科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對于改變社會的生產(chǎn)面貌，推動人類文明向前發(fā)展，具有極其重要的意義。電氣自動化技術(shù)是多種學(xué)科的交叉綜合，特別是在電力電子、微電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，電氣自動化技術(shù)更是日新月異。毫無疑問，電氣自動化技術(shù)必將在國家建設(shè)、提高國民經(jīng)濟(jì)水平中發(fā)揮重要的作用。
為了幫助在經(jīng)濟(jì)建設(shè)線工作的工程技術(shù)人員能夠及時熟悉和掌握電氣自動化領(lǐng)域中的新技術(shù)，中國自動化學(xué)會電氣自動化專業(yè)委員會和中國電工技術(shù)學(xué)會電控系統(tǒng)與裝置專業(yè)委員會聯(lián)合成立了電氣自動化新技術(shù)叢書編輯委員會，負(fù)責(zé)組織編輯電氣自動化新技術(shù)叢書。叢書將由機(jī)械工業(yè)出版社出版。
本叢書有如下特色：
一、本叢書專題論著，選題內(nèi)容新穎，反映電氣自動化新技術(shù)的成就和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)急需。
二、理論聯(lián)系實(shí)際，重點(diǎn)在于指導(dǎo)如何正確運(yùn)用理論解決實(shí)際問題。
三、內(nèi)容深入淺出，條理清晰，語言通俗，文筆流暢，便于自學(xué)。
本叢書以工程技術(shù)人員為主要讀者，也可供科研人員及大專院校師生參考。
編寫出版電氣自動化新技術(shù)叢書，對于我們是一種嘗試，難免存在不少問題和缺點(diǎn)，希望廣大讀者給予支持和幫助，并歡迎大家批評指正。

電氣自動化新技術(shù)叢書編輯委員會定子繞組流過電流，在氣隙中產(chǎn)生的以圓形軌跡旋轉(zhuǎn)的磁動勢是交流電動機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)工作的基礎(chǔ)。為了產(chǎn)生該旋轉(zhuǎn)磁動勢，可以采用三相繞組結(jié)構(gòu)，也可以采用相數(shù)大于三的多相繞組結(jié)構(gòu)。三相繞組若無中心點(diǎn)引出，則只有兩個可控自由度，這兩個自由度恰好能滿足轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的需要。但當(dāng)某相繞組故障，或逆變橋臂故障后，只有通過電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化才能實(shí)現(xiàn)三相電動機(jī)容錯運(yùn)行。多相電動機(jī)相數(shù)通常大于三，若設(shè)多相電動機(jī)相數(shù)為n且無中心點(diǎn)引出，扣除用于控制轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的兩個自由度外，則還有n-3個自由度需要控制。正是這n-3個多余的自由度，使得多相電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)可以獲得比三相電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)更加優(yōu)越的性能，從而滿足一些特殊應(yīng)用場合對于某些特殊性能的需要。
對單臺多相電動機(jī)構(gòu)成的驅(qū)動系統(tǒng)而言，可以在多個平面上實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，從而增強(qiáng)電動機(jī)的帶負(fù)載能力。例如反電動勢為非正弦的多相電動機(jī)可以采用定子繞組注入諧波電流方法來增強(qiáng)電動機(jī)的帶負(fù)載能力，或在負(fù)載一定的情況下減小功率開關(guān)器件的電流峰值。若反電動勢為正弦波，則可以利用多余的自由度實(shí)現(xiàn)定子繞組故障或逆變橋臂故障后，定子繞組缺相容錯運(yùn)行，從而提高電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性。為了滿足某些應(yīng)用場合對驅(qū)動器體積限制的特殊要求，還可以利用多相電動機(jī)多自由度帶來的多平面可控特點(diǎn)，構(gòu)建單逆變器供電多個電動機(jī)定子繞組的串聯(lián)驅(qū)動系統(tǒng)，把各個電動機(jī)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換動作置于不同的控制平面上，實(shí)現(xiàn)不同電動機(jī)機(jī)電能量的解耦控制。n相電動機(jī)定子繞組通常采用n相逆變器供電，各相承擔(dān)了電動機(jī)總功率的1/n。顯然隨著相數(shù)的增多，各相承擔(dān)的功率下降，各逆變橋臂承擔(dān)的功率也隨之減小。所以，若電動機(jī)每相額定電壓不變，則每個繞組及功率開關(guān)額定電流幅值降低；若電動機(jī)每相額定電流不變，則每個繞組及功率開關(guān)額定電壓幅值降低，滿足某些低壓大電流供電場合的需要。正是以上多相電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的特殊性能，使得多相電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)在軌道交通、電動汽車、新能源發(fā)電、航空航天、軍事裝備等應(yīng)用領(lǐng)域得到高度的重視和深入的研究。
與三相電動機(jī)控制類似，在多相電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中也存在兩種瞬時轉(zhuǎn)矩控制策略：一種是基于電流控制電動機(jī)磁場和轉(zhuǎn)矩的矢量控制策略，另一種是基于電壓控制電動機(jī)磁場和轉(zhuǎn)矩的直接轉(zhuǎn)矩控制策略。多相逆變器可以輸出比三相逆變器更多的電壓矢量，如何利用這些數(shù)量龐大的電壓矢量實(shí)現(xiàn)多相電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)磁場和轉(zhuǎn)矩的瞬時精確控制是亟待解決的現(xiàn)實(shí)問題。本書選擇多相永磁同步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制為中心內(nèi)容，圍繞電動機(jī)轉(zhuǎn)矩控制策略、零序電流控制策略、提升負(fù)載能力控制策略、缺相容錯不間斷運(yùn)行控制策略、多電動機(jī)串聯(lián)驅(qū)動控制策略、降低轉(zhuǎn)矩脈動控制策略、無位置傳感器控制策略、轉(zhuǎn)子磁懸浮控制策略等內(nèi)容展開研究及論述。全書共包括九章，內(nèi)容具體安排如下：
第1章對多相電動機(jī)種類、多相電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)用、多相電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制、多相電動機(jī)多自由度應(yīng)用、多相電動機(jī)無位置傳感器研究等內(nèi)容進(jìn)行綜述。
第2章基于多相交流電動機(jī)多平面分解坐標(biāo)變換理論，研究單平面機(jī)電能量轉(zhuǎn)換多相電動機(jī)、雙平面機(jī)電能量轉(zhuǎn)換多相電動機(jī)數(shù)學(xué)模型以及多套繞組多相電動機(jī)數(shù)學(xué)模型，為全書控制策略奠定了研究對象數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)。
第3章以反電動勢為正弦波的六相對稱繞組永磁同步電動機(jī)為例，研究具有零序電流自調(diào)整的直接轉(zhuǎn)矩控制策略及基于多維立體空間的直接轉(zhuǎn)矩控制策略，以解決多相逆變器輸出電壓矢量的優(yōu)化選擇和多相電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)零序電流的抑制問題。同時也講解了基于電路模式的多相電動機(jī)仿真模型建立及直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。
第4章以反電動勢為梯形波的五相永磁同步電動機(jī)為例，研究了具有轉(zhuǎn)矩電流比（Maximum Torgue Per Ampere，MTPA）策略的基波和3次諧波雙平面的直接轉(zhuǎn)矩控制策略，進(jìn)一步增強(qiáng)了多相電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的帶負(fù)載能力。
第5章以六相永磁同步電動機(jī)為研究對象，從產(chǎn)生圓形磁動勢旋轉(zhuǎn)軌跡角度，分別研究基于虛擬變量定義的定子繞組缺一相、缺兩相、缺三相直接轉(zhuǎn)矩控制策略，同時為了提升缺相后電動機(jī)繞組電流的平衡，還研究了對應(yīng)的定子電流平衡控制策略。
第6章研究單逆變器供電雙永磁同步電動機(jī)定子繞組串聯(lián)驅(qū)動系統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制策略，重點(diǎn)研究兩種類型的串聯(lián)驅(qū)動系統(tǒng)，即反電動勢為正弦波的兩個電動機(jī)串聯(lián)驅(qū)動和反電動勢為非正弦波的兩個電動機(jī)串聯(lián)驅(qū)動，從理論上建立兩臺電動機(jī)解耦型直接轉(zhuǎn)矩控制策略。
第7章研究基于多相逆變器空間電壓矢量調(diào)制及逆變器功率橋臂占空比直接計(jì)算型直接轉(zhuǎn)矩控制策略；同時為了選擇到的開關(guān)電壓矢量，研究了多相電動機(jī)的預(yù)測型直接轉(zhuǎn)矩控制策略。采用上述控制策略后，驅(qū)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩脈動進(jìn)一步減小，增強(qiáng)了直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的運(yùn)行平穩(wěn)性。
第8章研究多相電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)定子磁鏈的觀測方法及驅(qū)動系統(tǒng)無位置傳感器控制策略，同時解決了電動機(jī)缺相后，不對稱繞組的定子磁鏈觀測難題。
第9章簡要研究多相電動機(jī)利用其多自由度實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁懸浮運(yùn)行直接轉(zhuǎn)矩和直接懸浮力控制策略，實(shí)現(xiàn)了定子永磁型多相電動機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮控制的快速響應(yīng)。
本書的研究內(nèi)容得到江蘇省博士后科研資助計(jì)劃（項(xiàng)目編號：1301010A，項(xiàng)目名稱：多相永磁同步電動機(jī)容錯型直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)）、中國博士后科學(xué)基金（項(xiàng)目編號：2013M541583，項(xiàng)目名稱：無軸承磁通切換永磁電動機(jī)設(shè)計(jì)及其動態(tài)解耦控制策略）等項(xiàng)目的資助，對這些項(xiàng)目的資助表示衷心的感謝！作者希望通過本書內(nèi)容，能夠較為全面地解決多相永磁同步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，若能對從事多相電動機(jī)驅(qū)動控制研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)等相關(guān)領(lǐng)域人員具有啟發(fā)作用將是作者的欣慰！
本書有關(guān)章節(jié)的內(nèi)容主要由作者指導(dǎo)的研究生：閆震、熊先云、陳小劍、林曉剛、黃志坡、陳光團(tuán)、王祖靖、段慶濤、俞海良、陳相、毛潔、黃政凱、鐘技、許海軍、鄭夢飛、王凌波等參與研究而成，部分內(nèi)容由課題組老師鐘天云、屈艾文、陳艷慧協(xié)助研究完成。本書部分文字的編輯及排版由作者指導(dǎo)的研究生：陳垚、俞海良、吳鑫、周謀捷、莊恒泉、黃政凱、吳京周等完成。對這些研究生及課題組老師對本書內(nèi)容的貢獻(xiàn)表示衷心的感謝！為了全書內(nèi)容的完整，本書第1章綜述了多位學(xué)者研究成果，并加以恰當(dāng)?shù)匾�用，對他們的研究成果對本書的貢獻(xiàn)表示衷心的感謝！
由于作者個人認(rèn)識水平、研究能力有限，書中難免會出現(xiàn)問題解決不全面、錯漏等，希望讀者及時批評指正。