永磁無刷直流電機技術(shù)

《永磁無刷直流電機技術(shù)》包括無刷直流電動機與永磁同步電動機的結(jié)構(gòu)和性能比較；無刷直流電機數(shù)學(xué)模型；計及繞組電感的特性與參數(shù)計算方法；分數(shù)槽集中繞組和多相繞組；不同相數(shù)繞組連接和導(dǎo)通方式的分析與比較；氣隙磁通密度的計算；反電動勢波形和反電動勢計算；霍爾傳感器位置分布規(guī)律分析和確定方法；無刷直流電機設(shè)計要素的選擇；主要尺寸基本關(guān)系式考慮電感影響的修正；由粘性阻尼系數(shù)確定電機主要尺寸的方法；整數(shù)槽和分數(shù)槽繞組無刷直流電機的電樞反應(yīng)；轉(zhuǎn)矩波動及其抑制方法；齒槽轉(zhuǎn)矩及其削弱方法；無刷直流電機基本控制技術(shù)；無傳感器控制技術(shù)；低成本正弦波控制技術(shù)；單相無刷直流電機與控制等?！队来艧o刷直流電機技術(shù)》同時綜合介紹國內(nèi)外無刷直流電機與控制技術(shù)最新進展動態(tài)和研究成果。每章后附有相關(guān)參考文獻，便于讀者跟蹤和進一步深入研究。

本書遵循理論研究與實用技術(shù)相結(jié)合的編寫原則，可供即將從事或正在從事與無刷直流電機有關(guān)的研究開發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、控制和應(yīng)用的科技人員、管理人員，以及大專院校教師、學(xué)生和研究生參考。

前言

第1章 緒論

1.1 無刷直流電動機是最具發(fā)展前途的機電一體化電機

1.2 無刷直流電動機的技術(shù)優(yōu)勢

1.3 21世紀(jì)是永磁無刷直流電動機廣泛推廣應(yīng)用的世紀(jì)

1.4 推動無刷直流電動機技術(shù)和市場蓬勃發(fā)展的主要因素

1.5 無刷直流電動機技術(shù)發(fā)展動向

1.6 小結(jié)

參考文獻

第2章 方波驅(qū)動與正弦波驅(qū)動的原理和比較

2.1 無刷直流電動機（BLDC）與永磁同步電動機（PMSM）

2.2 方波驅(qū)動和正弦波驅(qū)動的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理

2.3 無刷直流電動機與永磁同步電動機的結(jié)構(gòu)和性能比較

2.4 小結(jié)

參考文獻

第3章 無刷直流電動機的繞組連接與導(dǎo)通方式及其選擇

3.1 常見繞組連接與導(dǎo)通方式

3.1.1 兩相繞組電機連接與導(dǎo)通方式

3.1.2 四相繞組電機連接與導(dǎo)通方式

3.1.3 三相繞組電機連接與導(dǎo)通方式

3.1.4 五相星形繞組電機連接與導(dǎo)通方式

3.1.5 小結(jié)

3.2 兩相、三相和四相不同繞組連接和導(dǎo)通方式的分析比較

3.3 繞組利用率和最佳導(dǎo)通角的分析

3.3.1 橋式電路封閉繞組與星形繞組

3.3.2 非橋式m相無刷直流電動機最佳導(dǎo)通角的分析

3.3.3 小結(jié)

3.4 橋式換相的三相繞組△接法和丫接法的分析與選用

3.4.1 三相無刷直流電動機丫和△兩種繞組接法及其轉(zhuǎn)換關(guān)系

3.4.2 同一臺電機采用三角形與星形接法的比較

3.4.3 3次諧波環(huán)流和采用三角形接法條件

3.4.4 應(yīng)用實例

3.4.5 小結(jié)

3.5 在相同銅損耗條件下幾種不同相數(shù)、不同導(dǎo)通角電機轉(zhuǎn)矩的比較

參考文獻

第4章 無刷直流電動機數(shù)學(xué)模型、特性和參數(shù)

4.1 無刷直流電動機簡化模型和基本特性

4.1.1 基本假設(shè)和簡化模型基本等效電路

4.1.2 無刷直流電動機機械特性的統(tǒng)一表達式

4.1.3 理想空載點平均電流不等于零

4.1.7 一個三相無刷直流電動機特性和系數(shù)計算例子

4.2 繞組電感對無刷直流電動機特性的影響

4.3 非橋式120。導(dǎo)通三相無刷直流電動機的非線性工作特性分析

4.4 計及繞組電感的三相無刷直流電動機數(shù)學(xué)模型和基本特性

4.4.1 換相過程分析和瞬態(tài)三相電流解析表達式

4.4.2 平均電流和平均電磁轉(zhuǎn)矩表達式

4.4.3 平均電流和平均電磁轉(zhuǎn)矩的簡潔表達式和函數(shù)關(guān)系圖

4.4.4 近似計算公式

4.4.5 轉(zhuǎn)矩系數(shù)KT與反電動勢系數(shù)KE

4.4.6 計及繞組電感的無刷直流電動機機械特性

4.4.7 圖解法計算電機特性和實例驗證

4.4.8 繞組電阻和電感值變化對電機特性的影響

4.4.9 小結(jié)，

4.5 無刷直流電動機單回路等效電路與視在電阻R

4.6 功率和效率、銅損耗和電流有效值計算

4.7 繞組電阻和電感的計算

4.7.1 電阻的計算

4.7.2 電感的計算

4.7.3 一個電感計算的例子

參考文獻

第5章 無刷直流電動機分數(shù)槽繞組和多相繞組

5.1 無刷直流電動機定子與繞組結(jié)構(gòu)

5.2 無刷直流電動機的分數(shù)槽繞組

5.2.1 分數(shù)槽繞組的優(yōu)點

5.2.2 分數(shù)槽繞組槽極數(shù)z。/p。組合約束條件

5.2.3 三相繞組節(jié)距y=1的分數(shù)槽集中繞組z。/p。組合條件

5.2.4 三相分數(shù)槽繞組的繞組系數(shù)計算

5.2.5 成對出現(xiàn)的槽極數(shù)組合

5.2.6 /小結(jié)

5.3 分數(shù)槽集中繞組槽極數(shù)組合的選擇與應(yīng)用

5.3.1 單層繞組和雙層繞組

5.3.2 定子磁動勢諧波與轉(zhuǎn)子渦流損耗

5.3.3 齒槽組合的LCM值與齒槽轉(zhuǎn)矩的關(guān)系

5.3.4 z為奇數(shù)的齒槽組合與UMP問題

5.3.5 負載下的紋波轉(zhuǎn)矩

5.3.6 成對槽極數(shù)組合、槽極數(shù)比的選擇

5.3.7 大小齒結(jié)構(gòu)的集中繞組電機

5.3.8 小結(jié)

5.4 分數(shù)槽繞組電動勢相量圖和繞組展開圖

5.4.1 相量圖和繞組電動勢相量星形圖

5.4.2 分數(shù)槽集中繞組電動勢相量星形圖

5.4.3 三相分數(shù)槽集中繞組電機繞組展開圖畫法步驟

5.5 多相繞組

5.5.1 多相分數(shù)槽繞組的對稱條件

5.5.2 五相分數(shù)槽集中繞組槽極數(shù)組合z。/（2P。）的分析

5.5.3 Z為奇數(shù)的槽極數(shù)組合與UMP問題

5.5.4 五相分數(shù)槽集中繞組電機的繞組系數(shù)計算

5.5.5 一個五相繞組連接和霍爾傳感器位置的例子

5.5.6 小結(jié)

5.6 一種六相無刷直流電機繞組結(jié)構(gòu)分析

5.6.1 六相無刷直流電機系統(tǒng)主要優(yōu)點

……

第6章 磁路與反電動勢

第7章 轉(zhuǎn)子位置傳感器及其位置的確定

第8章 永磁無刷直流電動機的電樞反應(yīng)

第9章 無刷直流電動機的轉(zhuǎn)矩波動

第10章 永磁無刷直流電動機的齒槽轉(zhuǎn)矩及其削弱方法

第11章 電機設(shè)計要素的選擇與主要尺寸的確定

第12章 無刷直流電動機基本控制技術(shù)

第13章 無刷直流電動機無位置傳感器控制

第14章 無刷直流電動機低成本正波驅(qū)動控制

第15章 單相無刷直流電動機與控制2100433B

本書共分9個章節(jié)，對永磁無刷直流電機的控制技術(shù)與應(yīng)用作了系統(tǒng)地介紹，具體內(nèi)容包括永磁無刷直流電機的數(shù)學(xué)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(zhuǎn)矩脈動和鐵耗抑制、永磁無刷直流電機鎖相環(huán)速度控制技術(shù)、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(guān)工作的人員作為參考用書使用。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對永磁無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的性能要求越來越高。各種傳統(tǒng)的控制方法也伴隨著科學(xué)發(fā)展和技術(shù)進步不斷更新，許多經(jīng)典的控制方法在新技術(shù)硬件平臺上獲得了比以往更優(yōu)良的性能。特別是數(shù)字信號處理器和可編程邏輯器件出現(xiàn)，極大地推動了永磁無刷直流電機控制技術(shù)不斷向集成化、智能化方向發(fā)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(jié)構(gòu)、原理、調(diào)速性能、控制方法以及在磁懸浮飛輪中的應(yīng)用；第2章建立了永磁無刷直流電機系統(tǒng)模型，以驗證各種先進的電機控制方法的應(yīng)用效果；第3章系統(tǒng)地介紹了永磁無刷直流電機的電子電路，這部分內(nèi)容是作者十幾年來從事永磁無刷直流電機控制系統(tǒng)研制工作的總結(jié)；第4章對轉(zhuǎn)矩脈動進行了分析，介紹了各種抑制轉(zhuǎn)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(qū)動問題，提出了降低電機鐵耗的控制方法；第5章介紹了基于鎖相環(huán)的高精度轉(zhuǎn)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(tǒng)，介紹了高性能數(shù)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(yīng)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。

本書既適用于永磁無刷直流電機控制系統(tǒng)的設(shè)計和研發(fā)人員，又可作為工程技術(shù)人員的技術(shù)參考書和高校相關(guān)專業(yè)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(jié)構(gòu)和工作原理

1.2.1永磁無刷直流電機的結(jié)構(gòu)

1.2.2無刷直流電機的原理

1.2.3轉(zhuǎn)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(zhuǎn)

1.5永磁無刷直流電機的設(shè)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(yīng)用

參考文獻

第2章永磁無刷直流電機的數(shù)學(xué)模型及仿真研究

2.1永磁無刷直流電機的數(shù)學(xué)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(jié)果

2.4無刷直流電機模糊邏輯控制系統(tǒng)仿真

2.4.1電機轉(zhuǎn)速的模糊邏輯控制器設(shè)計方法

2.4.2制作模糊控制響應(yīng)表

2.4.3模糊邏輯推理系統(tǒng)的仿真研究

2.5本章小結(jié)

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(shè)計

3.1.2功率MOSFET驅(qū)動電路設(shè)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(shù)介紹

3.2.2NC33035換相控制技術(shù)

3.2.3NC33035的過電流保護電路

3.2.4MC33035的驅(qū)動輸出電路

3.2.5基于MC33035的永磁無刷直流電機控制系統(tǒng)設(shè)計

3.3永磁無刷直流電機數(shù)字控制電路

3.3.1基于TMS320LF2407ADSP的控制電路

3.3.2基于TMS320F2812DSP的控制電路

3.3.3基于FPGA的永磁無刷直流電機控制電路

3.4本章小結(jié)

參考文獻

第4章永磁無刷直流電機轉(zhuǎn)矩脈動和鐵耗抑制

4.1永磁無刷直流電機的轉(zhuǎn)矩脈動

4.1.1永磁無刷直流電機的換相轉(zhuǎn)矩脈動分析

4.1.2永磁無刷直流電機的轉(zhuǎn)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(tǒng)

4.4無刷直流電機雙極性控制系統(tǒng)

4.4.1雙極性控制原理

4.4.2控制系統(tǒng)組成

4.4.3實驗結(jié)果及分析

4.5Buck變換器電機控制系統(tǒng)

4.5.1Buck變換器電機控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真

4.5.2Buck變換器的電機控制系統(tǒng)設(shè)計

4.5.3基于Buek變換器的高速電機試驗

4.5.4Buck變換器軟開關(guān)電路分析與設(shè)計

4.6本章小結(jié)

參考文獻

第5章永磁無刷直流電機鎖相環(huán)速度控制技術(shù)

5.1鎖相環(huán)速度控制原理

5.1.1電機鎖相轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的鑒相器

5.1.2電機的轉(zhuǎn)矩控制

5.2電機專用鎖相環(huán)控制器

5.2.1TC9242的引腳功能和主要參數(shù)介紹

5.2.2TC9242的工作原理

5.3模擬電路鎖相環(huán)速度控制系統(tǒng)

5.3.1基于電流環(huán)和鎖相環(huán)的電機雙模速度控制系統(tǒng)

5.3.2無刷直流電機恒流驅(qū)動研究

5.3.3高轉(zhuǎn)速電機穩(wěn)速控制器設(shè)計

5.3.4模塊間自動切換電路的實現(xiàn)

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(wěn)速試驗

5.5快速鎖相穩(wěn)速控制

5.5.1電流環(huán)分析

5.5.2快速鎖相環(huán)電路

5.5.3鎖相穩(wěn)速切換電路

5.6五位置傳感器無刷直流電機鎖相環(huán)速度控制系統(tǒng)

5.7軟件鎖相環(huán)速度控制參數(shù)優(yōu)化設(shè)計

5.8本章小結(jié)

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(xù)流二極管導(dǎo)通檢測方法

6.1.4固定電壓的檢測方法

6.1.5預(yù)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(diào)速原理

6.2.2TDA5142T的換相技術(shù)

6.2.3TDA5142T的起動技術(shù)

6.2.4TDA5142T電機速度控制電路

6.2.5實驗結(jié)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(guān)鍵技術(shù)分析

6.3.4ML4425外圍電路的參數(shù)選取

6.3.5MLA425應(yīng)用于高速電機的起動技術(shù)

6.4永磁無刷直流電機無位置傳感器DSP控制系統(tǒng)

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(tǒng)的實現(xiàn)

6.4.3無位置傳感器控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

6.4.4實驗結(jié)果與結(jié)論

6.5本章小結(jié)

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(tǒng)的硬件設(shè)計

7.2.1硬件總體方案設(shè)計

7.2.2控制電路設(shè)計

7.2.3功率驅(qū)動電路設(shè)計

7.2.4位置檢測電路設(shè)計

7.3伺服控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

7.3.1伺服控制系統(tǒng)的主程序結(jié)構(gòu)

7.3.2各子功能模塊的實現(xiàn)

7.4低速轉(zhuǎn)矩脈動的分析和抑制

7.4.1PWM-ON-PWM調(diào)制

7.4.2換相期間調(diào)制方式對轉(zhuǎn)矩脈動的影響

7.4.3PWM-ON-PWM調(diào)制的應(yīng)用局限

7.5試驗測試及結(jié)果分析

7.5.1試驗測試

7.5.2試驗結(jié)果分析

7.6本章小結(jié)

參考文獻

第8章稀土永磁無刷直流電機發(fā)電運行控制

8.1稀土永磁無刷直流電機發(fā)電運行

8.1.1概述

8.1.2能量轉(zhuǎn)換方法

8.2儲能基本原理

8.2.1儲能飛輪系統(tǒng)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(jié)構(gòu)

8.3.2FES核心構(gòu)件設(shè)計

8.4發(fā)電運行的控制系統(tǒng)設(shè)計

8.4.1控制原理及總體方案

8.4.2系統(tǒng)的硬件設(shè)計

8.4.3電路設(shè)計實現(xiàn)

8.4.4系統(tǒng)的軟件設(shè)計

8.4.5控制算法的具體實現(xiàn)

8.5試驗測試及結(jié)果分析

8.6本章小結(jié)

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計算漏磁系數(shù)和極弧系數(shù)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(guān)參數(shù)計算

9.2.3氣隙軸向磁場的分析及相關(guān)參數(shù)計算

9.2.4電機氣隙磁場的分析及相關(guān)參數(shù)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系數(shù)

9.3.3等效漏磁系數(shù)

9.3.4計算結(jié)果

9.4相關(guān)討論

9.4.1隔磁環(huán)對電機磁場的影響

9.4.2Halbach磁體結(jié)構(gòu)電機的電磁場研究

9.5樣機電磁設(shè)計及結(jié)果分析

9.5.1電機二維場及三維場電磁參數(shù)計算結(jié)果比較

9.5.2氣隙磁通密度的計算方法

9.6本章小結(jié)

參考文獻

附錄源代碼2100433B

永磁無刷直流電機被認為是21世紀(jì)有發(fā)展前途和廣泛應(yīng)用前景的電子控制電機。 本書著重對永磁無刷直流電機與控制技術(shù)的主要問題進行較深入的研究分析和介紹，包括無刷直流電動機與永磁同步電動機的結(jié)構(gòu)和性能比較；無刷直流電機數(shù)學(xué)模型；計及繞組電感的特性與參數(shù)計算方法；分數(shù)槽集中繞組和多相繞組；不同相數(shù)繞組連接和導(dǎo)通方式的分析與比較；氣隙磁通密度的計算；反電動勢波形和反電動勢計算；霍爾傳感器位置分布規(guī)律分析和確定方法；無刷直流電機設(shè)計要素的選擇；主要尺寸基本關(guān)系式考慮電感影響的修正；由黏性阻尼系數(shù)確定電機主要尺寸的方法；整數(shù)槽和分數(shù)槽繞組無刷直流電機的電樞反應(yīng)；轉(zhuǎn)矩波動及其抑制方法；齒槽轉(zhuǎn)矩及其削弱方法；無刷直流電機基本控制技術(shù)；無傳感器控制技術(shù)；低成本正弦波控制技術(shù)；單相無刷直流電機與控制等。本書同時綜合介紹國內(nèi)外無刷直流電機與控制技術(shù)新進展動態(tài)和研究成果。每章后附有相關(guān)參考文獻，便于讀者跟蹤和進一步深入研究。