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相電流是電機控制系統(tǒng)矢量控制和保護策略的關(guān)鍵參數(shù)，脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是控制系統(tǒng)與變換器之間的“橋梁”。可靠、精確的相電流檢測，以及高性能脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是提高控制系統(tǒng)性能的重要保障。本書重點討論了交流電機控制系統(tǒng)單電流傳感與脈沖寬度調(diào)制方法的原理和關(guān)鍵技術(shù)。
全書共9章，分別介紹了電機控制器電流檢測方法、直流母線電流采樣方法、直流母線電流采樣空間矢量脈沖寬度調(diào)制、非對稱電壓空間矢量脈沖寬度調(diào)制、混合空間矢量脈沖寬度調(diào)制相電流重構(gòu)策略、誤差擴大效應(yīng)及其抑制方法、T型三電平逆變器及電壓空間矢量調(diào)制、T型三電平逆變器CSVPWM相電流重構(gòu)策略，以及單電流傳感與脈沖寬度調(diào)制的硬件和軟件實現(xiàn)。
本書既可作為電機相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員的參考書，也可作為電氣工程等相關(guān)專業(yè)高年級本科生、研究生的學(xué)習(xí)參考用書。

交流電驅(qū)動系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于電動汽車、工業(yè)傳動、機器人等領(lǐng)域，電機控制技術(shù)是交流電驅(qū)動系統(tǒng)的核心技術(shù)。相電流是電機控制系統(tǒng)矢量控制和保護策略的關(guān)鍵參數(shù)，脈沖寬度調(diào)制（PWM)技術(shù)是控制系統(tǒng)與變換器之間的“橋梁”�？煽�、精確的相電流檢測以及高性能脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是提高控制系統(tǒng)性能的重要保障。
本書聚焦交流電機控制系統(tǒng)的電流重構(gòu)與脈沖寬度調(diào)制，較為詳盡地分析了三相兩電平橋式逆變電路和T型三電平逆變電路的工作原理、單電流傳感器相電流重構(gòu)方法、脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，以及軟硬件實現(xiàn)方法，給出了相關(guān)電路圖樣、實驗波形和軟件代碼。本書既可作為電機相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員的參考書，也可作為電氣工程等相關(guān)專業(yè)高年級本科生、研究生的學(xué)習(xí)參考用書。
本書是作者在完成“單電流傳感器電機控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”“復(fù)雜運行條件下智能網(wǎng)聯(lián)電動汽車綜合節(jié)能優(yōu)化控制研究”“增程式電動汽車輔助動力單元綜合效率模型與優(yōu)化方法研究”“增程式電動汽車功率分流與運行優(yōu)化方法研究”“中功率電機控制及加載測試系統(tǒng)開發(fā)”等項目過程中的研究實踐的總結(jié)和歸納。
全書共9章，第1章闡述了電機控制系統(tǒng)電流傳感器的工作原理和基本特性，綜合分析了多電流傳感器/單電流傳感器電流檢測方法、工作原理和誤差特性。
第2章在介紹了交流電機矢量控制系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、SVPWM原理的基礎(chǔ)上，分析了直流母線電流采樣的基本原理、相電流不可觀測區(qū)域的存在機理。
第3章通過插入測量矢量和補償矢量提出了直流母線電流采樣空間矢量脈沖寬度調(diào)制方法，在保持脈沖寬度調(diào)制波形的對稱性的前提下，實現(xiàn)了不可觀測區(qū)域內(nèi)相電流的準(zhǔn)確檢測。
第4章通過在可觀測區(qū)域時使用傳統(tǒng)的SVPWM方法，在不可觀測區(qū)域時則對脈沖寬度調(diào)制進(jìn)行隨機移相，使有效電壓矢量作用時間大于最小采樣時間，解決了不可觀測區(qū)域內(nèi)的電流采樣及重構(gòu)問題。
第5章通過在不可觀測區(qū)域利用非零互補電壓矢量來替代零電壓矢量，提出了混合空間矢量脈沖寬度調(diào)制策略，從而增加電流觀測窗口時長，實現(xiàn)了三相電流的完整重構(gòu)。
第6章針對由零點漂移造成的重構(gòu)誤差問題，闡明了單電流傳感器相電流采樣的誤差擴大效應(yīng)，通過對互補有效電壓矢量進(jìn)行動態(tài)電流雙采樣，實現(xiàn)了電流零點漂移量的自檢測和自校正。
第7章介紹了T型三電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分析了其電壓空間矢量調(diào)制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)計了Simulink仿真模型。
第8章分析了T型三電平逆變器中點電流采樣原理以及中點電流不可觀測區(qū)的存在機理，提出了中點電流單傳感器采樣合成空間矢量脈沖寬度調(diào)制（CSVPWM）相電流重構(gòu)策略，通過對不可觀測區(qū)內(nèi)的電壓矢量進(jìn)行補償，同時利用合成零矢量原理對補償矢量進(jìn)行抵消，消除了不可觀測區(qū)。
第9章以交流電機控制系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)為切入，重點闡述了直流動力電源、逆變主電路及其驅(qū)動保護單元、母線及相電流采樣與信號處理單元、控制單元等功能電路的結(jié)構(gòu)原理及設(shè)計要點，然后以TI C2000系列微控制器為例，從總體結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)時鐘及采樣中斷等方面闡述了單電流傳感交流電機控制系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)。
附錄A在對異步電機基本結(jié)構(gòu)和工作原理分析的基礎(chǔ)上，給出了異步電機在不同坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型，以及異步電機轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)。
附錄B在對永磁同步電機基本結(jié)構(gòu)和工作原理分析的基礎(chǔ)上，給出了永磁同步電機在不同坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型，以及永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)。
附錄C～F分別給出了所設(shè)計的直流動力電源、逆變主電路及其驅(qū)動保護單元、母線及相電流采樣與信號處理單元，以及控制單元的電路圖樣。
附錄G給出了SSVPWM電流重構(gòu)、PWM寄存器和電流采樣時刻更新的軟件代碼。
參與本書資料整理、插圖繪制的研究生有鄭竹風(fēng)、王前程、王帥兵、劉迪、武克軒、劉洋、馬梓洋、周波、黃弘源、金書斌。
本書是作者在完成河南省重點研發(fā)與推廣專項（科技攻關(guān)）(222102240005)、國家自然科學(xué)基金項目（62273313，61803345）、河南省青年骨干教師培養(yǎng)計劃 (2021GGJS089)、鄭州市協(xié)同創(chuàng)新專項（2021ZDPY0204）等科研項目過程中的總結(jié)。
在作者科研工作的開展和書稿的編寫過程中，得到了許多專家和學(xué)者的指導(dǎo)和幫助，他們是湖南大學(xué)的王耀南教授、袁小芳教授；鄭州輕工業(yè)大學(xué)的王延峰教授、胡智宏副教授、楊小亮副教授、王明杰博士；湖南工程學(xué)院的張細(xì)政教授；湘潭大學(xué)的孟步敏副教授。在此，作者謹(jǐn)向他們表示衷心的感謝。感謝機械工業(yè)出版社編輯江婧婧在本書編輯和出版過程中給予的悉心指導(dǎo)。
由于作者能力、研究視野有限，書中難免有疏漏和不妥之處，敬請讀者批評指正。

申永鵬

2023年1月

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