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| 編輯推薦： |
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本书对电机基础理论做了细致梳理，在电机统一的理论上做了丰富的讨论和探讨，有助于读者从更抽象的角度来理解和设计电机。并且依据自己的产品实践经验，介绍了利用单片机等微控制系统，从电机统一理论的基础出发，如何实现直流电机的电子换向，非常有实践意义。
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| 內容簡介： |
本书系统地介绍现代电机调速技术，包括各类交流电动机和电子换向直流电动机的调速系统。本书提出三个新的观点：其一，按现代电机调速技术发展的实际情况，应当将电动机和控制系统组合在一起进行整体分析和生产;其二，使用电子换向器代替机械换向器构成电子换向直流电动机;其三，使用坐标变换技术和电子换向技术将交、直流两类电动机相互进行等效，建立适用于全部电机的电机统一理论。
本书可供电气自动化专业的工程师、研究人员进行项目研究时作为参考，也可作为高校电气自动化专业教师、研究生以及高年级本科生在进行教与学时的参考书
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| 目錄：
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目录
前言
第1章概论1
第2章传统电动机的基本工作原理3
2.1传统直流电动机的工作原理3
2.2传统交流电动机的工作原理9
2.3现代电子技术对传统电动机理论和实践的推动与影响18
第3章交流异步电动机的变频变压调速20
3.1异歩电动机变频变压调速对电压的要求20
3.2异步电动机恒压频比调速时的机械特性21
3.3保持磁通恒定的三种情况22
3.4变频装置（变频器）的形式25
第4章交流异步电动机的正弦脉宽调制（SPWM）变频调速31
4.1概述31
4.2目前最常应用的SPWM变频器的工作原理31
4.3等效SPWM技术（正弦脉宽调节器）36
4.4SPWR变频调速电动机控制程序实例说明43
4.5SPWR控制程序逻辑流程图 49
第5章交流异步电动机的电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）变频调速52
5.1电压空间矢量52
5.2电压SVPWM调速的基本原理56
5.3电压SVPWM技术的具体内容和处理方法60
5.4各扇区矢分量作用时间的推导62
5.5SVPWM的具体技术安排70
5.6绕组中的电流波形80
5.7关于合成电压空间矢量ur大小的讨论84
5.8SVPWM调速的控制88
5.9SVPWM控制流程图89
5.10基于DSP的处理办法93
第6章异步电动机的矢量控制调速107
6.1概述107
6.2交、直流电动机工作原理的对比分析107
6.3异步电动机各物理量的时间相量分析110
6.4异步电动机的等效电路113
6.5异步电动机的空间矢量及坐标表示119
6.6三相异步电动机的动态数学模型及其特点123
6.7异步电动机的空间矢量坐标变换124
6.8矢量控制的基本工作原理130
6.9异步电动机矢量变换的具体工作过程137
6.10矢量控制的原理电路139
6.11主电路中的逆变器156
6.12其他几个需要涉及的问题164
6.13关于矢量控制系统的软件编程问题168
第7章异步电动机的直接转矩调速169
7.1引言169
7.2直接转矩控制的基本工作原理169
7.3直接转矩控制的基本方法170
7.4异步电动机直接转矩控制电路175
7.5直接转矩控制中的滞环控制过程182
7.6滞环控制中应该注意的几个问题183
7.7预期电压矢量控制184
7.8直接转矩控制与矢量变换控制的异同189
7.9直接转矩控制的DSP程序流程图问题191
第8章交流同步电动机的变频调速192
8.1引言192
8.2同步电动机变频调速系统的变频形式192
8.3正弦波供电的同步电动机的调速系统193
8.4梯形波永磁同步电动机的调速系统201
8.5关于同步电动机矢量控制软件编程问题208
第9章电子换向直流电动机209
9.1引言209
9.2工作原理209
9.3主电路和控制电路218
9.4电子换向直流电动机的电源223
9.5电子换向直流电动机的应用范围223
9.6电子换向直流电动机的工作程序224
9.7关于电子换向直流电动机的可靠性问题225
9.8电子换向式直流电动机运行主程序逻辑流程图 226
第10章三相电子换向直流电动机233
10.1多相电子换向直流电动机的改进233
10.2三相（和多相）同步电动机、无刷直流电动机与电子换向直流电动机在结构上的细微区别237
10.3关于定子绕组非正弦分布（如梯形、三角形分布）磁场的分解问题239
10.4电子换向直流电动机定、转子磁路结构的详细分析243
10.5三相电子换向直流电动机244
11.2交、直流电动机的统一工作原理254
11.3各类电动机运行方式的统一分析256
11.4统一的调速技术基础269
11.5现代电动机统一的调速方法270
11.6应用举例270
11.7统一理论分析的结论275
11.8统一理论的后续讨论276
第12章电动机运行统一理论的实践方案：电子智能化电动机277
12.1引言277
12.2基本电动机控制系统277
12.3嵌入式调速系统279
12.4结论281
附录283
附录A临界转差率和临界转矩公式的推导283
附录B各扇区矢分量作用时间的推导284
附录C各相相电压公式的推导289
附录D线电压的推导296
附录EDSP处理中各扇区矢分量导通时间TM和TL的推导299
附录FDSP处理中ur随机落入扇区的扇区号的确定方法304
附录G满足功率保持不变时坐标变换矩阵性质的证明308
附录H异步电动机定子电流两矢分量解耦的详细证明313
附录I关于判断电压空间矢量uref采样时所在扇区的方法316
附录J关于运动电动势在电压平衡方程中的正负号问题317
附录K磁链系数与互感的关系319
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| 內容試閱：
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前言
随着电力电子和数字控制技术的发展，现代电机的调速技术已经从直流调速扩展到交流调速，这种态势从目前企业的新设备和学术期刊及发表的文献资料中可以充分反映出来。直流调速和随动系统仅在简单的小功率装置中还有部分应用。因此，从事电动机自动控制的工程技术人员，当前的主要工作就是要对交流调速系统进行全面的研究和理解。
由于历史的原因，有关电动机及其调速技术的教材基本上都是按经典的直流系统、交流系统分别叙述的。而且，由于直流调速系统结构简单，其分析和设计方法至今还是交流调速系统分析和设计的基础，所以论述电机控制理论的书籍仍经常从直流调速系统入手，然后再讨论交流调速系统。与此同时，有学者着力将交、直流各型电机的工作原理与应用理论进行统一，建立电机统一理论。早期的典型例子，如英国学者阿德金斯（B.Adkins）的著作《交流电机统一理论在实际问题上的应用》，是针对不同类型交流电机进行研究的，还没有直接涉及传统的直流电机。阿德金斯理论是基于著名的Kron双轴原型电机模型，应用坐标变换这个数学工具，把各种三相的交流电机都等效成直角坐标下的两相交流电机，从而把它们基本工作原理统一到同一个模式，完成了对各类交流电动机的统一理论。
近年来，矢量变换技术在交流电动机调速技术中得到充分应用。通过矢量变换，可以先把直角坐标下的两相电机各个变量的空间矢量变换到同步旋转的 d-q坐标上，并进行转子磁场定向，然后通过对电动机电流中的转矩分量和励磁分量分别进行控制，就可以把它等效成为一台直流电动机。这样一来，从侧面为交、直流两类电机的运行进行统一分析奠定了基础。
另外，传统的直流电动机，由于换向器和电刷的特殊结构，如果想把它直接纳入电机的统一理论似有一定困难。但是，如果借助微处理器技术和电力电子器件，就有可能把直流电动机的传统机械换向器改造成多相或三相的电子换向器，使之成为电子换向的现代直流电动机。经过我们的分析研究，它也可以等效为交流电动机（直流电动机的电枢电路内流的就是交流电流，这在电机学中是常识）。
具体来说，借助电力电子、微处理器技术， d-q坐标变换（早期Kron称作原型双轴电机理论）及使用电子换向器代替机械换向器，交、直流电动机实质上是可以等效的，它们的分析理论自然也是可以互通的。换句话说，原有的交流电（动）机的统一理论，经过研究和发展，如我们用电子换向器对传统直流电动机的改造，能制成现代（电子换向）直流电动机。那么，通过互相可以等效，以及全部使用旋转磁场定、转子相互吸引的描述（见本书2.1节和10.1节），交、直流两类电动机的工作原理和运行分析是完全可以进行统一的，可建立完整的电动机的统一理论。在电力电子技术和计算机技术普及的今天，从理论和实践上去完成这一工作，已经没有问题。
当然，要理解并完成这个统一，还需对直流电动机和交流电动机都认真、仔细地进行分析和研究。为此，作者根据近30年电动机调速技术发展的趋势，首先对三相交流电动机的现代调速技术进行全面仔细的梳理;然后又对传统直流电动机使用电力电子（器件）换向器取代机械式换向器进行了深入的探讨，开发出了新型的电子换向直流电动机;在此基础上，提出交、直流电动机调速技术的融合，即外直内交电动机调速的方案三相电子换向直流电动机调速系统。
作者认真地阅读了有关参考资料，再综合本人多年从事研究工作的经验和认知，在本书第11章和第12章正式提出了电机统一理论与实践。如前所述，该电机统一理论是以双轴电机理论为基础，以坐标转换为工具，再加入现代控制中的新技术，包括电子电路技术和计算机控制技术等，组成的电机带调速系统操作平台和软件方案的具体的统一电机学说。在此统一理论的基础上，作者提出了实践方案，即以微处理器电子控制器 电力电子变换器 电动机构成的电子智能化电动机，希望提供一个新的思路与同行们进行探讨。由于本书内容涵盖了已经很成熟的现代交流调速技术，又包括作者自己研究的电子换向直流调速系统，提出了组建新的现代直流调速技术的主要方案和方法;并在电机统一理论的支持下，力图组成现代电机的统一调速系统，所以本书书名定为《现代电机调速技术电子智能化电动机》。这也是本书从动笔到完成的目的和过程。为了便于读者回顾电动机工作原理和特性等基础知识，在论述各种调速技术之前，本书第2章介绍了传统电动机的基本工作原理。
鉴于大学教材中对电动机调述技术的讲解多偏重于概念和原理，从学科的分类上也比较复杂和分散，学生学习和应用起来总感到比较抽象，所以，作为补充，本书从研究工作和现场工作的角度出发，对教材涉及的概念和内容进行了细化，希望可以帮助当前正在进行这方面实际工作的同志，也希望本书能起到具体参考资料的作用，这也是作者撰写这本书的目的之一。
本书第9章中所述技术已成功注册我国实用新型专利。
本书可供电气自动化专业的工程师、研究人员进行项目研究时作为参考，也可作为高校电气自动化专业教师、研究生以及高年级本科生在进行教与学时的参考书。
限于作者的学识和条件，本书有不少不到之处甚至是错误，尚望读者斧正!
本书在编写过程中，得到上海大学陈伯时教授和东北大学刘宗富教授的严谨指导。特别是陈伯时教授，亲自对本书做了全面而细微的审核，使本书的质量得到极大的提高。为此，作者向两位师长表示衷心的感谢和敬意!此外，还得到很多同行的热情帮助和鼓励，他们是北京航空航天大学赵元康教授，上海交通大学陈敏逊教授，贵州大学吴浩烈教授、谢宗安教授和黄明琪教授，武汉科技大学梁润生教授和闻传信教授，沈阳工业大学王成元教授，东北大学田志芬教授和汪林教授。没有他们的帮助和鼓励，本书是很难编写完成的，作者对他们表示最为真诚的感谢!
周道齐
贵州科学院新技术研究所
序
常用的有关电机原理的书籍都是由变压器和三大电机（直流电机、交流异步电机、交流同步电机）的内容组成的，在电路、电磁感应、机电能量变换理论的基础上，从各自的具体结构出发，分别阐述其工作原理、运行特性和应用领域。长期以来，国内外很多学者不满足于这种就事论事的分析方法，希望从更高的角度建立统一的电机理论。纵观已发表的论述，主要是在以下三个方面实现了各种电机理论和实践的统一：
1）利用坐标变换，建立不同相数交流绕组磁链和直流绕组磁链的等效关系，实现定子磁链和转子磁链的统一描述，并在此基础上找到交流电机和直流电机数学模型的等效关系，构成堪与直流调速系统媲美的交流电机矢量控制系统，实现交直流电机统一的控制方法。
2）根据机电能量变换原理，建立了各种电机统一的电磁转矩表达式，从而实现了不同类型的转矩控制。
3）采用电力电子逆变器和转子位置检测器构成的电子换向器，来代替直流电机由换向片和电刷组成的机械换向器，实现了梯形波永磁交流同步电动机和无刷直流电动机的统一。
但是，由于逆变器一般是三相的，相当于每对极只有6个换向片，纹波较大，造成转矩脉动，调速性能尚不如一般直流电动机。采用正弦波永磁同步电动机和转子位置检测器实现按转子磁链定向控制，可以获得很宽的调速范围，但又有其他方面的缺点。
周道齐研究员这本《现代电机调速技术电子智能化电动机》详尽地论述了电机调速技术，介绍了现有的统一电机理论与实践。更针对常用无刷直流电动机的缺点，提出采用与机械换向器的换向片数相应的多相电力电子换向电机，可以减小纹波，提高调速性能，命名为电子换向直流电动机或称电子换向永磁多相同步电动机，并在此基础上发展为基于统一电机理论的电子智能化电动机，具有一定创新性。
预祝周研究员进一步将此创见（已获国家实用新型专利）付诸实践，在应用中取得成功，为现代电机调速事业的发展做出贡献。如果有读者阅读以后感觉有兴趣，愿意共同进行探索与开发，参与新型调速电动机的创造，更是电机发展中的幸事。
2020年1月8日
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