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本書是在第1版的基礎上修訂而成的，內容覆蓋數學模型、仿真建模和應用實例三個層面，從簡單實用的角度，較為全面地介紹了永磁同步電動機變頻調速系統(tǒng)的主要構成部分的工作原理與控制技術。
本書具體內容包括：永磁同步電動機的結構與基本工作原理、動態(tài)數學模型、仿真模型以及有限元建模分析；電壓型逆變器的工作原理、仿真建模與常見的PWM控制技術；永磁同步電動機的工作特性及其在正弦交流電壓源、電壓型逆變器供電下的工作特性；用于電機控制的常見數字微控制器及PWM算法實例；永磁同步電動機的轉子磁場定向矢量控制技術和直接轉矩控制技術；永磁同步電動機變頻調速系統(tǒng)應用實例；永磁同步電動機典型試驗附錄中提供了部分MATLAB仿真模型及其部分代碼、MTPA公式匯總、英飛凌XMC1300單片機的SVPWM程序、基于SIMULINK的TMS320F2812矢量控制程序、SVPWM的調制電壓及逆變器輸出電壓的頻域分析、電機調速系統(tǒng)相關的一些標準名稱。
本書可以用作高等院校電氣工程及其自動化專業(yè)高年級本科生、電力電子與電力傳動方向研究生的教材，也可供從事電動汽車、軌道交通車輛牽引、風力發(fā)電系統(tǒng)等交流電機調速方面工作的科技人員閱讀。
本書配有仿真程序，歡迎讀者登錄www.cmpedu.com免費下載。

電機調速系統(tǒng)采用各類電動機將電能轉換成機械能，為機械負載提供源動力，在電動汽車、城市地鐵、干線鐵路等交通工具中，在冶金、紡織等各工業(yè)生產線中，在空調、電冰箱等人們日常生活等眾多領域內發(fā)揮著不可替代的作用。
交流電機調速系統(tǒng)采用交流電動機提供負載所需源動力，它是電機學、交流電機調速理論、自動控制理論、電力電子技術、微電子技術等學科的有機結合與交叉應用。自20世紀70年代以來，隨著上述學科日漸成熟，加之交流電機在體積、重量、維修、可靠性、效率等方面優(yōu)于直流電機，目前實際應用的電機調速系統(tǒng)已經從直流電機調速系統(tǒng)轉為交流電機調速系統(tǒng)，并處于從傳統(tǒng)電機向新型電機過渡的階段。
近些年來，隨著永磁材料性能的不斷提升和成本的降低，采用永磁材料的各類電機（特別是永磁同步電機）已經在廣受矚目的電動汽車中得到較多的應用，并且在新能源如風能開發(fā)與利用、鐵道與城市軌道交通等領域也嶄露頭角。由于在體積、重量、效率等方面有較大優(yōu)勢，永磁電機的應用將會更加普及。
為順應永磁同步電機應用發(fā)展趨勢以及便于讀者理解，本書圍繞永磁同步電機變頻調速系統(tǒng)及其控制技術，從數學模型、仿真建模和應用實例三個層面，力爭做到將理論分析與簡單實用、仿真運用、調速應用相結合，從構成調速系統(tǒng)的各基本單元入手編寫了15章內容。
第1章緒論，簡要介紹了電機的分類、應用場合、控制策略與研究方法。
第2～5章是基礎篇。其中第2章介紹了永磁同步電機（PMSM）的結構及其基本工作原理；第3章推導了永磁同步電機的動態(tài)數學模型并對其進行簡化；第4章以MATLAB/SIMULINK為仿真平臺介紹了永磁同步電機的仿真建模，第2版增加了兩部分內容：恒幅值變換與恒功率變換的對比、帶有整流器負載的多相永磁同步發(fā)電機的電路法建模；第5章介紹了JMAG有限元分析軟件在永磁同步電機電磁分析與仿真建模中的應用，第2版增加了JMAGRT電機模型與SIMULINK的聯合仿真內容。
第6～11章是控制篇。第6章分析了永磁同步電機的基本工作特性；第7章分析了在理想正弦交流電壓源供電環(huán)境下永磁同步電機的工作特性；第8章分析了三相電壓型逆變器的結構與工作原理；第9章講解了電壓型逆變器的常用PWM控制技術，第2版增加了兩部分內容：不連續(xù)空間矢量PWM、過調制區(qū)域的SVPWM；第10章分析了在電壓型逆變器供電情況下，永磁同步電機調速系統(tǒng)的一些特殊問題，第2版增加了死區(qū)對逆變器輸出電壓的影響以及IGBT逆變器損耗的定量分析內容；第11章介紹了目前幾款用于調速系統(tǒng)電機控制的數字微控制器。
第12～15章是應用篇。第12章闡釋了永磁同步電機的矢量控制變頻調速系統(tǒng)；第13章分析了永磁同步電機的直接轉矩控制變頻調速系統(tǒng)；第14章舉例介紹了永磁同步電機調速系統(tǒng)在電動汽車與城市軌道交通中的應用。第15章主要介紹了PMSM參數的獲取及典型試驗。
書后的附錄提供了SIMULINK仿真模型、基于MATLAB/SIMULINK模型文件的DSP程序開發(fā)實例、與電機及電機調速系統(tǒng)相關的部分標準名稱等內容，第2版增加了永磁同步電機的標幺值數學模型、MTPA相關公式匯總、英飛凌XMC1300單片機的SVPWM程序、SVPWM的調制電壓及逆變器輸出電壓的頻域分析等內容，供讀者參考。
本書由袁登科、徐延東、李秀濤編著，陶生桂教授進行審定。徐延東編寫第14章，李秀濤編寫第11章，袁登科編寫其余各章節(jié)并負責全書的統(tǒng)稿。
感謝張舟云、龔熙國、崔剛然、文明等業(yè)內同行的大力支持，他們?yōu)楸緯木帉懞托抻喬岢隽藢氋F的意見與建議。
本書的編輯工作中，得到了陳、楊守建、壽利賓、胡展敏、武凱迪、高喆、王凱、徐馳、陳翰寅、薛林燚、姚佑偉、孟禹、馮維宇等的熱心幫助，在此表示衷心感謝。
不少讀者就本書的內容與作者進行過交流，提出了許多寶貴意見，在此衷心感謝讀者的分享！
非常感謝機械工業(yè)出版社的林春泉編輯及其同事們，他們?yōu)楸緯某霭嫣峁┝舜罅χС峙c幫助。
作者對家人及同濟大學電氣工程系各位同事等給予的支持與關懷表示深深的感謝。
本書的修訂工作得到了同濟大學研究生教材建設項目（2021JC20）資助。
由于學識、經驗和水平有限，書中難免出現不當之處，敬請廣大讀者批評指正，并給予諒解。電子郵箱：YWZDK@163COM。機械工業(yè)出版社教育服務網wwwcmpeducom提供了本書配套的MATLAB 2020a等版本仿真程序。智慧樹平臺課程號K6736282。

第1章緒論1
11電動機類型1
12電動機應用概述3
13電動機控制策略4
14電動機調速系統(tǒng)的構成及其研究方法7
小結10
練習題10
第2章PMSM結構與基本工作原理11
21PMSM結構11
211定子11
212轉子13
22旋轉變壓器15
221工作原理16
222解碼電路17
23PMSM加工流程介紹19
24PMSM的工作原理19
241定子繞組與永磁轉子的作用力19
242定子繞組與凸極轉子的作用力20
243電動機的基本控制模式21
小結21
練習題22
第3章PMSM動態(tài)數學模型23
31PMSM的物理模型23
32三相靜止坐標系的PMSM動態(tài)數學模型24
321定子電壓方程24
322定子磁鏈方程25
323電動機轉矩方程29
324動力學方程31
325基于MATLAB的轉矩公式分析31
33坐標變換33
34dq轉子坐標系的PMSM動態(tài)數學模型35
341dq坐標系PMSM動態(tài)數學模型推導35
342基于MATLAB的PMSM數學模型化簡37
343PMSM等效電路圖40
35電動機矢量圖40
小結42
練習題42
第4章PMSM的MATLAB仿真建模43
41MATLAB/SIMULINK簡介43
42基于分立模塊的PMSM仿真建模46
43基于SFunction的PMSM仿真建模55
44基于Specialized Power Systems的PMSM仿真建模57
45仿真對比分析63
451正弦電壓供電PMSM直接起動的仿真波形對比63
452不同仿真模型仿真效率比較64
453不同變換矩陣系數的影響67
454恒幅值變換與恒功率變換的對比69
46帶有整流器負載的多相永磁同步發(fā)電機的電路法建模72
461PMSG電路法建模說明72
462PMSG電路法模型舉例73
小結77
練習題77
第5章PMSM的JMAG有限元分析模型78
51JMAG軟件的功能與特點78
52有限元分析的主要步驟與分析功能簡介82
53JMAGRT電機模型與SIMULINK的聯合仿真87
小結94
練習題94
第6章PMSM穩(wěn)態(tài)工作特性95
61電流極限圓95
62電壓特性95
621電壓極限橢圓95
622電壓控制下的電動機電流97
63轉矩特性98
631轉矩與電流幅值及相角的關系98
632轉矩與id和iq的關系102
633恒轉矩曲線103
634轉矩/電流曲線104
635電壓限制下的電動機轉矩106
64機械特性109
65功率因數112
66電動機參數變化對電動機的影響114
小結116
練習題117
第7章理想正弦交流電壓源供電環(huán)境下PMSM的工作特性118
71恒定電壓、恒定頻率的正弦交流電壓源供電環(huán)境下PMSM的工作特性118
711PMSM穩(wěn)態(tài)工作特性分析118
712PMSM起動過程分析121
713PMSM運行穩(wěn)定性分析125
72額定頻率以下變頻正弦交流電源供電環(huán)境下PMSM的工作特性138
721恒定頻率下的PMSM工作特性139
722不同頻率下的PMSM工作特性146
73額定頻率以上變頻正弦交流電源供電環(huán)境下PMSM的工作特性147
小結149
練習題149
第8章三相電壓型逆變器的構成與工作原理150
81三相電壓型逆變器的構成150
811功率二極管152
812絕緣柵雙極型晶體管157
813金屬氧化物半導體場效應晶體管161
814功率母排164
815吸收電路165
816電容器166
817電壓電流檢測電路170
818典型的驅動模塊172
82三相電壓型逆變器的工作方式176
821能量傳遞的三種方式176
822三相電壓型逆變器的兩種導通方式176
823輸出相電壓特點177
83三相電壓型逆變器MATLAB仿真建模177
831基于SIMULINK分立模塊的逆變器建模179
832基于Specialized Power Systems庫的逆變器模型179
833基于Simscape庫的逆變器物理建模182
小結187
練習題187
第9章電壓型逆變器控制技術188
91方波運行模式及仿真建模188
911方波運行模式188
912方波運行模式的電壓型逆變器仿真建模190
92SPWM技術及仿真建模192
921SPWM技術原理分析192
922載波比與調制比192
923輸出電壓基波幅值特點194
924仿真建模194
93SVPWM技術及仿真建模200
931兩電平電壓型逆變器電壓空間矢量200
932SVPWM線性組合算法202
933SVPWM幾何特征203
934SVPWM技術特點204
935SVPWM算法的仿真建模205
936不連續(xù)空間矢量PWM218
937過調制區(qū)域的SVPWM219
94CHBPWM技術及仿真建模224
941CHBPWM技術原理224
942CHBPWM技術特點225
943CHBPWM仿真建模分析226
小結230
練習題230
第10章電壓型逆變器供電變壓變頻調速系統(tǒng)的特殊問題232
101主電路結構232
102整流電路233
103VSI輸入側濾波器234
104VSI輸出濾波235
105EMI濾波器238
1051EMC與EMI簡介238
1052VSI逆變器中的EMI245
106VSI主要變量的討論248
107VSI的功率損耗250
小結252
練習題252
第11章電機控制用數字微控制器254
111概述254
112TMS320F24x256
1121TMS320F24x性能特點256
1122SVPWM算法實現258
113TMS320F2812267
1131性能特點268
1132基于SIMULINK的DSP中的SVPWM程序開發(fā)271
114英飛凌TC29x273
115飛思卡爾DSP56F807276
116英飛凌XMC系列單片機27

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