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译文： 永磁同步电机和无刷直流电动机 R. 克里希南 美国 弗吉尼亚理工大学 电气和计算机工程系 序言： 永磁交流电机驱动器上的图书主要集中在机械的设计，并仅按一个基本的方式叙述了这些驱动器的控制和转换。在过去二十年来，研究和开发的控制策略及其随后的应用，已被杂志刊物报导，并在学术会议上提出。基于这些出版物和会议的知识尚未被系统地写成书刊传播到工业和学术界。随着与这些驱动系统相关的电力电子技术被关注，三相桥逆变器已被用作标准使用很长一段时间。随着时间的推移， 对它的理解和控制有显著的变化。成本最小化，已成为新兴的大批量应用的主要焦点，因此有必要考察子系统成本。虽然控制器的成本已经根据它们的应用变得标准化，成本最小化的明显目标是转换器和电机。近来，新的电源转换器拓扑结构也正在考虑低成本的驱动系统。本书专门为永磁交流机器并侧重于控制和低成本的转换器拓扑及时地补充了这方面知识。牢记这一点，这本书涉及的内容已发展了好几年。本书的一些章节，在弗吉尼亚理工大学被广泛用于博士生水平教学，以及丹麦的奥尔堡大学，美国和其它国家的企业进行试点教学。 这本书分为三个部分。第一部分涵盖的电机、电源设备、逆变器及其控制（第1和第2章）的基础。第二和第三部份分别专门讨论永磁同步（第3至第8章）和无刷直流电动机驱动器（第9至第14章）。 要了解永磁交流驱动器必须由电机的基础开始。第1章从基本介绍了同步电机的特点和它们的工作点、电机转子配置、同步电机和无刷直流电机之间的差异、绕组以及分布在齿和槽的磁通密度、有关于电机尺寸、磁铁和定子励磁、扭矩和输出功率、寄生电感的表达式。此外，还包括了表征电机的铁心损耗，它们的计算和测量，和建模和控制策略的方案。本书更侧重于正弦波电机而不是梯形波电机，因为前者与其它交流电机无论是在运作上还是操作和控制的法则上与其它交流电机密切相关。若只考虑变量的基本组成部分，正弦波和梯形波永磁电机的行为是一致的。尽管它们之间有一些重大的差异，适用的原则是显而易见的。各种永磁铁置于转子上的电机或者置于定子上的特种电机，尽呈现于此，使读者们能够熟悉老的和新电机。 第2章包含了功率器件的开关特性和开关损耗、整流器、逆变器的简要说明。逆变器部分介绍了各种换流方案、它们的优缺点、它们的建模、还包括永磁交流电机的四象限运行和适用性，还有描述和操作永磁交流驱动系统的常用术语。 以转子为参考系，采用dqo轴，使用空间相量变量系统的永磁同步电机的动态建模，将在第3章中给出。本章的方法是直观的，并假定读者熟悉基本电路理论和简单的三角关系的轴投影。基于MATLAB?的仿真结果说明了各项建模的正确。这个动态模型需要在随后的不断地补充扩展。 永磁同步电机控制的基础是向量控制，使得电机的转矩和磁通分离。额外的性能要求，如恒转矩角，功率因子，磁通常量的联系，单位电流的最大扭矩，电流和磁通量相量的固定角，功耗常量，最大效率迭加向量控制器和针对同步机的各种控制策略出现。所有这些控制策略的永磁同步机和其某些方面实施的在第4章进行了阐述。 弱磁对扩大永磁同步电动机的调速范围是至关重要的。第5章中提供了实现弱磁各种控制策略，得以实现。更重要地，六步变频器运行在弱磁模式正在研究中，与其它方法的有模型和无模型弱磁控制器相竞争。 内转子和外转子永磁电机在弱磁以及恒转矩区域的表现，它们之间的差异得到机械参数归一化，并进行了讨论。 驱动器必然有转矩控制的内电流控制回路，而电流控制器也是他们在实践中的设计过程必要的。这样的过程是来自于框图简化方法得到的传递函数。这个方法确立了区分了励磁的直流电机和永磁同步电机之间的相似点和不同点，从而增加了读者的理解。速度控制的实现依赖外部速度反馈回路。速度控制器的设计采用的是最佳对称方法分析得出。第6章中的一个例子说明了设计过程。 几乎所有的控制策略，取决于其运行的机器参数。由于定子电阻和转子磁链对温度和q轴电感饱和的敏感性，驱动器性能的结果和方法，第7章研究如何克服在系统中在永磁同步电机的影响。 位置信息对永磁同步电动机驱动控制的成功是至关重要的。位置传感器的方法是从成本和可靠性的角度来看非常有吸引力。第8章讲述无位置传感器控制的几种方法。 第9至14章对永磁无刷直流电机作了研究。第9章详细阐述了这类电机的建模和仿真。这一章也加入了中普遍使用的控制方案。 第10章解决了换相转矩脉动及其计算的重要问题。弱磁研究作为一个辅助的方法，介绍了用傅立叶级数研究扭矩。 半波逆变器拓扑的出现，主要是迎合大批量应用的低成本和高性能的要求。第11章研究四个这样的逆变器拓扑结构的永磁无刷直流电动机系统。 使用非常类似的方法，为永磁同步电动机电流和转速控制器的设计出现于第12章的细节中。第13章中讨论了电流和无位置传感器永磁无刷直流电动机操作的各种方法。各类中课题这些电机的转