本书是在某项目子课题《高效率电动机及控制系统设计》基础上整理编写的，针对大功率永磁同步电动机及其配套智能控制系统的设计与实现进行了一定探讨。全书由概论、高力能密度永磁同步电动机电磁设计、永磁同步电动机损耗计算与热负荷设计、永磁同步电动机强度分析与设计、永磁同步电动机控制技术、永磁同步电动机控制系统建模与仿真、永磁同步电动机控制系统硬件设计、永磁同步电动机控制系统软件设计共8章组成。本书可作为普通高等
院校电气类、自动化类、电子信息类本科生和研究生的扩展读物，也可供从事相关技术工作的工程技术人员参考。
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第1章 概论 91.1 电动飞机主驱动电动机研究背景 9
1.2 电动飞机及主驱动电动机研究动态 101.2.1 电动飞机研究现状 10
1.2.2 主驱动电动机关键技术研究现状 14
第2章 高力能密度永磁电动机电磁设计 182.1 高力能密度永磁电动机有限元分析 182.1.1 永磁电动机有限元分析假设条件 18
2.1.2 永磁电动机有限元分析模型 18
2.2 高力能密度永磁电动机电磁性能设计 212.2.1 高力能密度永磁电动机分析方法研究 21
2.2.2 高力能密度永磁电动机设计研究 24
2.2.3 结构参数对力能密度的影响 29
2.3 主驱动电动机磁路结构优化设计研究 332.3.1 隔磁桥形状对磁路性能影响 33
2.3.2 转子外径圆弧形状对磁路性能影响 37
2.3.3 永磁体位置对磁路性能影响 39
第3章 永磁电动机损耗计算与热负荷设计 423.1 高力能密度永磁电动机损耗计算 423.1.1 考虑磁滞回环下铁芯损耗计算 42
3.1.2 永磁体温度对铁耗影响分析 44
3.1.3 一般损耗计算 48
3.1.4 热导率计算 49
3.2 基于流固耦合温度场求解与分析 503.2.1 温度场求解物理模型 50
3.2.2 温度场求解基本假设及边界条件 51
3.2.3 主驱动电动机温度场求解计算模型 52
3.2.4 主驱动电动机温度场求解方法 53
3.3 不同工况下温度场分析与热负荷研究 573.3.1 运行工况及温度场关键参数确定 57
3.3.2 爬升初期与巡航初期主驱动电动机各部件温度分布 59
3.3.3 巡航初期电动飞机机舱内冷却介质温度分布 63
3.3.4 各飞行工况下主驱动电动机的温升分析 64
3.4 高力能密度永磁电动机热负荷设计 653.4.1 不同负载状态下热负荷特性分析 65
3.4.2 主驱动电动机爬升阶段热负荷分析 65
3.4.3 实际工况主驱动电动机热负荷分析 67
第4章 永磁电动机强度分析与设计 694.1 高力能密度永磁电动机强度分析 694.1.1 边界条件与基本假设 69
4.1.2 控制量计算 70
4.2 永磁电动机主要部件机械强度计算 724.2.1 机壳应力分析 72
4.2.2 前后端盖应力分析 72
4.3 支撑筋对永磁电动机强度的影响 75
第5章 永磁同步电动机控制技术 775.1 永磁同步电动机数学模型 775.1.1 A、B、C三相静止坐标系下的PMSM数学模型 77
5.1.2 α、β两相静止坐标系下的PMSM数学模型 78
5.1.3 d、q坐标系下的PMSM数学模型 79
5.2 永磁同步电动机控制策略 805.2.1 矢量控制技术 80
5.2.2 直接转矩控制 82
5.2.3 矢量控制技术和直接转矩控制技术的比较 83
5.3 PMSM电流控制方法 84
第6章 永磁同步电动机控制系统建模与仿真 856.1 PMSM矢量控制系统仿真模型 856.1.1 坐标变换模块 85
6.1.2 空间电压矢量（SVPWM）模块 87
6.1.3 逆变器和PMSM 91
6.1.4 PI模块 92
6.1.5 PMSM矢量控制系统仿真模型 92
6.2 遗传算法 92
6.3 仿真和试验结果 94
第7章 永磁同步电动机控制系统硬件设计 977.1 硬件系统设计指标及要求 977.1.1 硬件系统设计指标 97
7.1.2 硬件系统设计要求 97
7.2 硬件系统电气设计概述 98
7.3 硬件系统关键模块设计 997.3.1 电源模块设计 100
7.3.2 IGBT驱动电路设计 100
7.3.3 通信模块电路设计 102
7.3.4 信号检测电路设计 103
7.3.5 温度及速度模拟检测接口设计 104
7.3.6 PWM信号接口设计 104
7.3.7 电动机转动方向接口设计 104
7.3.8 电动机保护电路设计 105
7.3.9 开关量输入输出接口设计 106
7.3.10 控制器电容板设计 106
7.3.11 JTAG接口电路设计 108
7.4 控制器壳体结构设计 1087.4.1 控制器壳体电磁兼容设计 108
7.4.2 控制器壳体轻量化设计 109
7.5 散热系统设计 1117.5.1 功率模块损耗分析 111
7.5.2 散热器的热阻计算 112
7.5.3 散热器系统分析与最终优化方案 112
第8章 永磁同步电动机控制系统软件设计 1148.1 CCS3.3集成开发环境 114
8.2 PMSM控制系统软件总体框架 115
8.3 软件系统关键模块 1178.3.1 主程序 117
8.3.2 CAN通信模块 120
8.3.3 QEP模块 121
8.3.4 SCI通信模块 122
8.3.5 中断服务子程序 126
8.3.6 AD采样与滤波模块 129
8.4 下位机显示系统设计 130
8.5 上位机监控软件设计 132
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