本书论述了基于六相永磁同步电机（Permanent Magent Synchronous Motor，PMSM）的车载充电与驱动一体化系统，包括基于双Y移30°PMSM的单相集成车载充电器及解耦控制、单相集成车载充电器充电电流不平衡及减弱二次谐波影响的解耦控制、基于九开关变换器的双Y移30°PMSM三相集成车载充电器SVPWM技术、基于优化预测型直接功率控制的充电系统、基于电压电流双环滑模变结构控制的充电系统、基于无源性控制的充电系统、基于九开关变换器的六相PMSM的PWM算法、基于自适应趋近律的六相PMSM调速系统、基于改进非奇异终端滑模的六相PMSM无位置传感器控制和六相PMSM逆变器开路故障诊断方法。本书可供高等院校电力电子与电力传动专业的师生阅读，也可供科研院所从事PMSM控制研究的相关技术人员参考。

刘陵顺，博士，教授，博士生导师，从事电机与控制方面的教学与研究工作，主持国家自然科学基金、国家博士后特别基金和面上一等基金、山东省自然科学基金项目10余项，主持国家自然科学基金项目10余项。

目录

第1章 绪论 1
1.1　研究背景及意义 1
1.2　研究现状 2
1.2.1 电动汽车的分类 2
1.2.2 车载充电器的研究现状 5
1.2.3 多相电机控制策略的研究 11
1.3　本章小结 15
参考文献 15
第2章 多相PMSM的数学建模 24
2.1　引言 24
2.2　多相PMSM的相数定义 24
2.3　多相PMSM的数学模型 25
2.3.1 自然坐标系下的多相PMSM模型 25
2.3.2 对称分量变换模型 26
2.3.3 推广Clark变换模型 27
2.4　多相PMSM的谐波及其效应分析 29
2.4.1 多相PMSM的时空谐波分析 29
2.4.2 多相PMSM的时空谐波对电磁转矩的影响 31
2.5　六相PMSM的数学模型 31
2.5.1 双Y移30°PMSM的数学模型 32
2.5.2 对称六相PMSM的数学模型 33
2.6　基于矢量空间解耦变换的六相PMSM数学模型 34
2.6.1 基于矢量空间解耦变换的双Y移30°PMSM数学模型 34
2.6.2 基于矢量空间解耦变换的对称六相PMSM数学模型 37
2.7　本章小结 38
参考文献 38
第3章 基于双Y移30°PMSM的单相集成车载充电器及解耦控制 40
3.1　基于双Y移30°PMSM的单相集成车载充电器 40
3.2　单相集成车载充电器的数学模型 41
3.2.1 基本假设 41
3.2.2 模型推导 41
3.2.3 PWM的单极性调制 44
3.3　充电过程中电机状态的分析 46
3.4　单相集成车载充电器在旋转坐标系下的数学模型 47
3.4.1 单相集成车载充电器的数学模型 47
3.4.2 电流环节的解耦 49
3.5　解耦控制策略 50
3.6　建模与仿真 51
3.6.1 单相集成车载充电器的仿真模型 51
3.6.2 仿真结果与分析 56
3.7　本章小结 58
参考文献 58
第4章 单相集成车载充电器充电电流不平衡及减弱二次谐波影响的解耦控制 60
4.1　电流不平衡的原因 60
4.2　电流不平衡时电机状态的分析 61
4.3　电流不平衡时在旋转坐标系下的数学模型 62
4.3.1 电流不平衡时的数学模型 62
4.3.2 电流内环的解耦 64
4.4　电流不平衡时的解耦控制策略 65
4.5　建模与仿真 67
4.5.1 解耦控制的仿真模型 67
4.5.2 仿真结果与分析 71
4.6　直流电压侧的二次谐波脉动 75
4.7　减弱二次谐波影响的方法 77
4.7.1 滤波器 77
4.7.2 在电压外环中加入带阻滤波器 79
4.8　仿真与分析 80
4.9　本章小结 81
参考文献 81
第5章 基于九开关变换器的双Y移30°PMSM三相集成车载充电器SVPWM技术 82
5.1　基于双Y移30°PMSM的三相集成车载充电器的工作原理分析 82
5.1.1 三相集成车载充电器的工作模式 82
5.1.2 充电模式下的等效电路 85
5.1.3 充电模式下的数学模型 87
5.2　充电模式下的整流SVPWM技术 90
5.2.1 开关状态与合成空间矢量 90
5.2.2 空间矢量的扇区判断 92
5.2.3 矢量作用顺序 93
5.2.4 矢量作用时间及切换点计算 94
5.2.5 SVPWM模块仿真 95
5.3　本章小结 98
参考文献 98
第6章 基于优化预测型直接功率控制的充电系统 100
6.1　直接功率控制理论 100
6.1.1 三种坐标系下的瞬时功率 100
6.1.2 功率滞环比较器 101
6.1.3 整流器开关管的控制 102
6.2　优化的预测型直接功率控制策略设计 103
6.2.1 基本思路 103
6.2.2 基于自适应滑模控制原理的参考功率设计 104
6.2.3 预测型直接功率控制设计 105
6.3　优化的预测型直接功率控制策略仿真验证 106
6.3.1 系统参数的配置 106
6.3.2 系统仿真环境搭建 106
6.3.3 仿真结果与分析 110
6.4　本章小结 117
参考文献 117
第7章 基于电压电流双环滑模变结构控制的充电系统 119
7.1　滑模变结构控制概述 119
7.1.1 滑模曲面 119
7.1.2 滑模曲面的可达性 120
7.1.3 常见趋近律介绍 120
7.2　电压电流双环滑模变结构控制策略设计 121
7.2.1 基本思路 121
7.2.2 电压环滑模控制设计 122
7.2.3 电流环滑模控制设计 123
7.3　电压电流双环滑模变结构控制策略的仿真验证 124
7.3.1 系统参数的配置 124
7.3.2 系统仿真环境搭建 124
7.3.3 仿真结果与分析 125
7.4　本章小结 133
参考文献 133
第8章 基于无源性控制的充电系统 134
8.1　集成车载充电器的无源性 134
8.1.1 耗散性与无源性的概念 134
8.1.2 集成车载充电器无源性的证明 135
8.2　无源性控制策略设计 137
8.2.1 基本思路 137
8.2.2 充电模式下无源性控制策略设计 137
8.3　无源性控制策略的仿真验证 139
8.3.1 系统参数的配置 139
8.3.2 系统仿真环境搭建 139
8.3.3 仿真结果与分析 141
8.4　本章小结 147
参考文献 147
第9章 基于九开关变换器的六相PMSM的PWM算法 148
9.1　基于十二开关变换器的四矢量SVPWM算法 148
9.1.1 双Y移30°PMSM的四矢量SVPWM算法 148
9.1.2 对称六相PMSM的四矢量SVPWM算法 149
9.2　基于九开关变换器的双Y移30°PMSM四矢量SVPWM算法 151
9.2.1 九开关变换器电压矢量 151
9.2.2 四矢量SVPWM算法 154
9.2.3 开关序列优化 158
9.2.4 仿真结果与分析 159
9.3　基于九开关变换器的对称六相PMSM的三矢量SVPWM算法 161
9.3.1 九开关变换器电压矢量 161
9.3.2 三矢量SVPWM算法 162
9.3.3 开关序列优化 165
9.3.4 仿真结果与分析 166
9.4　本章小结 167
参考文献 168
第10章 基于自适应趋近律的六相PMSM调速系统 169
10.1　自适应趋近律控制性能分析 169
10.1.1 自适应趋近律的提出 169
10.1.2 滑模特性分析 171
10.1.3 趋近律干扰稳态界分析 172
10.1.4 趋近律比较 173
10.2　基于自适应趋近律的对称六相PMSM调速控制器设计 175
10.2.1 调速系统数学模型 175
10.2.2 控制器设计 175
10.2.3 仿真结果与分析 178
10.3　本章小结 180
参考文献 180
第11章 基于改进非奇异终端滑模的六相PMSM无位置传感器控制 182
11.1　基于传统滑模观测方法的无位置传感器设计 182
11.1.1 观测器设计 183
11.1.2 稳定性分析 183
11.1.3 转子位置与速度信息提取 184
11.2　改进非奇异终端滑模控制 184
11.2.1 问题提出 184
11.2.2 改进非奇异终端滑模面 186
11.2.3 控制性能分析 189
11.3　基于改进非奇异终端滑模控制的无位置传感器设计 189
11.3.1 控制器设计 190
11.3.2 稳定性分析 191
11.3.3 仿真结果与分析 192
11.4　本章小结 195
参考文献 195
第12章 六相PMSM逆变器开路故障诊断方法 197
12.1　混杂系统与逻辑动态模型 197
12.2　双Y移30°PMSM逆变器开路故障诊断方法 198
12.2.1 电机逻辑动态模型的建立 198
12.2.2 逆变器开路故障诊断方法 202
12.2.3 仿真结果与分析 206
12.3　对称六相PMSM逆变器开路故障诊断方法 208
12.3.1 电机逻辑动态模型的建立 208
12.3.2 逆变器开路故障诊断方法 209
12.3.3 仿真结果与分析 212
12.4　本章小结 214