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第1章 绪论1

1.1 研究背景及意义1

1.2 永磁同步电机及其控制理论的发展2

1.2.1 永磁同步电机的发展2

1.2.2 PMSM控制系统发展及国内外研究现状6

1.3 交流电机无传感器控制技术国内外研究现状及适用于不同场合的无传感器控制技术13

1.3.1 交流电机无传感器控制技术国内外研究现状13

1.3.2 适用于不同场合的无传感器控制技术19

1.4 本书主要研究内容24

第2章 永磁同步电机及其矢量控制理论分析26

2.1 PMSM的结构及数学模型26

2.1.1 永磁同步电机三相静止坐标系（a-b-c）模型28

2.1.2 永磁同步电机两相静止坐标系（α-β）模型30

2.1.3 永磁同步电机与转子同步旋转坐标系（d-q）模型33

2.1.4 永磁同步电机与定子磁链同步旋转坐标系（x-y）模型35

2.2 PMSM的矢量控制36

2.3 空间矢量脉宽调制38

2.4 永磁同步电机矢量控制系统的参数选择41

2.4.1 常规PI控制器的设计41

2.4.2 PI控制器参数设定42

2.5 本章小结44

第3章 基于脉振高频电压注入法的SPMSM低速运行转子位置检测46

3.1 脉振高频电压注入法（HFPVI）的基本原理46

3.1.1 定子铁芯的非线性饱和特性分析46

3.1.2 SPMSM高频信号注入及其位置信息提取49

3.2 d轴正方向判断54

3.2.1 电感量的大小与饱和效应理论分析54

3.2.2 基于饱和凸极效应的转子d轴正方向判别54

3.3 注入信号选取对位置估计误差的影响58

3.4 基于同步轴高通滤波器的基波电流提取59

3.5 仿真分析62

3.5.1 高频脉冲电压幅值对电流误差项i△的影响分析65

3.5.2 电机静止时转子初始位置预估波形分析68

3.5.3 电机低速运行时转子位置预估波形分析75

3.6 本章小结77

第4章 中高速运行无传感器SPMSM转子位置辨识研究78

4.1 滑模变结构理论分析78

4.1.1 滑模运动存在条件78

4.1.2 滑模变结构的不足81

4.2 基于sign函数的传统滑模观测器设计82

4.3 改进型滑模观测器设计87

4.3.1 对切换函数的改进87

4.3.2 归一化处理锁相环节的速度位置信息提取89

4.4 自抗扰控制技术90

4.4.1 PID控制与自抗扰控制90

4.4.2 扩张状态观测器（ESO）93

4.5 自抗扰控制策略94

4.5.1 跟踪微分器TD94

4.5.2 二阶非线性ESO95

4.5.3 非线性状态误差反馈控制率98

4.6 SPMSM自抗扰控制器设计98

4.7 改进型ADRC的设计100

4.7.1 改进型ADRC设计原理100

4.7.2 改进型ADRC仿真模型建立101

4.7.3 改进型ADRC的参数整定103

4.8 中高速运行矢量控制系统仿真分析105

4.8.1 id=0矢量控制仿真分析105

4.8.2 基于改进型SMC的SPMSM矢量控制系统仿真分析113

4.8.3 基于传统自抗扰控制器的仿真分析116

4.8.4 改进型ADRC在SPMSM矢量控制中的模型及仿真117

4.9 本章小结122

第5章 基于SM-ADRC及HFPVI的全速度范围SPMSM转子位置辨识及其矢量控制124

5.1 基于SM-ADRC控制策略的中高速运行速度控制器设计124

5.1.1 SM-ADRC速度电流控制器124

5.1.2 速度电流控制器三阶SM-ESO设计126

5.1.3 速度电流控制器最速TD的设计128

5.1.4 速度电流控制器二阶SM-NLSEF设计129

5.2 基于SM-ADRC的直轴电流环调节器的设计130

5.3 SM-ADRC矢量控制系统132

5.4 全速度范围速度切换器的设计134

5.5 基于SM-ADRC和HFPVI的SPMSM全速度范围矢量控制系统仿真分析137

5.5.1 中高速SM-ADRC控制系统仿真分析137

5.5.2 全速度范围转子位置辨识仿真分析139

5.6 本章小结143

第6章 总结与展望145

6.1 研究总结145

6.2 展望148

参考文献149