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相電流是電機(jī)控制系統(tǒng)矢量控制和保護(hù)策略的關(guān)鍵參數(shù)，脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是控制系統(tǒng)與變換器之間的“橋梁”�？煽�、精確的相電流檢測(cè)，以及高性能脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是提高控制系統(tǒng)性能的重要保障。本書(shū)重點(diǎn)討論了交流電機(jī)控制系統(tǒng)單電流傳感與脈沖寬度調(diào)制方法的原理和關(guān)鍵技術(shù)。
全書(shū)共9章，分別介紹了電機(jī)控制器電流檢測(cè)方法、直流母線電流采樣方法、直流母線電流采樣空間矢量脈沖寬度調(diào)制、非對(duì)稱(chēng)電壓空間矢量脈沖寬度調(diào)制、混合空間矢量脈沖寬度調(diào)制相電流重構(gòu)策略、誤差擴(kuò)大效應(yīng)及其抑制方法、T型三電平逆變器及電壓空間矢量調(diào)制、T型三電平逆變器CSVPWM相電流重構(gòu)策略，以及單電流傳感與脈沖寬度調(diào)制的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)。
本書(shū)既可作為電機(jī)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員的參考書(shū)，也可作為電氣工程等相關(guān)專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生、研究生的學(xué)習(xí)參考用書(shū)。

交流電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)、工業(yè)傳動(dòng)、機(jī)器人等領(lǐng)域，電機(jī)控制技術(shù)是交流電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心技術(shù)。相電流是電機(jī)控制系統(tǒng)矢量控制和保護(hù)策略的關(guān)鍵參數(shù)，脈沖寬度調(diào)制（PWM)技術(shù)是控制系統(tǒng)與變換器之間的“橋梁”�？煽�、精確的相電流檢測(cè)以及高性能脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是提高控制系統(tǒng)性能的重要保障。
本書(shū)聚焦交流電機(jī)控制系統(tǒng)的電流重構(gòu)與脈沖寬度調(diào)制，較為詳盡地分析了三相兩電平橋式逆變電路和T型三電平逆變電路的工作原理、單電流傳感器相電流重構(gòu)方法、脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，以及軟硬件實(shí)現(xiàn)方法，給出了相關(guān)電路圖樣、實(shí)驗(yàn)波形和軟件代碼。本書(shū)既可作為電機(jī)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員的參考書(shū)，也可作為電氣工程等相關(guān)專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生、研究生的學(xué)習(xí)參考用書(shū)。
本書(shū)是作者在完成“單電流傳感器電機(jī)控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”“復(fù)雜運(yùn)行條件下智能網(wǎng)聯(lián)電動(dòng)汽車(chē)綜合節(jié)能優(yōu)化控制研究”“增程式電動(dòng)汽車(chē)輔助動(dòng)力單元綜合效率模型與優(yōu)化方法研究”“增程式電動(dòng)汽車(chē)功率分流與運(yùn)行優(yōu)化方法研究”“中功率電機(jī)控制及加載測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”等項(xiàng)目過(guò)程中的研究實(shí)踐的總結(jié)和歸納。
全書(shū)共9章，第1章闡述了電機(jī)控制系統(tǒng)電流傳感器的工作原理和基本特性，綜合分析了多電流傳感器/單電流傳感器電流檢測(cè)方法、工作原理和誤差特性。
第2章在介紹了交流電機(jī)矢量控制系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、SVPWM原理的基礎(chǔ)上，分析了直流母線電流采樣的基本原理、相電流不可觀測(cè)區(qū)域的存在機(jī)理。
第3章通過(guò)插入測(cè)量矢量和補(bǔ)償矢量提出了直流母線電流采樣空間矢量脈沖寬度調(diào)制方法，在保持脈沖寬度調(diào)制波形的對(duì)稱(chēng)性的前提下，實(shí)現(xiàn)了不可觀測(cè)區(qū)域內(nèi)相電流的準(zhǔn)確檢測(cè)。
第4章通過(guò)在可觀測(cè)區(qū)域時(shí)使用傳統(tǒng)的SVPWM方法，在不可觀測(cè)區(qū)域時(shí)則對(duì)脈沖寬度調(diào)制進(jìn)行隨機(jī)移相，使有效電壓矢量作用時(shí)間大于最小采樣時(shí)間，解決了不可觀測(cè)區(qū)域內(nèi)的電流采樣及重構(gòu)問(wèn)題。
第5章通過(guò)在不可觀測(cè)區(qū)域利用非零互補(bǔ)電壓矢量來(lái)替代零電壓矢量，提出了混合空間矢量脈沖寬度調(diào)制策略，從而增加電流觀測(cè)窗口時(shí)長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了三相電流的完整重構(gòu)。
第6章針對(duì)由零點(diǎn)漂移造成的重構(gòu)誤差問(wèn)題，闡明了單電流傳感器相電流采樣的誤差擴(kuò)大效應(yīng)，通過(guò)對(duì)互補(bǔ)有效電壓矢量進(jìn)行動(dòng)態(tài)電流雙采樣，實(shí)現(xiàn)了電流零點(diǎn)漂移量的自檢測(cè)和自校正。
第7章介紹了T型三電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分析了其電壓空間矢量調(diào)制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)了Simulink仿真模型。
第8章分析了T型三電平逆變器中點(diǎn)電流采樣原理以及中點(diǎn)電流不可觀測(cè)區(qū)的存在機(jī)理，提出了中點(diǎn)電流單傳感器采樣合成空間矢量脈沖寬度調(diào)制（CSVPWM）相電流重構(gòu)策略，通過(guò)對(duì)不可觀測(cè)區(qū)內(nèi)的電壓矢量進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)利用合成零矢量原理對(duì)補(bǔ)償矢量進(jìn)行抵消，消除了不可觀測(cè)區(qū)。
第9章以交流電機(jī)控制系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)為切入，重點(diǎn)闡述了直流動(dòng)力電源、逆變主電路及其驅(qū)動(dòng)保護(hù)單元、母線及相電流采樣與信號(hào)處理單元、控制單元等功能電路的結(jié)構(gòu)原理及設(shè)計(jì)要點(diǎn)，然后以TI C2000系列微控制器為例，從總體結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)時(shí)鐘及采樣中斷等方面闡述了單電流傳感交流電機(jī)控制系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)。
附錄A在對(duì)異步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理分析的基礎(chǔ)上，給出了異步電機(jī)在不同坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型，以及異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)。
附錄B在對(duì)永磁同步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理分析的基礎(chǔ)上，給出了永磁同步電機(jī)在不同坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型，以及永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)。
附錄C～F分別給出了所設(shè)計(jì)的直流動(dòng)力電源、逆變主電路及其驅(qū)動(dòng)保護(hù)單元、母線及相電流采樣與信號(hào)處理單元，以及控制單元的電路圖樣。
附錄G給出了SSVPWM電流重構(gòu)、PWM寄存器和電流采樣時(shí)刻更新的軟件代碼。
參與本書(shū)資料整理、插圖繪制的研究生有鄭竹風(fēng)、王前程、王帥兵、劉迪、武克軒、劉洋、馬梓洋、周波、黃弘源、金書(shū)斌。
本書(shū)是作者在完成河南省重點(diǎn)研發(fā)與推廣專(zhuān)項(xiàng)（科技攻關(guān)）(222102240005)、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（62273313，61803345）、河南省青年骨干教師培養(yǎng)計(jì)劃 (2021GGJS089)、鄭州市協(xié)同創(chuàng)新專(zhuān)項(xiàng)（2021ZDPY0204）等科研項(xiàng)目過(guò)程中的總結(jié)。
在作者科研工作的開(kāi)展和書(shū)稿的編寫(xiě)過(guò)程中，得到了許多專(zhuān)家和學(xué)者的指導(dǎo)和幫助，他們是湖南大學(xué)的王耀南教授、袁小芳教授；鄭州輕工業(yè)大學(xué)的王延峰教授、胡智宏副教授、楊小亮副教授、王明杰博士；湖南工程學(xué)院的張細(xì)政教授；湘潭大學(xué)的孟步敏副教授。在此，作者謹(jǐn)向他們表示衷心的感謝。感謝機(jī)械工業(yè)出版社編輯江婧婧在本書(shū)編輯和出版過(guò)程中給予的悉心指導(dǎo)。
由于作者能力、研究視野有限，書(shū)中難免有疏漏和不妥之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

申永鵬

2023年1月

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