第2版前言

《永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制技術(shù)與應(yīng)用 第2版》是有關(guān)永磁無(wú)刷直流電機(jī)設(shè)計(jì)及控制理論和工程實(shí)踐的一本專(zhuān)著，自2008年第1版出版以來(lái)，受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者和工程技術(shù)人員的廣泛關(guān)注。由于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、電力電子技術(shù)、現(xiàn)代控制理論和新型永磁材料的發(fā)展，永磁無(wú)刷直流電機(jī)及其控制技術(shù)已有突破性進(jìn)展。永磁無(wú)刷直流電機(jī)因其調(diào)速性能好、控制方法靈活多變、效率高、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)行壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，日趨廣泛地應(yīng)用于航空航天、計(jì)算機(jī)、軍事、汽車(chē)、工業(yè)和家用電器等領(lǐng)域。
《永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制技術(shù)與應(yīng)用 第2版》共10章。第1章概括地介紹了永磁無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理、調(diào)速性能、控制方法以及在磁懸浮飛輪中的應(yīng)用；第2章建立了永磁無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)模型，以驗(yàn)證各種先進(jìn)的電機(jī)控制方法的應(yīng)用效果；第3章系統(tǒng)地介紹了永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電子電路，這部分內(nèi)容是作者十幾年來(lái)從事永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)研制工作的總結(jié)；第4章對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行了分析，介紹了各種抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法，同時(shí)針對(duì)高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)的低功耗驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，提出了降低電機(jī)鐵耗的控制方法；第5章針對(duì)高精度轉(zhuǎn)速控制問(wèn)題，介紹了鎖相環(huán)速度控制的原理，給出了專(zhuān)用鎖相環(huán)控制器及模擬鎖相環(huán)控制器的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，以陀螺高速電機(jī)為對(duì)象分析了穩(wěn)速效果；第6章闡述了常用永磁無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器的檢測(cè)原理，介紹了基于無(wú)位置傳感器永磁無(wú)刷直流電機(jī)專(zhuān)用控制芯片的控制系統(tǒng)，以小電樞電感永磁無(wú)刷直流電機(jī)驗(yàn)證了無(wú)位置傳感器的控制效果；第7章介紹了永磁無(wú)刷直流電機(jī)換相誤差校正技術(shù)，這部分內(nèi)容是作者研究團(tuán)隊(duì)近期最新研究成果的總結(jié)；第8章針對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)伺服系統(tǒng)的高精度控制，介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)及低速轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制技術(shù)，給出了相關(guān)的試驗(yàn)測(cè)試及結(jié)果分析；第9章以高速磁懸浮飛輪用永磁無(wú)刷直流電機(jī)為例，介紹了永磁無(wú)刷直流電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換方法、飛輪的儲(chǔ)能原理及基本組成，設(shè)計(jì)了電機(jī)發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)下的硬件、軟件及控制算法；第10章同樣以高速磁懸浮飛輪用永磁無(wú)刷直流電機(jī)為例，介紹了永磁無(wú)刷直流電機(jī)電磁場(chǎng)的分析和計(jì)算方法。
《永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制技術(shù)與應(yīng)用 第2版》在第1版的基礎(chǔ)上進(jìn)行了修訂，主要體現(xiàn)在：①添加了第7章永磁無(wú)刷直流電機(jī)換相誤差校正；②對(duì)有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)?shù)脑黾雍蛣h減，以符合永磁無(wú)刷直流電機(jī)最新的研究動(dòng)態(tài)；③對(duì)參考文獻(xiàn)進(jìn)行了修訂，增加了最新的、最有價(jià)值的參考文獻(xiàn)供讀者學(xué)習(xí)。
《永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制技術(shù)與應(yīng)用 第2版》是作者研究團(tuán)隊(duì)多年研究成果的結(jié)晶，本次出版中特別感謝金浩博士、陳曦博士、陳少華博士、崔臣君博士為本書(shū)提供了大量素材。需要說(shuō)明的是，為了保證部分仿真圖及元器件型號(hào)與實(shí)際效果一致，書(shū)中部分圖形和文字符號(hào)并未按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)做統(tǒng)一處理，請(qǐng)廣大讀者注意。作者感謝北京航空航天大學(xué)在科研工作中給予的支持和幫助，感謝機(jī)械工業(yè)出版社在本書(shū)出版過(guò)程中給予的大力支持。最后，感謝在本書(shū)撰寫(xiě)過(guò)程中所有給予關(guān)心、幫助和支持的人們！
因作者水平有限，書(shū)中難免有錯(cuò)漏之處，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。


作者

2024年9月


第1版前言
在國(guó)外，從20世紀(jì)70年代末，特別是80年代初以來(lái)，由于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、電力電子技術(shù)、現(xiàn)代控制理論和新型永磁材料的發(fā)展，永磁無(wú)刷直流電機(jī)及其控制技術(shù)已有突破性進(jìn)展。近20年來(lái)，永磁無(wú)刷直流電機(jī)因其調(diào)速性能好、控制方法靈活多變、效率高、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)行壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，日趨廣泛地應(yīng)用于航空航天、計(jì)算機(jī)、軍事、汽車(chē)、工業(yè)和家用電器等領(lǐng)域。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)性能要求越來(lái)越高，一種趨勢(shì)是電機(jī)轉(zhuǎn)速越來(lái)越高，從幾千轉(zhuǎn)提高到幾萬(wàn)轉(zhuǎn)，甚至幾十萬(wàn)轉(zhuǎn)，并且要求在高轉(zhuǎn)速下還具有較高的轉(zhuǎn)速控制精度，同時(shí)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的高速轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制，成為與抑制其低速轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)同等重要的問(wèn)題。各種傳統(tǒng)的控制方法也伴隨著科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步不斷更新，許多經(jīng)典的控制方法在新技術(shù)硬件平臺(tái)上獲得了比以往更優(yōu)良的性能。特別是數(shù)字信號(hào)處理器和可編程邏輯器件的廣泛應(yīng)用，極大地推動(dòng)了永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，使得控制平臺(tái)更加趨于集成化、智能化。
《永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制技術(shù)與應(yīng)用》共9章。第1章概括地介紹了永磁無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理、調(diào)速性能、控制方法以及在磁懸浮飛輪中的應(yīng)用；第2章建立了永磁無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)模型，以驗(yàn)證各種先進(jìn)的電機(jī)控制方法的應(yīng)用效果；第3章系統(tǒng)地介紹了永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電子電路，這部分內(nèi)容是作者十幾年來(lái)從事永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)研制工作的總結(jié)；第4章對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行了分析，介紹了各種抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法，同時(shí)針對(duì)高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)的低功耗驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，提出了降低電機(jī)鐵耗的控制方法；第5章介紹了基于鎖相環(huán)的高精度轉(zhuǎn)速控制方法；第6章介紹了小電樞電感永磁無(wú)刷直流電機(jī)的無(wú)位置傳感器控制方法；第7章針對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)伺服系統(tǒng)，介紹了高性能數(shù)字控制方法；第8章介紹了永磁無(wú)刷直流電機(jī)在磁懸浮儲(chǔ)能飛輪中的應(yīng)用；第9章，以高速磁懸浮飛輪用永磁無(wú)刷直流電機(jī)為例，介紹了永磁無(wú)刷直流電機(jī)電磁場(chǎng)的分析和計(jì)算方法。
《永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制技術(shù)與應(yīng)用》第1章和第9章由房建成編寫(xiě)，第3章和第5章由王志強(qiáng)編寫(xiě)，其余章節(jié)由劉剛編寫(xiě)，全書(shū)由劉剛統(tǒng)稿。本書(shū)是作者及其課題組多年研究成果的結(jié)晶，除作者外，山東大學(xué)徐衍亮教授，北京航空航天大學(xué)酈吉臣教授、常慶之教授、趙建輝教授、李紅副教授、韓邦成副教授、魏彤博士、張亮博士，以及博士生樊亞洪、田希暉、孫津濟(jì)，碩士生馬會(huì)來(lái)、劉慶福、周勇、張利、姚嘉、夏旎、夏蕾、李建科、賈軍、楊春帆、劉平等都先后參加了相關(guān)課題的研究工作。東北大學(xué)劉宗富教授和韓安榮教授審閱了本書(shū)。
另外，特別感謝周新秀、朱娜和劉建章為《永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制技術(shù)與應(yīng)用》做出的工作。
需要說(shuō)明的是，為了保證部分仿真圖及元器件型號(hào)與實(shí)際效果一致，書(shū)中部分圖形和文字符號(hào)并未按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)做統(tǒng)一處理，這點(diǎn)請(qǐng)廣大讀者注意。
作者感謝國(guó)家“863”計(jì)劃辦公室、國(guó)防科工委民用航天預(yù)研項(xiàng)目管理辦公室、總裝備部預(yù)研項(xiàng)目管理辦公室以及北京航空航天大學(xué)在科研工作中給予的支持和幫助，感謝機(jī)械工業(yè)出版社在本書(shū)出版過(guò)程中給予的大力支持。最后，感謝在《永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制技術(shù)與應(yīng)用》撰寫(xiě)過(guò)程中所有給予關(guān)心、幫助和支持的人們!
因作者水平有限，書(shū)中難免有錯(cuò)漏之處，懇請(qǐng)廣大同行、讀者批評(píng)指正。

作者
2008年2月