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第1章　绪论1

1.1　开关磁阻电机的发展概况1

1.2　开关磁阻电机的结构特点2

1.2.1 开关磁阻电机的优点3

1.2.2　开关磁阻电机的缺点4

1.3 开关磁阻电机的优化方法4

1.4　开关磁阻电机系统抑制转矩脉动技术5

1.4.1 基于抑制转矩脉动的传统控制策略5

1.4.2　基于抑制转矩脉动的线性化控制6

1.4.3　基于抑制转矩脉动的变结构控制6

1.4.4　基于抑制转矩脉动的智能控制理论7

1.4.5　基于抑制转矩脉动的转矩分配策略9

1.4.6　基于抑制转矩脉动的迭代学习控制10

1.4.7　基于抑制转矩脉动的微步控制策略10

1.4.8　其他方法10

1.5　开关磁阻电机未来研究方向11

1.6　开关磁阻电机的工业应用12

第2章 开关磁阻电机的工作原理及数学模型14

2.1　开关磁阻电机基本原理14

2.2　开关磁阻电机的一些基本结构14

2.2.1 单相开关磁阻电机14

2.2.2　两相开关磁阻电机15

2.2.3 三相开关磁阻电机15

2.2.4　四相开关磁阻电机16

2.2.5 五相以上开关磁阻电机16

2.3　开关磁阻电机改进结构16

2.4　开关磁阻电机数学模型21

2.4.1 电路方程21

2.4.2　机械方程22

2.4.3　机电联系方程22

2.4.4　线性模型23

2.4.5　准线性模型31

2.4.6　非线性模型33

2.5　混合励磁开关磁阻电机数学模型34

2.5.1　混合励磁电机磁路特点34

2.5.2　混合励磁开关磁阻电机转矩平衡方程37

第3章　开关磁阻电机电磁设计39

3.1 开关磁阻电机设计及优化方法39

3.1.1 电机本体结构设计39

3.1.2 电机参数优化设计40

3.2　开关磁阻电机损耗分析40

3.2.1　绕组铜损分析40

3.2.2　机械损耗分析41

3.2.3　杂散损耗分析41

3.2.4　电机铁损分析41

3.3　开关磁阻电机参数计算45

3.3.1 电负荷与磁负荷45

3.3.2　主要尺寸45

3.4　开关磁阻电机本体设计示例47

3.4.1　相数、极数和绕组端电压48

3.4.2　主要尺寸的选择48

3.4.3　其他结构尺寸及绕组匝数48

3.4.4 电流及转矩计算50

3.4.5 绕组设计50

3.4.6　参数计算51

第4章　开关磁阻电机性能优化54

4.1 电机电磁场的理论基础54

4.2　有限元法55

4.2.1 有限元法的发展55

4.2.2　Ansoft软件简介55

4.2.3 Ansoft有限元法56

4.2.4　电磁场有限元方法的特点及一般步骤57

4.3　RMxprt软件设计及使用方法58

4.3.1　启动软件58

4.3.2　新建SRM模型59

4.3.3　建模结果68

4.3.4　仿真计算69

4.3.5　模型导出73

4.4　Maxwell 2D软件设计及使用方法74

4.4.1　打开工程文件74

4.4.2　模型设置77

4.4.3　材料设置78

4.4.4　边界及激励源设置80

4.4.5　设置铁芯损耗参数89

4.4.6　设置仿真参数90

4.4.7　运动部分设置95

4.4.8　仿真运算96

4.5　有限元分析结果处理101

4.5.1　RMxprt输出的性能曲线101

4.5.2　Maxwell 2D的求解结果102

4.5.3　有限元后处理104

4.6　基于转矩波动抑制电机本体优化105

4.6.1 影响转矩波动的因素106

4.6.2　开通角、关断角对转矩波动的影响106

4.6.3 定子磁极结构对转矩波动的影响107

第5章　开关磁阻电机的控制策略110

5.1 开关磁阻电机控制方式110

5.1.1 角度位置控制（APC）110

5.1.2 电流斩波控制（CCC）111

5.1.3 电压斩波控制（CVC）111

5.2　开关磁阻电机调速特性112

5.3 开关磁阻电机能量回馈控制112

5.3.1 开关磁阻电机发电运行机理113

5.3.2　开关磁阻电机发电运行的励磁过程113

5.3.3 开关磁阻电机的能量变换理论114

5.3.4　开关磁阻电机发电状态工作特点116

5.4　开关磁阻电机PID控制118

5.4.1 标准数字PID算法119

5.4.2　其他PID方法120

5.5　迭代学习控制121

5.5.1　基于模型控制系统和迭代学习控制系统概述121

5.5.2 迭代学习控制过程和开环PID迭代学习控制122

5.6　开关磁阻电机的转矩分配控制系统设计123

5.6.1　速度调节器设计123

5.6.2 转矩分配函数的设计125

5.6.3 电流控制器设计126

第6章　开关磁阻电机调速系统硬件设计128

6.1 开关磁阻电机调速系统在电机控制中的地位128

6.1.1 与步进电动机驱动系统的比较128

6.1.2 与反应式同步电动机的比较128

6.1.3　与直流电动机的比较129

6.1.4　与无换向器直流电动机的比较129

6.1.5 与异步电动机变频调速系统的比较129

6.2　功率电子器件130

6.2.1 功率MOSFET特点130

6.2.2 功率IGBT工作特点131

6.3　PWM控制技术133

6.3.1　传统PWM技术134

6.3.2　优化后的PWM技术134

6.3.3 空间电压矢量PWM控制135

6.3.4 跟踪型PWM控制技术135

6.4　开关磁阻电机控制器功率拓扑结构136

6.4.1　不对称半桥主回路137

6.4.2　H桥主回路137

6.4.3　不对称半桥改进型137

6.4.4　（n＋1）型功率变换器138

6.4.5　电容裂相型138

6.4.6　电容转储型138

6.5　整流及吸收回路设计139

6.5.1 功率吸收电路设计139

6.5.2　吸收电路参数计算140

6.5.3 整流电路设计141

6.5.4 电流采样与处理电路142

6.5.5 转子位置信号采集与处理142

6.5.6　系统保护电路设计149

6.6　功率及驱动电路151

6.6.1 SKHI24驱动模块在SRD系统中的应用151

6.6.2　Si9976DY——桥式驱动器的原理及应用152

6.6.3　EXB841工作原理157

6.6.4　FCAS50SN60开关磁阻电机功率模块159

第7章　基于DSP开关磁阻电机控制器设计165

7.1　DSP的特点165

7.2 电动机DSP控制系统基础167

7.2.1　DSP电机控制特点167

7.2.2　数字滤波DSP实现方法168

7.3　有位置传感器DSP控制171

7.3.1 开关磁阻电机控制机理171

7.3.2　DSP控制开关磁阻电机硬件设计173

7.3.3 软件设计175

7.3.4 电流控制177

7.3.5　位置控制178

7.3.6　速度控制179

7.3.7　换相控制181

7.3.8　速度控制器183

7.3.9　DSP编程示例184

7.4　开关磁阻电机无传感器DSP控制216

7.4.1　调速系统硬件描述216

7.4.2　无传感器开关磁阻电机驱动系统的控制软件216

7.4.3　无传感器换相和速度更新算法218

7.4.4　速度环221

7.4.5 电流控制回路222

7.4.6　斜坡控制器222

7.4.7　无传感器开关磁阻电机驱动系统的校准223

第8章 开关磁阻电机调速系统仿真228

8.1 引言228

8.2 基于MATLAB/Simulink的系统建模与仿真分析228

8.2.1 仿真软件MATLAB/Simulink简介228

8.2.2　电机模型的建立229

8.3　控制系统PI控制策略建模与仿真230

8.3.1 SRM调速系统的无PI控制仿真230

8.3.2　电机调速系统的PI控制仿真分析231

8.4　基于模糊控制器的系统仿真分析236

8.4.1　模糊控制器的设计236

8.4.2　SRM调速系统的模糊控制仿真及结果分析238

8.5　SRM调速系统模糊PI控制仿真242

8.6　开关磁阻电机能量回馈建模与仿真243

8.6.1 发电状态的基本电路方程243

8.6.2　发电运行的相电流解析243

8.7　开关磁阻电机控制系统模型分析245

8.8　开关磁阻电机发电系统模型的建立252

8.8.1 电流滞环控制模块254

8.8.2　电流计算模块254

8.8.3　转矩计算模块254

参考文献256