控制电机技术与选用手册 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:杨帮文 编

出品人:

页数:531

译者:

出版时间:2010-4

价格:56.00元

装帧:

isbn号码:9787508395760

丛书系列:

图书标签:

• 电机控制
• 电机驱动
• 电机技术
• 电机选用
• 电力电子
• 工业控制
• 自动化
• 变频器
• 伺服电机
• 步进电机

现代电力电子与电机驱动技术前沿探索 本书聚焦于电力电子技术在现代电机驱动系统中的最新发展、关键原理、设计方法以及面向不同工业场景的应用实践。全书系统梳理了从功率变换器拓扑到先进控制策略的全链条技术，旨在为工程师、研究人员和高级技术人员提供一套深入且实用的参考指南。 --- 第一部分：电力电子变换器基础与新型拓扑结构 本部分深入探讨了驱动现代高性能电机所必需的功率电子变换器的理论基础与前沿结构。 1.1 基础理论回顾与器件选型 首先，本书对IGBT、SiC MOSFET、GaN HEMT等电力电子核心器件的特性、损耗模型及热管理策略进行了详尽的分析。重点阐述了器件开关特性如何直接影响整个驱动系统的效率和可靠性。 器件物理机制与应用场景匹配： 深入剖析了碳化硅（SiC）器件在高频、高压应用中的优势及局限性，并对比了其在电动汽车、轨道交通等领域与传统硅基器件的性能差异。 热管理与封装技术： 详细介绍了液冷、相变材料等先进热管理技术在紧凑型驱动系统中的集成方案，确保高功率密度下的长期稳定运行。 开关损耗精确建模： 提供了基于器件数据手册参数和实际工作波形的开关损耗精确计算模型，为优化脉冲宽度调制（PWM）策略提供理论依据。 1.2 经典与新型功率变换器拓扑 本书超越了传统的两电平逆变器，重点介绍了应对高压、低谐波要求的新型拓扑结构。 多电平逆变器深入研究： 详细分析了飞嵌中点（FSM）、级联H桥（CHB）以及中点箝位（NPC）变频器的拓扑结构、冗余设计和开关顺序策略。特别关注了如何通过合理的电平扩展有效降低输出电压谐波，减少电机绝缘应力。 多相和模块化变换器： 探讨了三相系统向五相、六相等多相系统扩展的驱动优势，包括提高功率密度、增强容错能力。阐述了模块化多电平逆变器（MMC）在静止/旋转电机驱动中的最新应用进展。 双有源桥（DAB）与高频变换： 针对直流/直流预变换级，本书详细讲解了DAB拓扑的调制策略（如相移控制、频率调制），以及如何结合铁氧体变压器实现高频隔离和高效能量传递，这对于集成化驱动单元的设计至关重要。 --- 第二部分：先进电机驱动的控制理论与算法 本部分是本书的核心内容之一，集中探讨了实现高性能、高精度、高鲁棒性电机控制的关键算法。 2.1 磁场定向控制（FOC）的深化与优化 FOC作为永磁同步电机（PMSM）和异步电机（IM）的主流控制方法，本书从理论推导到实际实现进行了深入剖析。 滑模观测器（SMO）与磁链估算： 详细比较了基于电压模型、电流模型和混合模型的磁链观测器，重点介绍了鲁棒性更强的自适应滑模观测器在参数漂移和负载扰动下的性能表现。 参数辨识与自适应技术： 阐述了在线电阻、电感辨识以及转子位置的无传感器估计方法。特别关注了高频注入法在零速/低速区的高精度应用。 磁场定向控制的高级调制技术： 对SVPWM（空间矢量脉宽调制）的改进，如最小开关次数PWM（CSVPWM）和对电流谐波敏感的SVM优化，以降低开关损耗和噪音。 2.2 直接转矩控制（DTC）及其变种 对于需要快速动态响应的应用，本书深入分析了DTC的原理、滞环设计及现代改进方案。 基于预测的DTC（Predictive DTC）： 介绍了利用模型预测控制（MPC）思想优化DTC的开关决策过程，实现了更平滑的磁链和转矩控制，有效克服了传统DTC的电流和磁链脉动问题。 扇区选择与电压矢量优化： 探讨了如何根据系统的实时状态（如母线电压波动）动态调整电压矢量选择表，以确保在不同工作点下均能实现最优的控制性能。 2.3 容错控制与网络化驱动 随着系统可靠性要求的提高，本书涵盖了针对驱动系统故障的应对策略。 电机绕组故障诊断与容错： 分析了单相开路、短路故障对三相电机磁场分布的影响，并提出了基于冗余逆变器结构或特定开关模式的故障耐受控制策略。 分布式和网络化控制架构： 探讨了CAN、EtherCAT等工业总线在多轴驱动系统中的应用，以及如何实现驱动器之间的同步控制和任务分配，适用于自动化产线和机器人系统。 --- 第三部分：高性能驱动系统的应用与集成 本部分将理论与实践相结合，展示了先进电机驱动技术在关键工业领域的集成与优化。 3.1 电动车辆（EV/HEV）驱动系统 重点分析了电动汽车对高功率密度、高效率、宽调速范围控制的需求。 扁线电机与轴向磁场电机驱动： 针对新型电机结构，本书详细介绍了其绕组特性和参数辨识的特殊性，以及如何优化PWM策略以适应其较小的绕组电感。 并联与串联混合动力系统控制： 讨论了动力分配策略（Power Splitting），涉及最优经济性运行点的确定、能量回收（再生制动）的平滑控制以及DC/DC变换器的协调控制。 3.2 工业机器人与精密运动控制 本章侧重于高动态响应和高精度定位要求的应用。 低延迟的反馈回路设计： 讨论了如何通过优化A/D转换、计算延迟和执行器延迟，实现小于10微秒的闭环控制带宽。 弹性与柔顺性控制（Compliance Control）： 介绍了如何利用驱动器内置的力矩/阻抗控制，使机械臂在接触操作中表现出“柔顺性”，这对于人机协作机器人至关重要。 基于模型预测的轨迹跟踪： 探讨了如何将系统约束（如最大电压、最大电流）融入到前馈控制中，实现对复杂非线性轨迹的精确、无约束跟踪。 3.3 永磁同步发电机（PMSG）与电网交互 本部分关注如何高效地将机械能转化为电能并安全地并入电网。 PMSG的控制模式切换： 分析了从启动、锁定、到正常发电（最大功率点跟踪MPPT）的控制模式无缝切换技术，特别是在风力发电中的应用。 并网逆变器的无功功率与谐波抑制： 详细介绍了并网控制中的锁相环（PLL）技术，以及如何利用虚拟同步发电机（VSG）概念来增强电网侧的惯量和阻尼支撑能力，以应对电网的波动。 --- 总结： 本书结构严谨，理论与工程实践紧密结合，不仅涵盖了电力电子变换器的最新硬件发展，更深入探讨了适应这些硬件的先进控制算法。它旨在成为驱动系统设计工程师在面对下一代高可靠、高效率、高集成度电机驱动挑战时的重要参考资料。

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