前言

電機調速系統采用各類電動機將電能轉換成機械能，為機械負載提供源動力，在電動汽車、城市地鐵、干線鐵路等交通工具中，在冶金、紡織等各工業生產線中，在空調、電冰箱等人們日常生活等眾多領域內發揮著不可替代的作用。

交流電機調速系統采用交流電動機提供負載所需源動力，它是電機學、交流電機調速理論、自動控制理論、電力電子技術、微電子技術等學科的有機結合與交叉應用。自20世紀70年代以來，隨著上述學科日漸成熟，加之交流電機在體積、重量、維修、可靠性、效率等方面優于直流電機，目前實際應用的電機調速系統已經從直流電機調速系統轉為交流電機調速系統，并處于從傳統電機向新型電機過渡的階段。

近些年來，隨著永磁材料性能的不斷提升和成本的降低，采用永磁材料的各類電機（特別是永磁同步電機）已經在廣受矚目的電動汽車中得到較多的應用，并且在新能源如風能開發與利用、鐵道與城市軌道交通等領域也嶄露頭角。由于在體積、重量、效率等方面有較大優勢，永磁電機的應用將會更加普及。

為順應永磁同步電機應用發展趨勢以及便于讀者理解，本書圍繞永磁同步電機變頻調速系統及其控制技術，從數學模型、仿真建模和應用實例三個層面，力爭做到將理論分析與簡單實用、仿真運用、調速應用相結合，從構成調速系統的各基本單元入手編寫了15章內容。

第1章緒論，簡要介紹了電機的分類、應用場合、控制策略與研究方法。

第2～5章是基礎篇。其中第2章介紹了永磁同步電機（PMSM）的結構及其基本工作原理；第3章推導了永磁同步電機的動態數學模型并對其進行簡化；第4章以MATLAB/SIMULINK為仿真平臺介紹了永磁同步電機的仿真建模，第2版增加了兩部分內容：恒幅值變換與恒功率變換的對比、帶有整流器負載的多相永磁同步發電機的電路法建模；第5章介紹了JMAG有限元分析軟件在永磁同步電機電磁分析與仿真建模中的應用，第2版增加了JMAG-RT電機模型與SIMULINK的聯合仿真內容。

第6～11章是控制篇。第6章分析了永磁同步電機的基本工作特性；第7章分析了在理想正弦交流電壓源供電環境下永磁同步電機的工作特性；第8章分析了三相電壓型逆變器的結構與工作原理；第9章講解了電壓型逆變器的常用PWM控制技術，第2版增加了兩部分內容：不連續空間矢量PWM、過調制區域的SVPWM；第10章分析了在電壓型逆變器供電情況下，永磁同步電機調速系統的一些特殊問題，第2版增加了死區對逆變器輸出電壓的影響以及IGBT逆變器損耗的定量分析內容；第11章介紹了目前幾款用于調速系統電機控制的數字微控制器。

第12～15章是應用篇。第12章闡釋了永磁同步電機的矢量控制變頻調速系統；第13章分析了永磁同步電機的直接轉矩控制變頻調速系統；第14章舉例介紹了永磁同步電機調速系統在電動汽車與城市軌道交通中的應用。第15章主要介紹了PMSM參數的獲取及典型試驗。

書后的附錄提供了SIMULINK仿真模型、基于MATLAB/SIMULINK模型文件的DSP程序開發實例、與電機及電機調速系統相關的部分標準名稱等內容，第2版增加了永磁同步電機的標幺值數學模型、MTPA相關公式匯總、英飛凌XMC1300單片機的SVPWM程序、SVPWM的調制電壓及逆變器輸出電壓的頻域分析等內容，供讀者參考。

本書由袁登科、徐延東、李秀濤編著，陶生桂教授進行審定。徐延東編寫第14章，李秀濤編寫第11章，袁登科編寫其余各章節并負責全書的統稿。

感謝張舟云、龔熙國、崔剛然、文明等業內同行的大力支持，他們為本書的編寫和修訂提出了寶貴的意見與建議。

本書的編輯工作中，得到了陳最、楊守建、壽利賓、胡展敏、武凱迪、高喆、王凱、徐馳、陳翰寅、薛林燚、姚佑偉、孟禹、馮維宇等的熱心幫助，在此表示衷心感謝。

不少讀者就本書的內容與作者進行過交流，提出了許多寶貴意見，在此衷心感謝讀者的分享！

非常感謝機械工業出版社的林春泉編輯及其同事們，他們為本書的出版提供了大力支持與幫助。

作者對家人及同濟大學電氣工程系各位同事等給予的支持與關懷表示深深的感謝。

本書的修訂工作得到了同濟大學研究生教材建設項目（2021JC20）資助。

由于學識、經驗和水平有限，書中難免出現不當之處，敬請廣大讀者批評指正，并給予諒解。電子郵箱：YWZDK@163.COM。機械工業出版社教育服務網www.cmpedu.com提供了本書配套的MATLAB 2020a等版本仿真程序。智慧樹平臺課程號K6736282。

作者