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科學技術的發(fā)展，對于改變社會的生產(chǎn)面貌，推動人類文明向前發(fā)展，具有極其重要的意義。電氣自動化技術是多種學科的交叉綜合，特別是在電力電子、微電子及計算機技術迅速發(fā)展的今天，電氣自動化技術更是日新月異。毫無疑問，電氣自動化技術必將在國家建設、提高國民經(jīng)濟水平中發(fā)揮重要的作用。
為了幫助在經(jīng)濟建設線工作的工程技術人員能夠及時熟悉和掌握電氣自動化領域中的新技術，中國自動化學會電氣自動化專業(yè)委員會和中國電工技術學會電控系統(tǒng)與裝置專業(yè)委員會聯(lián)合成立了電氣自動化新技術叢書編輯委員會，負責組織編輯電氣自動化新技術叢書。叢書將由機械工業(yè)出版社出版。
本叢書有如下特色：
一、本叢書專題論著，選題內(nèi)容新穎，反映電氣自動化新技術的成就和應用經(jīng)驗，適應我國經(jīng)濟建設急需。
二、理論聯(lián)系實際，重點在于指導如何正確運用理論解決實際問題。
三、內(nèi)容深入淺出，條理清晰，語言通俗，文筆流暢，便于自學。
本叢書以工程技術人員為主要讀者，也可供科研人員及大專院校師生參考。
編寫出版電氣自動化新技術叢書，對于我們是一種嘗試，難免存在不少問題和缺點，希望廣大讀者給予支持和幫助，并歡迎大家批評指正。

電氣自動化新技術叢書編輯委員會定子繞組流過電流，在氣隙中產(chǎn)生的以圓形軌跡旋轉(zhuǎn)的磁動勢是交流電動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)工作的基礎。為了產(chǎn)生該旋轉(zhuǎn)磁動勢，可以采用三相繞組結(jié)構(gòu)，也可以采用相數(shù)大于三的多相繞組結(jié)構(gòu)。三相繞組若無中心點引出，則只有兩個可控自由度，這兩個自由度恰好能滿足轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的需要。但當某相繞組故障，或逆變橋臂故障后，只有通過電路拓撲結(jié)構(gòu)的變化才能實現(xiàn)三相電動機容錯運行。多相電動機相數(shù)通常大于三，若設多相電動機相數(shù)為n且無中心點引出，扣除用于控制轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的兩個自由度外，則還有n-3個自由度需要控制。正是這n-3個多余的自由度，使得多相電動機驅(qū)動系統(tǒng)可以獲得比三相電動機驅(qū)動系統(tǒng)更加優(yōu)越的性能，從而滿足一些特殊應用場合對于某些特殊性能的需要。
對單臺多相電動機構(gòu)成的驅(qū)動系統(tǒng)而言，可以在多個平面上實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換，從而增強電動機的帶負載能力。例如反電動勢為非正弦的多相電動機可以采用定子繞組注入諧波電流方法來增強電動機的帶負載能力，或在負載一定的情況下減小功率開關器件的電流峰值。若反電動勢為正弦波，則可以利用多余的自由度實現(xiàn)定子繞組故障或逆變橋臂故障后，定子繞組缺相容錯運行，從而提高電動機驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性。為了滿足某些應用場合對驅(qū)動器體積限制的特殊要求，還可以利用多相電動機多自由度帶來的多平面可控特點，構(gòu)建單逆變器供電多個電動機定子繞組的串聯(lián)驅(qū)動系統(tǒng)，把各個電動機機電能量轉(zhuǎn)換動作置于不同的控制平面上，實現(xiàn)不同電動機機電能量的解耦控制。n相電動機定子繞組通常采用n相逆變器供電，各相承擔了電動機總功率的1/n。顯然隨著相數(shù)的增多，各相承擔的功率下降，各逆變橋臂承擔的功率也隨之減小。所以，若電動機每相額定電壓不變，則每個繞組及功率開關額定電流幅值降低；若電動機每相額定電流不變，則每個繞組及功率開關額定電壓幅值降低，滿足某些低壓大電流供電場合的需要。正是以上多相電動機驅(qū)動系統(tǒng)的特殊性能，使得多相電動機驅(qū)動系統(tǒng)在軌道交通、電動汽車、新能源發(fā)電、航空航天、軍事裝備等應用領域得到高度的重視和深入的研究。
與三相電動機控制類似，在多相電動機驅(qū)動系統(tǒng)中也存在兩種瞬時轉(zhuǎn)矩控制策略：一種是基于電流控制電動機磁場和轉(zhuǎn)矩的矢量控制策略，另一種是基于電壓控制電動機磁場和轉(zhuǎn)矩的直接轉(zhuǎn)矩控制策略。多相逆變器可以輸出比三相逆變器更多的電壓矢量，如何利用這些數(shù)量龐大的電壓矢量實現(xiàn)多相電動機驅(qū)動系統(tǒng)磁場和轉(zhuǎn)矩的瞬時精確控制是亟待解決的現(xiàn)實問題。本書選擇多相永磁同步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制為中心內(nèi)容，圍繞電動機轉(zhuǎn)矩控制策略、零序電流控制策略、提升負載能力控制策略、缺相容錯不間斷運行控制策略、多電動機串聯(lián)驅(qū)動控制策略、降低轉(zhuǎn)矩脈動控制策略、無位置傳感器控制策略、轉(zhuǎn)子磁懸浮控制策略等內(nèi)容展開研究及論述。全書共包括九章，內(nèi)容具體安排如下：
第1章對多相電動機種類、多相電動機驅(qū)動系統(tǒng)應用、多相電動機直接轉(zhuǎn)矩控制、多相電動機多自由度應用、多相電動機無位置傳感器研究等內(nèi)容進行綜述。
第2章基于多相交流電動機多平面分解坐標變換理論，研究單平面機電能量轉(zhuǎn)換多相電動機、雙平面機電能量轉(zhuǎn)換多相電動機數(shù)學模型以及多套繞組多相電動機數(shù)學模型，為全書控制策略奠定了研究對象數(shù)學模型基礎。
第3章以反電動勢為正弦波的六相對稱繞組永磁同步電動機為例，研究具有零序電流自調(diào)整的直接轉(zhuǎn)矩控制策略及基于多維立體空間的直接轉(zhuǎn)矩控制策略，以解決多相逆變器輸出電壓矢量的優(yōu)化選擇和多相電動機驅(qū)動系統(tǒng)零序電流的抑制問題。同時也講解了基于電路模式的多相電動機仿真模型建立及直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。
第4章以反電動勢為梯形波的五相永磁同步電動機為例，研究了具有轉(zhuǎn)矩電流比（Maximum Torgue Per Ampere，MTPA）策略的基波和3次諧波雙平面的直接轉(zhuǎn)矩控制策略，進一步增強了多相電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的帶負載能力。
第5章以六相永磁同步電動機為研究對象，從產(chǎn)生圓形磁動勢旋轉(zhuǎn)軌跡角度，分別研究基于虛擬變量定義的定子繞組缺一相、缺兩相、缺三相直接轉(zhuǎn)矩控制策略，同時為了提升缺相后電動機繞組電流的平衡，還研究了對應的定子電流平衡控制策略。
第6章研究單逆變器供電雙永磁同步電動機定子繞組串聯(lián)驅(qū)動系統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制策略，重點研究兩種類型的串聯(lián)驅(qū)動系統(tǒng)，即反電動勢為正弦波的兩個電動機串聯(lián)驅(qū)動和反電動勢為非正弦波的兩個電動機串聯(lián)驅(qū)動，從理論上建立兩臺電動機解耦型直接轉(zhuǎn)矩控制策略。
第7章研究基于多相逆變器空間電壓矢量調(diào)制及逆變器功率橋臂占空比直接計算型直接轉(zhuǎn)矩控制策略；同時為了選擇到的開關電壓矢量，研究了多相電動機的預測型直接轉(zhuǎn)矩控制策略。采用上述控制策略后，驅(qū)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩脈動進一步減小，增強了直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的運行平穩(wěn)性。
第8章研究多相電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)定子磁鏈的觀測方法及驅(qū)動系統(tǒng)無位置傳感器控制策略，同時解決了電動機缺相后，不對稱繞組的定子磁鏈觀測難題。
第9章簡要研究多相電動機利用其多自由度實現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁懸浮運行直接轉(zhuǎn)矩和直接懸浮力控制策略，實現(xiàn)了定子永磁型多相電動機轉(zhuǎn)子懸浮控制的快速響應。
本書的研究內(nèi)容得到江蘇省博士后科研資助計劃（項目編號：1301010A，項目名稱：多相永磁同步電動機容錯型直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)）、中國博士后科學基金（項目編號：2013M541583，項目名稱：無軸承磁通切換永磁電動機設計及其動態(tài)解耦控制策略）等項目的資助，對這些項目的資助表示衷心的感謝！作者希望通過本書內(nèi)容，能夠較為全面地解決多相永磁同步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)關鍵技術難點，若能對從事多相電動機驅(qū)動控制研究、設計、開發(fā)等相關領域人員具有啟發(fā)作用將是作者的欣慰！
本書有關章節(jié)的內(nèi)容主要由作者指導的研究生：閆震、熊先云、陳小劍、林曉剛、黃志坡、陳光團、王祖靖、段慶濤、俞海良、陳相、毛潔、黃政凱、鐘技、許海軍、鄭夢飛、王凌波等參與研究而成，部分內(nèi)容由課題組老師鐘天云、屈艾文、陳艷慧協(xié)助研究完成。本書部分文字的編輯及排版由作者指導的研究生：陳垚、俞海良、吳鑫、周謀捷、莊恒泉、黃政凱、吳京周等完成。對這些研究生及課題組老師對本書內(nèi)容的貢獻表示衷心的感謝！為了全書內(nèi)容的完整，本書第1章綜述了多位學者研究成果，并加以恰當?shù)匾�用，對他們的研究成果對本書的貢獻表示衷心的感謝！
由于作者個人認識水平、研究能力有限，書中難免會出現(xiàn)問題解決不全面、錯漏等，希望讀者及時批評指正。