前言

电机调速系统采用各类电动机将电能转换成机械能，为机械负载提供源动力，在电动汽车、城市地铁、干线铁路等交通工具中，在冶金、纺织等各工业生产线中，在空调、电冰箱等人们日常生活等众多领域内发挥着不可替代的作用。

交流电机调速系统采用交流电动机提供负载所需源动力，它是电机学、交流电机调速理论、自动控制理论、电力电子技术、微电子技术等学科的有机结合与交叉应用。自20世纪70年代以来，随着上述学科日渐成熟，加之交流电机在体积、重量、维修、可靠性、效率等方面优于直流电机，目前实际应用的电机调速系统已经从直流电机调速系统转为交流电机调速系统，并处于从传统电机向新型电机过渡的阶段。

近些年来，随着永磁材料性能的不断提升和成本的降低，采用永磁材料的各类电机（特别是永磁同步电机）已经在广受瞩目的电动汽车中得到较多的应用，并且在新能源如风能开发与利用、铁道与城市轨道交通等领域也崭露头角。由于在体积、重量、效率等方面有较大优势，永磁电机的应用将会更加普及。

为顺应永磁同步电机应用发展趋势以及便于读者理解，本书围绕永磁同步电机变频调速系统及其控制技术，从数学模型、仿真建模和应用实例三个层面，力争做到将理论分析与简单实用、仿真运用、调速应用相结合，从构成调速系统的各基本单元入手编写了15章内容。

第1章绪论，简要介绍了电机的分类、应用场合、控制策略与研究方法。

第2～5章是基础篇。其中第2章介绍了永磁同步电机（PMSM）的结构及其基本工作原理；第3章推导了永磁同步电机的动态数学模型并对其进行简化；第4章以MATLAB/SIMULINK为仿真平台介绍了永磁同步电机的仿真建模，第2版增加了两部分内容：恒幅值变换与恒功率变换的对比、带有整流器负载的多相永磁同步发电机的电路法建模；第5章介绍了JMAG有限元分析软件在永磁同步电机电磁分析与仿真建模中的应用，第2版增加了JMAG-RT电机模型与SIMULINK的联合仿真内容。

第6～11章是控制篇。第6章分析了永磁同步电机的基本工作特性；第7章分析了在理想正弦交流电压源供电环境下永磁同步电机的工作特性；第8章分析了三相电压型逆变器的结构与工作原理；第9章讲解了电压型逆变器的常用PWM控制技术，第2版增加了两部分内容：不连续空间矢量PWM、过调制区域的SVPWM；第10章分析了在电压型逆变器供电情况下，永磁同步电机调速系统的一些特殊问题，第2版增加了死区对逆变器输出电压的影响以及IGBT逆变器损耗的定量分析内容；第11章介绍了目前几款用于调速系统电机控制的数字微控制器。

第12～15章是应用篇。第12章阐释了永磁同步电机的矢量控制变频调速系统；第13章分析了永磁同步电机的直接转矩控制变频调速系统；第14章举例介绍了永磁同步电机调速系统在电动汽车与城市轨道交通中的应用。第15章主要介绍了PMSM参数的获取及典型试验。

书后的附录提供了SIMULINK仿真模型、基于MATLAB/SIMULINK模型文件的DSP程序开发实例、与电机及电机调速系统相关的部分标准名称等内容，第2版增加了永磁同步电机的标幺值数学模型、MTPA相关公式汇总、英飞凌XMC1300单片机的SVPWM程序、SVPWM的调制电压及逆变器输出电压的频域分析等内容，供读者参考。

本书由袁登科、徐延东、李秀涛编著，陶生桂教授进行审定。徐延东编写第14章，李秀涛编写第11章，袁登科编写其余各章节并负责全书的统稿。

感谢张舟云、龚熙国、崔刚然、文明等业内同行的大力支持，他们为本书的编写和修订提出了宝贵的意见与建议。

本书的编辑工作中，得到了陈最、杨守建、寿利宾、胡展敏、武凯迪、高喆、王凯、徐驰、陈翰寅、薛林燚、姚佑伟、孟禹、冯维宇等的热心帮助，在此表示衷心感谢。

不少读者就本书的内容与作者进行过交流，提出了许多宝贵意见，在此衷心感谢读者的分享！

非常感谢机械工业出版社的林春泉编辑及其同事们，他们为本书的出版提供了大力支持与帮助。

作者对家人及同济大学电气工程系各位同事等给予的支持与关怀表示深深的感谢。

本书的修订工作得到了同济大学研究生教材建设项目（2021JC20）资助。

由于学识、经验和水平有限，书中难免出现不当之处，敬请广大读者批评指正，并给予谅解。电子邮箱：YWZDK@163.COM。机械工业出版社教育服务网www.cmpedu.com提供了本书配套的MATLAB 2020a等版本仿真程序。智慧树平台课程号K6736282。

作者