本书系统地介绍了车用交流驱动电机的工作原理和控制理论基础,本书的主体内容编撰自车用电驱动技术、电机学、交流电机控制等,内容组织上共分为三部分:驱动电机的电磁学基础、交流电机的基本工作原理、车用交流电机矢量控制理论基础和系统集成。 本书在内容编排上充分考虑与非自动化类专业的课程体系衔接,力求体系完整;数学分析方法和物理表征尽可能前后一致,主要采用了空间矢量和能量法表述电机的机电能量转换过程。 本书可以用作非自动化专业的本科或研究生教材,也可供相关技术领域从事交流电机及其控制相关工作的工程师参考。

序 前言 主要符号表 第1章绪论1 1.1电机的发展简史1 1.2车用驱动电机的特点和常用类型4 1.2.1车用驱动电机的基本构成和主要技术特点4 1.2.2车用驱动电机的主要类型5 1.3车用驱动电机的典型应用5 1.3.1ISG与P2电机5 1.3.2电机与变速器的集成7 1.3.3三合一电驱动总成8 1.3.4轮毂电机9 小结11 第2章磁场与磁路13 2.1磁场的产生和度量13 2.1.1磁场及其度量13 2.1.2电流的磁效应14 2.1.3(电)磁力17 2.2电磁感应19 2.2.1法拉第电磁感应定律/楞次定律19 2.2.2动生电动势19 2.2.3感生电动势21 2.3磁介质22 2.3.1磁介质和磁化强度22 2.3.2磁介质中的安培环路定理23 2.3.3铁磁材料、硬(永)磁材料25 2.3.4磁场的储能27 2.4磁路及其基本定律28 2.4.1磁路的基本定律29 2.4.2磁路的并联和串联31 2.5典型直流磁路34 2.5.1双线圈励磁、磁链34 2.5.2永磁磁路的计算特点37 2.6典型交流磁路——单相变压器39 2.6.1正弦(时间变)量的相量表示39 2.6.2单相交流电路中的有功功率和功率因数40 2.6.3交流磁路的特点和变压器的原理41 2.6.4变压器的空载运行42 2.6.5变压器的负载运行45 小结47 习题48 第3章机电能量转换与电磁转矩的生成54 3.1具有机械端口的电磁系统/直线电机模型54 3.2电磁系统的储能——磁能与磁共能56 3.2.1电机内部的能量转换过程概述56 3.2.2磁路的磁能与磁共能57 3.3电磁转矩的生成和统一表达式60 3.3.1电磁转矩的生成60 3.3.2机电能量转换过程62 3.3.3磁阻转矩64 3.4机电能量转换的一般原理67 3.4.1拉格朗日麦克斯韦方程67 3.4.2双激励电磁装置分析69 小结75 习题75 第4章交流绕组及其磁动势77 4.1典型交流绕组结构77 4.1.1交流绕组的分类和主要设计参数77 4.1.2三相分布绕组的设计80 4.2正弦电流激励单相绕组的磁动势85 4.2.1单相绕组的磁动势85 4.2.2余弦电流激励下单相绕组的(脉振)磁动势88 4.3对称三相电流激励三相绕组的磁动势89 4.3.1三相绕组的基波合成磁动势89 4.3.2电机的时空一致性、空间矢量91 4.3.3平面旋转磁动势的空间矢量表达92 4.4定子电压、电流及磁链矢量93 4.4.1定子电流矢量和电压矢量93 4.4.2定子磁链矢量95 4.5空间矢量的微分运算和线性变换97 4.5.1空间矢量的矢量变换97 4.5.2空间矢量的坐标变换100 4.5.3等幅值线性变换前后的磁共能计算101 4.5.4空间矢量的微分运算102 小结107 习题108 第5章永磁同步电机的空间矢量描述和磁场定向控制110 5.1永磁同步电机转子结构及物理模型110 5.1.1面装式永磁同步电机物理模型110 5.1.2内置式永磁同步电机物理模型112 5.2空间矢量方程113 5.2.1定子磁链和电压方程113 5.2.2电压矢量方程在同步坐标系下的分解115 5.3永磁同步电机磁共能和转矩模型118 5.4永磁同步电机的磁场定向控制120 5.4.1永磁同步电机的矢量控制和磁场定向120 5.4.2恒转矩曲线、电流极限圆和MTPA121 5.4.3电压极限椭圆、弱磁控制和MTPV123 5.4.4永磁同步电机制动的基本原理128 小结129 习题130 第6章感应电机的空间矢量描述和磁场定向控制133 6.1感应电机的转子结构和工作原理133 6.1.1三相感应电机的转子结构133 6.1.2三相感应电机的工作原理和物理模型134 6.1.3定子坐标系、转子坐标系和磁场同步坐标系135 6.2感应电机的矢量方程136 6.2.1感应电机定、转子的电感与磁链136 6.2.2静止轴系下的空间矢量方程140 6.2.3任意同步旋转DQ轴系矢量方程142 6.2.4转子固结abc轴系矢量方程144 6.3转子磁场的建立过程及其定向144 6.3.1动生电动势诱导的转子t轴磁动势145 6.3.2感生电动势诱导的转子m轴磁动势147 6.4转子磁场定向MT轴系矢量方程149 6.4.1MT轴系的定义和特征149 6.4.2定、转子磁链方程150 6.4.3定、转子电压方程151 6.4.4定、转子电流方程152 6.4.5转矩方程153 6.5基于转子磁场定向的矢量控制系统156 6.5.1电压电流模型156 6.5.2电流转速模型157 6.6转子磁场定向感应电机控制的实现158 6.6.1转子磁场定向控制的基本结构159 6.6.2*大转矩电流比控制159 6.6.3弱磁控制160 小结161 习题162 第7章车用电机驱动逆变技术164 7.1脉宽调制逆变器和空间矢量调制原理164 7.1.1定子电压基矢量164 7.1.2伏秒等效原理和SVPWM167 7.2车用功率半导体器件技术169 7.2.1功率半导体器件概述170 7.2.2(车用)绝缘栅双极晶体管(IGBT)175 7.2.3第三代宽禁带半导体技术概述177 7.3车用电机控制器技术和装置177 7.3.1车用电机控制器的基本构成177 7.3.2车用电机控制器的关键参数设计178 7.3.3车用电机控制器的硬件控制功能及其实现181 7.3.4车用电机控制器的软件控制功能及其实现186 小结188 习题188 第8章车用电驱动系统的集成189 8.1车用电驱动系统的负载平衡189 8.1.1车用电驱动力与行驶阻力的 平衡189 8.1.2车用电驱动系统的外特性191 8.1.3车用电驱动系统的功率和效率 特性193 8.2车载电源对电驱动系统的影响195 小结197 习题197 参考文献198