申永鹏，男，副教授。河南省高等学校青年骨干教师，河南省电力科学青年人才，河南省河南省电工技术学会理事。主要从事电动汽车电驱动系统关键技术开发与研究工作，主持国家自然科学基金青年基金项目“增程式电动汽车功率分流与运行优化方法研究”、国家自然科学基金面上项目“复杂运行条件下智能网联电动汽车综合节能优化控制研究”、河南省科技开放合作项目“增程式电动汽车辅助动力单元综合效率模型与优化方法研究”、河南省重点研发与推广专项“混合储能装置多维建模及协调控制方法研究” “单电流传感器电机控制系统关键技术研究”等多项课题研究。参与完成国家“863”计划课题“里程延长式电动轿车开发-电动汽车整车智能控制技术”、国家自然科学基金面上项目“分布式驱动的增程式电动汽车运行模式与整车协调控制研究”等项目研究。

相电流是电机控制系统矢量控制和保护策略的关键参数，脉冲宽度调制技术是控制系统与变换器之间的“桥梁”。可靠、精确的相电流检测，以及高性能脉冲宽度调制技术是提高控制系统性能的重要保障。本书重点讨论了交流电机控制系统单电流传感与脉冲宽度调制方法的原理和关键技术。 全书共9章，分别介绍了电机控制器电流检测方法、直流母线电流采样方法、直流母线电流采样空间矢量脉冲宽度调制、非对称电压空间矢量脉冲宽度调制、混合空间矢量脉冲宽度调制相电流重构策略、误差扩大效应及其抑制方法、T型三电平逆变器及电压空间矢量调制、T型三电平逆变器CSVPWM相电流重构策略，以及单电流传感与脉冲宽度调制的硬件和软件实现。 本书既可作为电机相关领域技术人员的参考书，也可作为电气工程等相关专业高年级本科生、研究生的学习参考用书。

前言
第1章电机控制器电流检测方法1
1.1三相桥式逆变电路电流检测1
1.2电流传感器2
1.2.1霍尔电流传感器2
1.2.2磁通门电流传感器3
1.2.3分流器5
1.3多电流传感器电流检测方法6
1.3.1高端电流检测方法6
1.3.2低端电流检测方法6
1.3.3复合电流检测方法7
1.4单电流传感器电流检测方法8
1.4.1直流母线单电流传感器采样9
1.4.2多位置耦合电流检测方法12
1.5多/单电流传感器电流检测误差分析16
1.5.1固有误差17
1.5.2采样误差18
1.6本章小结21
参考文献22
第2章直流母线电流采样方法29
2.1交流电机矢量控制系统拓扑结构29
2.2SVPWM原理30
2.2.1电压与磁链的关系30
2.2.2逆变器基本输出电压矢量31
2.2.3期望电压矢量合成及作用时间计算33
2.2.4开关顺序34
2.3直流母线电流采样原理36
2.4相电流不可观测区域分析37
2.5本章小结40
参考文献41
第3章直流母线电流采样空间矢量脉冲宽度调制43
3.1SSVPWM工作原理43
3.1.1扇区边界区域解决方案43
3.1.2低调制区域解决方案44
3.2SSVPWM电流重构45
3.2.1SSVPWM电流采样策略45
3.2.2SSVPWM相电流重构策略46
3.3实验及结果分析47
3.4本章小结53
参考文献53
第4章非对称电压空间矢量脉冲宽度调制54
4.1ASVPWM工作原理54
4.2ASVPWM电流重构57
4.2.1ASVPWM电流采样策略57
4.2.2ASVPWM相电流重构策略65
4.3实验及结果分析67
4.4本章小结70
参考文献71
第5章混合空间矢量脉冲宽度调制相电流重构策略72
5.1MSVPWM工作原理72
5.2MSVPWM相电流重构原理74
5.3MATLAB/Simulink仿真分析75
5.3.1仿真模型75
5.3.2仿真结果分析80
5.4实验结果分析83
5.4.1PWM波形和采样脉冲83
5.4.2重构准确度83
5.4.3相电流谐波86
5.5本章小结90
参考文献91
第6章误差扩大效应及其抑制方法92
6.1电流零点漂移自校正方法92
6.1.1直流母线电流零点漂移分析92
6.1.2动态电流双采样方法93
6.1.3误差自校正策略95
6.2实验结果分析95
6.3本章小结99
参考文献99
第7章T型三电平逆变器及电压空间矢量调制101
7.1T型三电平逆变器拓扑结构101
7.1.1拓扑结构概述101
7.1.2开关状态分析102
7.1.3换流过程分析102
7.2T型三电平逆变器的电压空间矢量调制105
7.2.1基本电压空间矢量105
7.2.2电压矢量合成107
7.2.3开关顺序优化110
7.3T型三电平逆变器SVPWM的仿真实现114
7.3.1目标矢量扇区、幅值和扇区辐角判断114
7.3.2目标矢量区域判断115
7.3.3基本矢量作用时间计算115
7.3.4调整基本矢量作用顺序116
7.3.5七段式时间分配117
7.3.6ABC各相矢量状态确定118
7.3.7矢量状态转换为PWM波形输出119
7.3.8完整T型三电平SVPWM系统119
7.3.9T型电平SVPWM系统RL串联负载时的开环运行120
7.4T型三电平逆变器矢量控制系统仿真121
7.5本章小结124
参考文献124
第8章T型三电平逆变器CSVPWM相电流重构策略126
8.1T型三电平逆变电路中点电流采样126
8.1.1中点电流采样原理126
8.1.2中点电流不可观测区128
8.2CSVPWM发波原理129
8.2.1A1区域129
8.2.2A2~A4区域132
8.3CSVPWM电流重构132
8.3.1CSVPWM电流采样策略132
8.3.2CSVPWM相电流重构策略133
8.4实验及结果分析134
8.4.1实验装置134
8.4.2实验结果分析134
8.5本章小结139
参考文献139
第9章单电流传感与脉冲宽度调制的硬件和软件实现141
9.1系统硬件结构141
9.1.1直流动力电源142
9.1.2逆变主电路及其驱动保护单元144
9.1.3低压辅助电源单元145
9.1.4母线及相电流采样与信号处理单元145
9.1.5控制单元149
9.2硬件平台及参数158
9.2.1硬件平台构成158
9.2.2关键参数160
9.3交流电机控制系统软件162
9.3.1前/后台软件总体结构162
9.3.2系统时钟及主中断软件实现163
9.3.3标准SVPWM脉冲发生及电流采样软件实现164
9.4单电流传感交流电机控制系统软件166
9.4.1软件总体结构166
9.4.2系统时钟及采样中断的软件实现167
9.5本章小结168
参考文献169
附录170
附录A异步电机矢量控制系统170
A.1异步电机基本结构与工作原理170
A.1.1异步电机结构170
A.1.2异步电机工作原理171
A.2交流电机矢量控制基本原理176
A.2.1运动控制系统的基本运动方程176
A.2.2直流电机电磁转矩177
A.2.3交流电机电磁转矩178
A.2.4矢量控制基本原理178
A.3异步电机数学模型179
A.3.1静止三相坐标系中的异步电机数学模型179
A.3.2静止两相坐标系中的异步电机数学模型 181
A.3.3旋转正交坐标系中的异步电机模型184
A.4异步电机转子磁链定向矢量控制186
A.4.1转子磁链定向原理186
A.4.2转子磁链观测188
A.4.3异步电机转子磁链定向矢量控制系统189
参考文献190
附录B永磁同步电机矢量控制系统190
B.1永磁同步电机结构及工作原理190
B.1.1永磁同步电机结构191
B.1.2永磁同步电机工作原理192
B.2永磁同步电机数学模型193
B.2.1永磁同步电机物理模型193
B.2.2静止三相坐标系中的永磁同步电机数学模型194
B.2.3旋转正交坐标系中的永磁同步电机模型196
B.3永磁同步电机矢量控制系统197
B.3.1永磁同步电机矢量控制系统总体结构197
B.3.2弱磁控制与转子位置估算