现代电机控制技术（第3版）
定价：￥53.00
作者： 王成元，彭兵，吴伟
出版时间：2025-12-29
最新印次日期：2025-12
出版社：机械工业出版社
“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材
试读- 机械工业出版社
- 9787111790853
- 3-1
- 2025-12-29
- 378
- 工学
- 电气类
- 电气类
- 本科
内容简介
本书为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。本书主要阐述了感应电机和永磁同步电动机矢量控制与直接转矩控制的原理及应用；采用空间矢量理论，在对这两种控制技术进行独立分析的同时，利用电机统一理论，又建立了两者间的内容联系；从中阐述了矢量控制与直接转矩控制的控制思想、特点及相互关联。本书内容深入浅出，力求体现空间矢量分析的系统性和完整性，以及现代控制技术的先进性和实用性。
相较第2版内容，本书深度改写了第1章和第2章；增加的主要内容有：电磁转矩的相量控制与矢量控制的内在联系和对比性分析（第3章），三相感应发电机的矢量控制及大型风力发电机的控制系统（第5章），稀土永磁体及永磁磁路（附录A）。
本书可作为高等院校自动化、电气工程及其自动化等专业高年级本科生和电机与电器、电力电子与电力传动等学科研究生的教材，也可供高等院校、科研院（所）和企业从事电气传动技术的研究和开发人员参考。
本书配有免费电子课件，欢迎选用本书作为教材的老师登录www.cmpedu.com注册后下载。
相较第2版内容，本书深度改写了第1章和第2章；增加的主要内容有：电磁转矩的相量控制与矢量控制的内在联系和对比性分析（第3章），三相感应发电机的矢量控制及大型风力发电机的控制系统（第5章），稀土永磁体及永磁磁路（附录A）。
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目录
目录
前言
第1章机电能量转换及转矩生成1
1.1磁场、磁路与磁能1
1.2机电能量转换原理7
1.3“场”的观点11
1.4“Bli”观点12
1.5“转换功率”角度13
1.6磁阻转矩13
思考题与习题16
第2章空间矢量与转矩控制17
2.1空间矢量17
2.2定、转子磁动势矢量18
2.2.1定子磁动势矢量18
2.2.2转子磁动势矢量20
2.2.3等效的定、转子单轴绕组22
2.3定、转子电流矢量23
2.3.1定子电流矢量23
2.3.2转子电流矢量25
2.4定、转子磁链矢量25
2.4.1三相感应电动机定、转子磁链
矢量25
2.4.2同步电动机的定、转子磁链
矢量30
2.5定子电压与电动势矢量32
2.6电磁转矩的控制36
思考题与习题37
第3章电磁转矩的相量控制与矢量
控制39
3.1直流电动机的转矩控制39
3.2感应电动机传统的交流调速40
3.2.1等效电路40
3.2.2基于定子磁场的交流调速42
3.2.3基于气隙磁场的交流调速44
3.2.4基于转子磁场的交流调速47
3.3坐标变换与矢量变换50
思考题54
第4章三相感应电动机的矢量控制55
4.1电磁转矩的矢量表达式55
4.2定子静止轴系内的电压矢量方程56
4.2.1ABC轴系内的定、转子电压矢量
方程56
4.2.2DQ轴系中的定、转子电压矢量
方程58
4.3任意旋转MT轴系内的电压矢量
方程60
4.4基于转子磁场的矢量控制62
4.4.1定、转子磁链方程62
4.4.2转子磁场定向下的定、转子电压
方程63
4.4.3电磁转矩的控制69
4.4.4矢量控制与相量控制的对比
分析71
4.5基于转子磁场定向的矢量控制系统73
4.5.1直接磁场定向的矢量控制73
4.5.2直接磁场定向矢量控制系统77
4.5.3间接磁场定向矢量控制系统79
4.6基于气隙磁场的矢量控制82
4.6.1磁链方程83
4.6.2定、转子电压方程83
4.6.3间接磁场定向矢量控制系统85
4.6.4稳态运行特性85
4.6.5矢量控制与相量控制的对比
分析87
4.7基于定子磁场定向的矢量控制87
4.7.1定子磁场定向约束方程87
4.7.2定、转子电压方程88
4.7.3直接磁场定向矢量控制系统89
4.7.4稳态运行分析90
4.7.5矢量控制与相量控制的分析91
4.8基于转子磁场定向的矢量控制系统仿
真实例91
思考题94
第5章感应发电机的矢量控制95
5.1感应发电机工作原理与矢量方程95
5.1.1感应发电机工作原理95
5.1.2三相感应发电机的矢量方程96
5.2感应发电机的矢量控制系统98
5.2.1定速并网运行的风力发电系统99
5.2.2变速并网运行风力发电机的矢量
控制系统100
思考题105
第6章双馈电机的矢量控制106
6.1双馈电机的工作原理106
6.1.1气隙磁场定向MT轴系内的双馈
电机106
6.1.2双馈电机的四象限运行107
6.1.3双馈电机矢量控制的优势与
特点111
6.2基于定子磁场的矢量控制112
6.2.1定子磁场定向下的矢量方程112
6.2.2基于定子磁场的矢量控制系统117
思考题121
第7章三相永磁同步电动机的矢量
控制123
7.1基于转子磁场定向的矢量方程123
7.1.1转子结构123
7.1.2面装式三相永磁同步电动机矢量
方程126
7.1.3插入式三相永磁同步电动机矢量
方程130
7.2基于转子磁场定向的矢量控制及控制
系统134
7.2.1面装式三相永磁同步电动机矢量
控制及控制系统134
7.2.2插入式和内装式三相永磁同步
电动机矢量控制及控制系统140
7.3弱磁控制与定子电流最优控制142
7.3.1弱磁控制142
7.3.2定子电流最优控制145
7.4定子磁场定向矢量控制146
7.4.1定子磁链矢量方程146
7.4.2插入式和内装式PMSM的矢量
控制系统147
7.5电励磁同步电动机的矢量控制149
7.6矢量控制系统仿真实例153
思考题155
第8章三相感应电动机的直接转矩
控制156
8.1控制原理与控制方式156
8.1.1基本原理156
8.1.2定子电压矢量作用与定子磁链
轨迹变化158
8.2控制系统160
8.2.1滞环控制160
8.2.2定子磁链和转矩的估计162
8.2.3预期电压控制164
8.2.4电压空间矢量调制166
8.3直接转矩控制仿真举例167
8.4直接转矩控制与矢量控制的内在
联系169
8.4.1直接转矩控制与转子磁场矢量
控制169
8.4.2直接转矩控制与定子磁场矢量
控制171
8.4.3直接转矩控制与矢量控制172
8.5直接转矩控制与VVVF控制173
思考题173
第9章三相永磁同步电动机的直接
转矩控制174
9.1控制原理与控制方式174
9.1.1转矩生成与控制174
9.1.2滞环控制与控制系统177
9.1.3磁链和转矩估计178
9.1.4电机参数和转速影响180
9.1.5预期电压直接转矩控制182
9.2最优控制与弱磁控制184
9.2.1最大转矩/电流比控制184
9.2.2弱磁控制184
9.3直接转矩控制与矢量控制的联系与
比较185
9.3.1直接转矩控制与定子磁场矢量
控制185
9.3.2直接转矩控制与转子磁场矢量
控制186
9.4直接转矩控制仿真举例187
思考题190
第10章无速度传感器控制与智能
控制191
10.1基于数学模型的开环估计191
10.1.1三相感应电动机转速估计191
10.1.2三相永磁同步电动机转子位置
估计193
10.2模型参考自适应系统194
10.2.1参考模型和可调模型195
10.2.2自适应律196
10.2.3转子磁链和转速估计系统198
10.3自适应观测器199
10.3.1状态估计方程200
10.3.2状态观测器201
10.3.3转速自适应律202
10.4扩展卡尔曼滤波205
10.4.1结构与原理205
10.4.2数学模型206
10.4.3状态估计209
10.5智能控制应用举例214
10.5.1基于神经网络的模型参考自适应
系统214
10.5.2模糊神经网络直接转矩控制218
思考题221
附录222
附录A稀土永磁体与稀土永磁磁路222
A.1物质的磁化222
A.2永磁体内的磁场223
A.3永磁体供磁的虚拟等效224
A.4永磁体工作点的确定227
附录B电流可控电压源的电流控制
模式227
参考文献234
前言
第1章机电能量转换及转矩生成1
1.1磁场、磁路与磁能1
1.2机电能量转换原理7
1.3“场”的观点11
1.4“Bli”观点12
1.5“转换功率”角度13
1.6磁阻转矩13
思考题与习题16
第2章空间矢量与转矩控制17
2.1空间矢量17
2.2定、转子磁动势矢量18
2.2.1定子磁动势矢量18
2.2.2转子磁动势矢量20
2.2.3等效的定、转子单轴绕组22
2.3定、转子电流矢量23
2.3.1定子电流矢量23
2.3.2转子电流矢量25
2.4定、转子磁链矢量25
2.4.1三相感应电动机定、转子磁链
矢量25
2.4.2同步电动机的定、转子磁链
矢量30
2.5定子电压与电动势矢量32
2.6电磁转矩的控制36
思考题与习题37
第3章电磁转矩的相量控制与矢量
控制39
3.1直流电动机的转矩控制39
3.2感应电动机传统的交流调速40
3.2.1等效电路40
3.2.2基于定子磁场的交流调速42
3.2.3基于气隙磁场的交流调速44
3.2.4基于转子磁场的交流调速47
3.3坐标变换与矢量变换50
思考题54
第4章三相感应电动机的矢量控制55
4.1电磁转矩的矢量表达式55
4.2定子静止轴系内的电压矢量方程56
4.2.1ABC轴系内的定、转子电压矢量
方程56
4.2.2DQ轴系中的定、转子电压矢量
方程58
4.3任意旋转MT轴系内的电压矢量
方程60
4.4基于转子磁场的矢量控制62
4.4.1定、转子磁链方程62
4.4.2转子磁场定向下的定、转子电压
方程63
4.4.3电磁转矩的控制69
4.4.4矢量控制与相量控制的对比
分析71
4.5基于转子磁场定向的矢量控制系统73
4.5.1直接磁场定向的矢量控制73
4.5.2直接磁场定向矢量控制系统77
4.5.3间接磁场定向矢量控制系统79
4.6基于气隙磁场的矢量控制82
4.6.1磁链方程83
4.6.2定、转子电压方程83
4.6.3间接磁场定向矢量控制系统85
4.6.4稳态运行特性85
4.6.5矢量控制与相量控制的对比
分析87
4.7基于定子磁场定向的矢量控制87
4.7.1定子磁场定向约束方程87
4.7.2定、转子电压方程88
4.7.3直接磁场定向矢量控制系统89
4.7.4稳态运行分析90
4.7.5矢量控制与相量控制的分析91
4.8基于转子磁场定向的矢量控制系统仿
真实例91
思考题94
第5章感应发电机的矢量控制95
5.1感应发电机工作原理与矢量方程95
5.1.1感应发电机工作原理95
5.1.2三相感应发电机的矢量方程96
5.2感应发电机的矢量控制系统98
5.2.1定速并网运行的风力发电系统99
5.2.2变速并网运行风力发电机的矢量
控制系统100
思考题105
第6章双馈电机的矢量控制106
6.1双馈电机的工作原理106
6.1.1气隙磁场定向MT轴系内的双馈
电机106
6.1.2双馈电机的四象限运行107
6.1.3双馈电机矢量控制的优势与
特点111
6.2基于定子磁场的矢量控制112
6.2.1定子磁场定向下的矢量方程112
6.2.2基于定子磁场的矢量控制系统117
思考题121
第7章三相永磁同步电动机的矢量
控制123
7.1基于转子磁场定向的矢量方程123
7.1.1转子结构123
7.1.2面装式三相永磁同步电动机矢量
方程126
7.1.3插入式三相永磁同步电动机矢量
方程130
7.2基于转子磁场定向的矢量控制及控制
系统134
7.2.1面装式三相永磁同步电动机矢量
控制及控制系统134
7.2.2插入式和内装式三相永磁同步
电动机矢量控制及控制系统140
7.3弱磁控制与定子电流最优控制142
7.3.1弱磁控制142
7.3.2定子电流最优控制145
7.4定子磁场定向矢量控制146
7.4.1定子磁链矢量方程146
7.4.2插入式和内装式PMSM的矢量
控制系统147
7.5电励磁同步电动机的矢量控制149
7.6矢量控制系统仿真实例153
思考题155
第8章三相感应电动机的直接转矩
控制156
8.1控制原理与控制方式156
8.1.1基本原理156
8.1.2定子电压矢量作用与定子磁链
轨迹变化158
8.2控制系统160
8.2.1滞环控制160
8.2.2定子磁链和转矩的估计162
8.2.3预期电压控制164
8.2.4电压空间矢量调制166
8.3直接转矩控制仿真举例167
8.4直接转矩控制与矢量控制的内在
联系169
8.4.1直接转矩控制与转子磁场矢量
控制169
8.4.2直接转矩控制与定子磁场矢量
控制171
8.4.3直接转矩控制与矢量控制172
8.5直接转矩控制与VVVF控制173
思考题173
第9章三相永磁同步电动机的直接
转矩控制174
9.1控制原理与控制方式174
9.1.1转矩生成与控制174
9.1.2滞环控制与控制系统177
9.1.3磁链和转矩估计178
9.1.4电机参数和转速影响180
9.1.5预期电压直接转矩控制182
9.2最优控制与弱磁控制184
9.2.1最大转矩/电流比控制184
9.2.2弱磁控制184
9.3直接转矩控制与矢量控制的联系与
比较185
9.3.1直接转矩控制与定子磁场矢量
控制185
9.3.2直接转矩控制与转子磁场矢量
控制186
9.4直接转矩控制仿真举例187
思考题190
第10章无速度传感器控制与智能
控制191
10.1基于数学模型的开环估计191
10.1.1三相感应电动机转速估计191
10.1.2三相永磁同步电动机转子位置
估计193
10.2模型参考自适应系统194
10.2.1参考模型和可调模型195
10.2.2自适应律196
10.2.3转子磁链和转速估计系统198
10.3自适应观测器199
10.3.1状态估计方程200
10.3.2状态观测器201
10.3.3转速自适应律202
10.4扩展卡尔曼滤波205
10.4.1结构与原理205
10.4.2数学模型206
10.4.3状态估计209
10.5智能控制应用举例214
10.5.1基于神经网络的模型参考自适应
系统214
10.5.2模糊神经网络直接转矩控制218
思考题221
附录222
附录A稀土永磁体与稀土永磁磁路222
A.1物质的磁化222
A.2永磁体内的磁场223
A.3永磁体供磁的虚拟等效224
A.4永磁体工作点的确定227
附录B电流可控电压源的电流控制
模式227
参考文献234
