿真对比分析63
451正弦电压供电PMSM直接起动的仿真波形对比63
452不同仿真模型仿真效率比较64
453不同变换矩阵系数的影响67
454恒幅值变换与恒功率变换的对比69
46带有整流器负载的多相永磁同步发电机的电路法建模72
461PMSG电路法建模说明72
462PMSG电路法模型举例73
小结77
练习题77
第5章PMSM的JMAG有限元分析模型78
51JMAG软件的功能与特点78
52有限元分析的主要步骤与分析功能简介82
53JMAGRT电机模型与SIMULINK的联合仿真87
小结94
练习题94
第6章PMSM稳态工作特性95
61电流极限圆95
62电压特性95
621电压极限椭圆95
622电压控制下的电动机电流97
63转矩特性98
631转矩与电流幅值及相角的关系98
632转矩与id和iq的关系102
633恒转矩曲线103
634转矩/电流曲线104
635电压限制下的电动机转矩106
64机械特性109
65功率因数112
66电动机参数变化对电动机的影响114
小结116
练习题117
第7章理想正弦交流电压源供电环境下PMSM的工作特性118
71恒定电压、恒定频率的正弦交流电压源供电环境下PMSM的工作特性118
711PMSM稳态工作特性分析118
712PMSM起动过程分析121
713PMSM运行稳定性分析125
72额定频率以下变频正弦交流电源供电环境下PMSM的工作特性138
721恒定频率下的PMSM工作特性139
722不同频率下的PMSM工作特性146
73额定频率以上变频正弦交流电源供电环境下PMSM的工作特性147
小结149
练习题149
第8章三相电压型逆变器的构成与工作原理150
81三相电压型逆变器的构成150
811功率二极管152
812绝缘栅双极型晶体管157
813金属氧化物半导体场效应晶体管161
814功率母排164
815吸收电路165
816电容器166
817电压电流检测电路170
818典型的驱动模块172
82三相电压型逆变器的工作方式176
821能量传递的三种方式176
822三相电压型逆变器的两种导通方式176
823输出相电压特点177
83三相电压型逆变器MATLAB仿真建模177
831基于SIMULINK分立模块的逆变器建模179
832基于Specialized Power Systems库的逆变器模型179
833基于Simscape库的逆变器物理建模182
小结187
练习题187
第9章电压型逆变器控制技术188
91方波运行模式及仿真建模188
911方波运行模式188
912方波运行模式的电压型逆变器仿真建模190
92SPWM技术及仿真建模192
921SPWM技术原理分析192
922载波比与调制比192
923输出电压基波幅值特点194
924仿真建模194
93SVPWM技术及仿真建模200
931两电平电压型逆变器电压空间矢量200
932SVPWM线性组合算法202
933SVPWM几何特征203
934SVPWM技术特点204
935SVPWM算法的仿真建模205
936不连续空间矢量PWM218
937过调制区域的SVPWM219
94CHBPWM技术及仿真建模224
941CHBPWM技术原理224
942CHBPWM技术特点225
943CHBPWM仿真建模分析226
小结230
练习题230
第10章电压型逆变器供电变压变频调速系统的特殊问题232
101主电路结构232
102整流电路233
103VSI输入侧滤波器234
104VSI输出滤波235
105EMI滤波器238
1051EMC与EMI简介238
1052VSI逆变器中的EMI245
106VSI主要变量的讨论248
107VSI的功率损耗250
小结252
练习题252
第11章电机控制用数字微控制器254
111概述254
112TMS320F24x256
1121TMS320F24x性能特点256
1122SVPWM算法实现258
113TMS320F2812267
1131性能特点268
1132基于SIMULINK的DSP中的SVPWM程序开发271
114英飞凌TC29x273
115飞思卡尔DSP56F807276
116英飞凌XMC系列单片机27
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