永磁無刷直流電機控制技術與應用

本書共分9個章節，對永磁無刷直流電機的控制技術與應用作了系統地介紹，具體內容包括永磁無刷直流電機的數學模型及仿真研究、永磁無刷直流電機的電子電路、永磁無刷直流電機轉矩脈動和鐵耗抑制、永磁無刷直流電機鎖相環速度控制技術、無位置傳感器永磁無刷直流電機控制等。該書可供各大專院校作為教材使用，也可供從事相關工作的人員作為參考用書使用。

隨着科學技術的不斷髮展，對永磁無刷直流電機調速系統轉速和轉矩的性能要求越來越高。各種傳統的控制方法也伴隨着科學發展和技術進步不斷更新，許多經典的控制方法在新技術硬件平台上獲得了比以往更優良的性能。特別是數字信號處理器和可編程邏輯器件出現，極大地推動了永磁無刷直流電機控制技術不斷向集成化、智能化方向發展。

本書共9章。第1章概括地介紹了永磁無刷直流電機的結構、原理、調速性能、控制方法以及在磁懸浮飛輪中的應用；第2章建立了永磁無刷直流電機系統模型，以驗證各種先進的電機控制方法的應用效果；第3章系統地介紹了永磁無刷直流電機的電子電路，這部分內容是作者十幾年來從事永磁無刷直流電機控制系統研製工作的總結；第4章對轉矩脈動進行了分析，介紹了各種抑制轉矩脈動的方法，同時針對高速永磁無刷直流電機的低功耗驅動問題，提出了降低電機鐵耗的控制方法；第5章介紹了基於鎖相環的高精度轉速控制方法；第6章介紹了小電樞電感永磁無刷直流電機的無位置傳感器控制方法；第7章針對永磁無刷直流電機伺服系統，介紹了高性能數字控制方法；第8章介紹了永磁無刷直流電機在磁懸浮儲能飛輪中的應用；第9章，以高速磁懸浮飛輪用永磁無刷直流電機為例，介紹了永磁無刷直流電機電磁場的分析和計算方法。

本書既適用於永磁無刷直流電機控制系統的設計和研發人員，又可作為工程技術人員的技術參考書和高校相關專業研究生的參考書。

前言

第1章緒論

1.1無刷直流電機的特點

1.2無刷直流電機的結構和工作原理

1.2.1永磁無刷直流電機的結構

1.2.2無刷直流電機的原理

1.2.3轉子位置傳感器

1.3無刷直流電機的運行特性

1.4無刷直流電機的正反轉

1.5永磁無刷直流電機的設計

1.6永磁無刷直流電機的控制

1.7高速永磁無刷直流電機在磁懸浮飛輪中的應用

參考文獻

第2章永磁無刷直流電機的數學模型及仿真研究

2.1永磁無刷直流電機的數學模型

2.2永磁無刷直流電機的Simulink仿真

2.2.1無刷直流電機模塊

2.2.2三相逆變橋模塊

2.2.3邏輯換相模塊

2.2.4控制模塊

2.3仿真結果

2.4無刷直流電機模糊邏輯控制系統仿真

2.4.1電機轉速的模糊邏輯控制器設計方法

2.4.2製作模糊控制響應表

2.4.3模糊邏輯推理系統的仿真研究

2.5本章小結

參考文獻

第3章永磁無刷直流電機的電子電路

3.1永磁無刷直流電機的功率放大電路

3.1.1功率晶體管放大電路設計

3.1.2功率MOSFET驅動電路設計

3.2永磁無刷直流電機控制專用集成電路

3.2.1NC33035引腳功能和主要參數介紹

3.2.2NC33035換相控制技術

3.2.3NC33035的過電流保護電路

3.2.4MC33035的驅動輸出電路

3.2.5基於MC33035的永磁無刷直流電機控制系統設計

3.3永磁無刷直流電機數字控制電路

3.3.1基於TMS320LF2407ADSP的控制電路

3.3.2基於TMS320F2812DSP的控制電路

3.3.3基於FPGA的永磁無刷直流電機控制電路

3.4本章小結

參考文獻

第4章永磁無刷直流電機轉矩脈動和鐵耗抑制

4.1永磁無刷直流電機的轉矩脈動

4.1.1永磁無刷直流電機的換相轉矩脈動分析

4.1.2永磁無刷直流電機的轉矩脈動抑制方法

4.2永磁無刷直流電機的鐵耗分析

4.3無刷直流電機變壓控制系統

4.4無刷直流電機雙極性控制系統

4.4.1雙極性控制原理

4.4.2控制系統組成

4.4.3實驗結果及分析

4.5Buck變換器電機控制系統

4.5.1Buck變換器電機控制系統設計與仿真

4.5.2Buck變換器的電機控制系統設計

4.5.3基於Buek變換器的高速電機試驗

4.5.4Buck變換器軟開關電路分析與設計

4.6本章小結

參考文獻

第5章永磁無刷直流電機鎖相環速度控制技術

5.1鎖相環速度控制原理

5.1.1電機鎖相轉速控制系統的鑑相器

5.1.2電機的轉矩控制

5.2電機專用鎖相環控制器

5.2.1TC9242的引腳功能和主要參數介紹

5.2.2TC9242的工作原理

5.3模擬電路鎖相環速度控制系統

5.3.1基於電流環和鎖相環的電機雙模速度控制系統

5.3.2無刷直流電機恆流驅動研究

5.3.3高轉速電機穩速控制器設計

5.3.4模塊間自動切換電路的實現

5.4永磁無刷直流電機鎖相試驗

5.4.1永磁無刷直流電機升降速試驗

5.4.2永磁無刷直流電機鎖相穩速試驗

5.5快速鎖相穩速控制

5.5.1電流環分析

5.5.2快速鎖相環電路

5.5.3鎖相穩速切換電路

5.6五位置傳感器無刷直流電機鎖相環速度控制系統

5.7軟件鎖相環速度控制參數優化設計

5.8本章小結

參考文獻

第6章無位置傳感器永磁無刷直流電機控制

6.1常用無位置傳感器檢測原理

6.1.1反電動勢過零點的檢測方法

6.1.2反電動勢3次諧波檢測方法

6.1.3續流二極管導通檢測方法

6.1.4固定電壓的檢測方法

6.1.5預測反電動勢過零點的方法

6.2TDA5142T五位置傳感器無刷直流電機專用控制器

6.2.1TDA5142T的調速原理

6.2.2TDA5142T的換相技術

6.2.3TDA5142T的起動技術

6.2.4TDA5142T電機速度控制電路

6.2.5實驗結果

6.3M14425五位置傳感器BLDCN控制器

6.3.1無位置傳感器永磁無刷直流電機控制器的選用

6.3.2ML4425引腳功能

6.3.3MLA425關鍵技術分析

6.3.4ML4425外圍電路的參數選取

6.3.5MLA425應用於高速電機的起動技術

6.4永磁無刷直流電機無位置傳感器DSP控制系統

6.4.1小電樞電感永磁無刷直流電機五位置傳感器控制方法

6.4.2無位置傳感器檢測硬件系統的實現

6.4.3無位置傳感器控制系統軟件設計

6.4.4實驗結果與結論

6.5本章小結

參考文獻

第7章稀土永磁無刷直流力矩電機控制

7.1概述

7.2無刷直流力矩電機伺服控制系統的硬件設計

7.2.1硬件總體方案設計

7.2.2控制電路設計

7.2.3功率驅動電路設計

7.2.4位置檢測電路設計

7.3伺服控制系統的軟件設計

7.3.1伺服控制系統的主程序結構

7.3.2各子功能模塊的實現

7.4低速轉矩脈動的分析和抑制

7.4.1PWM-ON-PWM調製

7.4.2換相期間調製方式對轉矩脈動的影響

7.4.3PWM-ON-PWM調製的應用侷限

7.5試驗測試及結果分析

7.5.1試驗測試

7.5.2試驗結果分析

7.6本章小結

參考文獻

第8章稀土永磁無刷直流電機發電運行控制

8.1稀土永磁無刷直流電機發電運行

8.1.1概述

8.1.2能量轉換方法

8.2儲能基本原理

8.2.1儲能飛輪系統能量流動簡介

8.2.2儲能飛輪動能存儲原理

8.3儲能飛輪基本組成

8.3.1FES的基本結構

8.3.2FES核心構件設計

8.4發電運行的控制系統設計

8.4.1控制原理及總體方案

8.4.2系統的硬件設計

8.4.3電路設計實現

8.4.4系統的軟件設計

8.4.5控制算法的具體實現

8.5試驗測試及結果分析

8.6本章小結

參考文獻

第9章新型永磁無刷直流電機電磁場的分析與計算

9.1計算漏磁係數和極弧係數的意義

9.2永磁無刷直流電機二維電磁場分析

9.2.1分析模型

9.2.2氣隙徑向磁場的分析及相關參數計算

9.2.3氣隙軸向磁場的分析及相關參數計算

9.2.4電機氣隙磁場的分析及相關參數計算

9.3永磁無刷直流電機三維電磁場分析

9.3.1分析模型

9.3.2等效氣隙磁通密度計算係數

9.3.3等效漏磁係數

9.3.4計算結果

9.4相關討論

9.4.1隔磁環對電機磁場的影響

9.4.2Halbach磁體結構電機的電磁場研究

9.5樣機電磁設計及結果分析

9.5.1電機二維場及三維場電磁參數計算結果比較

9.5.2氣隙磁通密度的計算方法

9.6本章小結

參考文獻

附錄源代碼