《无刷直流电机控制系统》内容主要涵盖无刷直流电机原理分析及其控制系统的设计与应用，并对无刷直流电机速度控制、转矩波动抑制和无位置传感器控制等关键技术问题进行了详细论述。全书力求贯彻理论与实际相结合的原则，既阐明无刷直流电机控制系统的基本概念和基本原理，又给出其设计与分析的具体过程，并反映其新技术、新成就和实际应用动态。
　　《无刷直流电机控制系统》可供从事无刷直流电机控制系统设计与开发的相关人员参考，既适合作为具有电机学、自动控制、电机控制、单片机、DSP等基础知识的高等学校本科生、研究生的参考教材，也可以作为相关工程技术人员的参考书。

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      本书内容主要涵盖无刷直流电机原理分析及其控制系统的设计与应用，并对无刷直流电机速度控制、转矩波动抑制和无位置传感器控制等关键技术问题进行了详细论述。

       夏长亮，1968年4月出生，天津大学教授、搏士生导师，1995年于浙江大学获博士学位。
　　中国青年科技奖、国家杰出青年科学基金获得者。获教育部新世纪优秀人才、霍英东高校教师奖、天津市杰出青年、天津青年科技奖、天津市五一劳动奖章、天津青年五四奖章等荣誉。
　　担任中国电工技术学会理事、中国电工技术学会电控系统与装置专委会副主任委员、中国自动化学会电气自动化专委会副主任委员、天津市电机工程学会副理事长、　《电工技术学报》和《电工电能新技术》编委。
　　作为项目负责人承担科研项目30余项，其中国家杰出青年科学基金1项、国家科技支撑计划1项、国家自然科学基金3项、天津市重大及重点项目4项等。作为第一完成人获省部级一等奖2项、二等奖3项，天津市产学研突出贡献奖1项。作为第一发明人申请国家发明专利15项，发表SC1／E1收录论文110余篇。

目录
前言
第一章 绪论 1
1.1 无刷直流电机发展历程 1
1.2 无刷直流电机应用场合 4
1.3 无刷直流电机研究现状 8
1.3.1 无位置传感器控制技术 9
1.3.2 转矩波动抑制研究 10
1.3.3 无刷直流电机控制器研究 12
1.4 无刷直流电机发展趋势 15
参考文献 20
第二章 无刷直流电机数学模型及特性分析 25
2.1 无刷直流电机结构类型及驱动方式 25
2.1.1 无刷直流电机本体结构 25
2.1.2 功率驱动方式 28
2.2 无刷直流电机数学模型 31
2.2.1 微分方程模型 31
2.2.2 传递函数模型 37
2.2.3 状态空间模型 42
2.3 无刷直流电机特性分析 44
2.3.1 无刷直流电机启动特性 44
2.3.2 无刷直流电机稳态运行特性 45
2.3.3 无刷直流电机动态性能分析 48
2.3.4 无刷直流电机换相暂态分析 53
参考文献 56
第三章 无刷直流电机速度控制系统 57
3.1 无刷直流电机双闭环调速 57
3.1.1 PID调速原理 57
3.1.2 控制器设计 59
3.2 无刷直流电机速度智能控制技术 62
3.2.1 模糊控制 62
3.2.2 神经网络控制 67
3.2.3 遗传算法优化控制 73
3.2.4 滑模变结构控制 79
3.2.5 灰色控制 84
3.2.6 其他智能调速方法 88
3.3 电机参数对动态响应和调速范围的影响 89
3.3.1 电阻参数 90
3.3.2 电感参数 90
3.3.3 转动惯量参数 92
参考文献 92
第四章 无刷直流电机换相转矩波动分析与抑制 95
4.1 分时换相策略抑制转矩波动 95
4.1.1 换相转矩波动分析 95
4.1.2 分时换相策略分析 102
4.1.3 最佳分时换相策略的研究 106
4.2 基于自抗扰技术的换相转矩波动抑制 108
4.2.1 抑制转矩波动的自抗扰策略 108
4.2.2 实验结果 111
4.3 基于BP神经网络的换相转矩波动抑制 113
4.3.1 BP神经网络 113
4.3.2 自校正调节器 115
4.3.3 实验结果 116
4.4 基于模糊小生境遗传算法的电机优化设计与转矩波动抑制 118
4.4.1 反电势波形平顶宽度的计算 118
4.4.2 模糊小生境遗传算法 121
4.4.3 无刷直流电机优化设计 123
参考文献 126
第五章 无刷直流电机的无位置传感器控制 127
5.1 转子位置间接检测法 127
5.1.1 反电势法 127
5.1.2 磁链法 136
5.1.3 电感法 136
5.1.4 人工智能法 138
5.2 无位置传感器控制 138
5.2.1 基于扰动观测器的无位置传感器控制 138
5.2.2 基于Kalman滤波的无位置传感器控制 144
5.2.3 基于滑模观测器的无位置传感器控制 148
5.2.4 基于小波网络的无位置传感器控制 151
5.3 无位置传感器控制下的启动 156
5.3.1 静止状态下转子初始位置的确定 156
5.3.2 无位置传感器下的启动方法 157
参考文献 161
第六章 无刷直流电机控制系统仿真 163
6.1 无刷直流电机S函数仿真 163
6.2 无刷直流电机图形化仿真 170
6.2.1 无刷直流电机双闭环调速系统仿真 171
6.2.2 无刷直流电机相电流超前导通运行仿真 177
参考文献 180
第七章 无刷直流电机控制系统实现 182
7.1 系统主电路 182
7.2 驱动电路 185
7.2.1 MOSFET驱动电路 185
7.2.2 IGBT驱动电路 187
7.2.3 智能功率模块 188
7.3 转子位置信号检测电路 190
7.4 微处理器控制电路 191
7.4.1 微处理器选型 191
7.4.2 单片机控制电路 192
7.4.3 DSP控制电路 196
7.5 保护电路 199
7.5.1 过压保护电路 199
7.5.2 过流保护电路 200
7.5.3 逻辑保护电路 201
7.5.4 其他保护电路 202
7.6 无位置传感器控制电路 204
7.6.1 电压检测电路 204
7.6.2 滤波移相电路 206
7.6.3 电流检测电路 207
7.7 无刷直流电机控制专用集成电路 209
7.7.1 MC33033集成电路的应用 209
7.7.2 TB6537P集成电路的应用 212
7.8 系统软件设计 215
7.8.1 带位置传感器无刷直流电机软件设计 215
7.8.2 无位置传感器无刷直流电机软件设计 217
7.8.3 软件可靠性设计 218
7.9 硬件系统电磁兼容性设计 219
7.9.1 强电部分电磁兼容性设计 220
7.9.2 弱电部分电磁兼容性设计 220
参考文献 222
第八章 无刷直流电机控制系统应用实例 223
8.1 电梯门机系统 223
8.1.1 电梯门机系统介绍 223
8.1.2 电梯门机系统技术要求 225
8.1.3 电梯门机控制系统硬件设计 227
8.1.4 电梯门机控制系统软件设计 229
8.2 电梯曳引机系统 231
8.2.1 电梯曳引机系统介绍 231
8.2.2 无刷直流电机无齿轮电梯曳引机的特点 233
8.2.3 电梯曳引机的技术要求 233
8.2.4 电梯曳引机控制系统硬件设计 234
8.2.5 电梯曳引机控制系统软件设计 235
8.3 无刷直流电机在变频空调中的应用 236
8.4 无刷直流电机在电动汽车中的应用 238
8.5 无刷直流电机在电动自行车中的应用 239
8.6 无刷直流电机在其他领域的应用 240
8.6.1 在风机、水泵上的应用 240
8.6.2 在洗衣机上的应用 240
8.6.3 在医疗器械上的应用 241
参考文献 241

　   第一章　绪论
　　目前，国内外对无刷直流电机（brushless DC motor，BLDCM）的定义一般有两种：一种定义认为只有梯形波／方波无刷直流电机才可以被称为无刷直流电机，而正弦波无刷电机则被称为永磁同步电机（permanent magnet synchronousmotor，PMSM）；另一种定义认为梯形波／方波无刷电机和正弦波无刷电机都是无刷直流电机。ANSl／IEEE国际标准100—1984只定义了“brushless rotarymachinery”，NEMA标准MG7—1987则将无刷直流电机定义为“一种转子为永磁体，带转子位置信号，通过电子换相控制的自同步旋转电机”，其换相电路可以是独立的也可以是集成于电机本体上的。但迄今为止，还没有一个公认的统一标准对无刷直流电机进行准确的分类或者定义。本书将采用第一种定义，把具有串励直流电机启动特性和并励直流电机调速特性的梯形波／方波无刷直流电机称为无刷直流电机。无刷直流电机由于其具有结构简单、出力大和效率高等特点，已在国防、航空航天、机器人、工业过程控制、精密机床、汽车电子、家用电器和办公自动化等领域中得到了较好的应用。本章将分别叙述无刷直流电机的发展历史、应用场合、研究现状及其相关技术的发展趋势。