本書論述了基于六相永磁同步電機（Permanent Magent Synchronous Motor，PMSM）的車載充電與驅(qū)動一體化系統(tǒng)，包括基于雙Y移30°PMSM的單相集成車載充電器及解耦控制、單相集成車載充電器充電電流不平衡及減弱二次諧波影響的解耦控制、基于九開關(guān)變換器的雙Y移30°PMSM三相集成車載充電器SVPWM技術(shù)、基于優(yōu)化預(yù)測型直接功率控制的充電系統(tǒng)、基于電壓電流雙環(huán)滑模變結(jié)構(gòu)控制的充電系統(tǒng)、基于無源性控制的充電系統(tǒng)、基于九開關(guān)變換器的六相PMSM的PWM算法、基于自適應(yīng)趨近律的六相PMSM調(diào)速系統(tǒng)、基于改進非奇異終端滑模的六相PMSM無位置傳感器控制和六相PMSM逆變器開路故障診斷方法。本書可供高等院校電力電子與電力傳動專業(yè)的師生閱讀，也可供科研院所從事PMSM控制研究的相關(guān)技術(shù)人員參考。
劉陵順，博士，教授，博士生導(dǎo)師，從事電機與控制方面的教學(xué)與研究工作，主持國家自然科學(xué)基金、國家博士后特別基金和面上一等基金、山東省自然科學(xué)基金項目10余項，主持國家自然科學(xué)基金項目10余項。
目錄
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 電動汽車的分類 2
1.2.2 車載充電器的研究現(xiàn)狀 5
1.2.3 多相電機控制策略的研究 11
1.3 本章小結(jié) 15
參考文獻 15
第2章 多相PMSM的數(shù)學(xué)建模 24
2.1 引言 24
2.2 多相PMSM的相數(shù)定義 24
2.3 多相PMSM的數(shù)學(xué)模型 25
2.3.1 自然坐標(biāo)系下的多相PMSM模型 25
2.3.2 對稱分量變換模型 26
2.3.3 推廣Clark變換模型 27
2.4 多相PMSM的諧波及其效應(yīng)分析 29
2.4.1 多相PMSM的時空諧波分析 29
2.4.2 多相PMSM的時空諧波對電磁轉(zhuǎn)矩的影響 31
2.5 六相PMSM的數(shù)學(xué)模型 31
2.5.1 雙Y移30°PMSM的數(shù)學(xué)模型 32
2.5.2 對稱六相PMSM的數(shù)學(xué)模型 33
2.6 基于矢量空間解耦變換的六相PMSM數(shù)學(xué)模型 34
2.6.1 基于矢量空間解耦變換的雙Y移30°PMSM數(shù)學(xué)模型 34
2.6.2 基于矢量空間解耦變換的對稱六相PMSM數(shù)學(xué)模型 37
2.7 本章小結(jié) 38
參考文獻 38
第3章 基于雙Y移30°PMSM的單相集成車載充電器及解耦控制 40
3.1 基于雙Y移30°PMSM的單相集成車載充電器 40
3.2 單相集成車載充電器的數(shù)學(xué)模型 41
3.2.1 基本假設(shè) 41
3.2.2 模型推導(dǎo) 41
3.2.3 PWM的單極性調(diào)制 44
3.3 充電過程中電機狀態(tài)的分析 46
3.4 單相集成車載充電器在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型 47
3.4.1 單相集成車載充電器的數(shù)學(xué)模型 47
3.4.2 電流環(huán)節(jié)的解耦 49
3.5 解耦控制策略 50
3.6 建模與仿真 51
3.6.1 單相集成車載充電器的仿真模型 51
3.6.2 仿真結(jié)果與分析 56
3.7 本章小結(jié) 58
參考文獻 58
第4章 單相集成車載充電器充電電流不平衡及減弱二次諧波影響的解耦控制 60
4.1 電流不平衡的原因 60
4.2 電流不平衡時電機狀態(tài)的分析 61
4.3 電流不平衡時在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型 62
4.3.1 電流不平衡時的數(shù)學(xué)模型 62
4.3.2 電流內(nèi)環(huán)的解耦 64
4.4 電流不平衡時的解耦控制策略 65
4.5 建模與仿真 67
4.5.1 解耦控制的仿真模型 67
4.5.2 仿真結(jié)果與分析 71
4.6 直流電壓側(cè)的二次諧波脈動 75
4.7 減弱二次諧波影響的方法 77
4.7.1 濾波器 77
4.7.2 在電壓外環(huán)中加入帶阻濾波器 79
4.8 仿真與分析 80
4.9 本章小結(jié) 81
參考文獻 81
第5章 基于九開關(guān)變換器的雙Y移30°PMSM三相集成車載充電器SVPWM技術(shù) 82
5.1 基于雙Y移30°PMSM的三相集成車載充電器的工作原理分析 82
5.1.1 三相集成車載充電器的工作模式 82
5.1.2 充電模式下的等效電路 85
5.1.3 充電模式下的數(shù)學(xué)模型 87
5.2 充電模式下的整流SVPWM技術(shù) 90
5.2.1 開關(guān)狀態(tài)與合成空間矢量 90
5.2.2 空間矢量的扇區(qū)判斷 92
5.2.3 矢量作用順序 93
5.2.4 矢量作用時間及切換點計算 94
5.2.5 SVPWM模塊仿真 95
5.3 本章小結(jié) 98
參考文獻 98
第6章 基于優(yōu)化預(yù)測型直接功率控制的充電系統(tǒng) 100
6.1 直接功率控制理論 100
6.1.1 三種坐標(biāo)系下的瞬時功率 100
6.1.2 功率滯環(huán)比較器 101
6.1.3 整流器開關(guān)管的控制 102
6.2 優(yōu)化的預(yù)測型直接功率控制策略設(shè)計 103
6.2.1 基本思路 103
6.2.2 基于自適應(yīng)滑�？刂圃淼膮⒖脊β试O(shè)計 104
6.2.3 預(yù)測型直接功率控制設(shè)計 105
6.3 優(yōu)化的預(yù)測型直接功率控制策略仿真驗證 106
6.3.1 系統(tǒng)參數(shù)的配置 106
6.3.2 系統(tǒng)仿真環(huán)境搭建 106
6.3.3 仿真結(jié)果與分析 110
6.4 本章小結(jié) 117
參考文獻 117
第7章 基于電壓電流雙環(huán)滑模變結(jié)構(gòu)控制的充電系統(tǒng) 119
7.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制概述 119
7.1.1 滑模曲面 119
7.1.2 滑模曲面的可達性 120
7.1.3 常見趨近律介紹 120
7.2 電壓電流雙環(huán)滑模變結(jié)構(gòu)控制策略設(shè)計 121
7.2.1 基本思路 121
7.2.2 電壓環(huán)滑�？刂圃O(shè)計 122
7.2.3 電流環(huán)滑�？刂圃O(shè)計 123
7.3 電壓電流雙環(huán)滑模變結(jié)構(gòu)控制策略的仿真驗證 124
7.3.1 系統(tǒng)參數(shù)的配置 124
7.3.2 系統(tǒng)仿真環(huán)境搭建 124
7.3.3 仿真結(jié)果與分析 125
7.4 本章小結(jié) 133
參考文獻 133
第8章 基于無源性控制的充電系統(tǒng) 134
8.1 集成車載充電器的無源性 134
8.1.1 耗散性與無源性的概念 134
8.1.2 集成車載充電器無源性的證明 135
8.2 無源性控制策略設(shè)計 137
8.2.1 基本思路 137
8.2.2 充電模式下無源性控制策略設(shè)計 137
8.3 無源性控制策略的仿真驗證 139
8.3.1 系統(tǒng)參數(shù)的配置 139
8.3.2 系統(tǒng)仿真環(huán)境搭建 139
8.3.3 仿真結(jié)果與分析 141
8.4 本章小結(jié) 147
參考文獻 147
第9章 基于九開關(guān)變換器的六相PMSM的PWM算法 148
9.1 基于十二開關(guān)變換器的四矢量SVPWM算法 148
9.1.1 雙Y移30°PMSM的四矢量SVPWM算法 148
9.1.2 對稱六相PMSM的四矢量SVPWM算法 149
9.2 基于九開關(guān)變換器的雙Y移30°PMSM四矢量SVPWM算法 151
9.2.1 九開關(guān)變換器電壓矢量 151
9.2.2 四矢量SVPWM算法 154
9.2.3 開關(guān)序列優(yōu)化 158
9.2.4 仿真結(jié)果與分析 159
9.3 基于九開關(guān)變換器的對稱六相PMSM的三矢量SVPWM算法 161
9.3.1 九開關(guān)變換器電壓矢量 161
9.3.2 三矢量SVPWM算法 162
9.3.3 開關(guān)序列優(yōu)化 165
9.3.4 仿真結(jié)果與分析 166
9.4 本章小結(jié) 167
參考文獻 168
第10章 基于自適應(yīng)趨近律的六相PMSM調(diào)速系統(tǒng) 169
10.1 自適應(yīng)趨近律控制性能分析 169
10.1.1 自適應(yīng)趨近律的提出 169
10.1.2 滑模特性分析 171
10.1.3 趨近律干擾穩(wěn)態(tài)界分析 172
10.1.4 趨近律比較 173
10.2 基于自適應(yīng)趨近律的對稱六相PMSM調(diào)速控制器設(shè)計 175
10.2.1 調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 175
10.2.2 控制器設(shè)計 175
10.2.3 仿真結(jié)果與分析 178
10.3 本章小結(jié) 180
參考文獻 180
第11章 基于改進非奇異終端滑模的六相PMSM無位置傳感器控制 182
11.1 基于傳統(tǒng)滑模觀測方法的無位置傳感器設(shè)計 182
11.1.1 觀測器設(shè)計 183
11.1.2 穩(wěn)定性分析 183
11.1.3 轉(zhuǎn)子位置與速度信息提取 184
11.2 改進非奇異終端滑模控制 184
11.2.1 問題提出 184
11.2.2 改進非奇異終端滑模面 186
11.2.3 控制性能分析 189
11.3 基于改進非奇異終端滑�？刂频臒o位置傳感器設(shè)計 189
11.3.1 控制器設(shè)計 190
11.3.2 穩(wěn)定性分析 191
11.3.3 仿真結(jié)果與分析 192
11.4 本章小結(jié) 195
參考文獻 195
第12章 六相PMSM逆變器開路故障診斷方法 197
12.1 混雜系統(tǒng)與邏輯動態(tài)模型 197
12.2 雙Y移30°PMSM逆變器開路故障診斷方法 198
12.2.1 電機邏輯動態(tài)模型的建立 198
12.2.2 逆變器開路故障診斷方法 202
12.2.3 仿真結(jié)果與分析 206
12.3 對稱六相PMSM逆變器開路故障診斷方法 208
12.3.1 電機邏輯動態(tài)模型的建立 208
12.3.2 逆變器開路故障診斷方法 209
12.3.3 仿真結(jié)果與分析 212
12.4 本章小結(jié) 214
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