前言
交流電機從19世紀誕生到今天，被大量地應用于工業(yè)、農業(yè)、交通運輸、航空、航天、國防等領域，是電能與機械能變換的重要載體。雖然，交流電機早在19世紀上半葉就被發(fā)明出來，但電機設計及分析方法的改進、特性優(yōu)良的新材料研制、電機應用領域的拓展、電力電子類和控制類學科的發(fā)展等綜合因數有力推動了交流電機控制原理及控制系統(tǒng)的發(fā)展。
實際使用的交流電機種類較多，可以從不同角度進行分類：從轉子與同步磁場轉速差分為異步電機、同步電機；從勵磁角度分為永磁電機、電勵磁電機，例如電勵磁同步電機、永磁同步電機等；從氣隙磁場波形角度分為正弦波電機和非正弦波形電機，例如異步電機、電勵磁同步電機、永磁同步電機氣隙磁場為正弦波，開關磁阻電機、無刷直流電機氣隙磁場為非正弦波；從激磁方向角度分為徑向磁場電機和軸向磁場電機；從激磁源所處位置角度分為轉子勵磁型電機和定子勵磁型電機，例如轉子永磁型同步電機、定子永磁型磁通切換電機。以后還會涌現出更多的新穎結構交流電機，如何統(tǒng)一這些交流電機控制是實現交流電機向廣度、深度不斷拓展應用的重要問題。
雖然高性能的交流電機控制于20世紀70年代初期就產生了，但新工科建設目標、國際通用工程專業(yè)認證以學生畢業(yè)數年后能力獲得為產出導向、行業(yè)對畢業(yè)生高實戰(zhàn)能力的期望等綜合因數對《交流電機控制原理及控制系統(tǒng)》教材內容提出了新的要求，教材不僅要闡述清楚交流電機轉矩、磁場控制原理及控制模型，同時還要引導學生學會分析交流電機控制系統(tǒng)性能、設計交流電機控制系統(tǒng)硬件及算法軟件的能力；而且要把傳統(tǒng)交流電機控制與潛在的新型交流電機控制相結合，以滿足學生畢業(yè)數年后新型交流電機控制系統(tǒng)設計的需求。
為此，本書圍繞交流電機及其控制之間的聯系，選擇異步電機、轉子永磁同步電機、無刷直流電機、多相永磁同步電機、開關磁阻電機、電勵磁同步電機為重點講解對象，分析研究基于穩(wěn)態(tài)數學模型和瞬態(tài)數學模型的交流電機控制原理及控制系統(tǒng)，包括開環(huán)及閉環(huán)控制策略構建、控制系統(tǒng)仿真建模、參數對控制系統(tǒng)性能影響分析、控制系統(tǒng)硬件及軟件設計等，以滿足電機控制、自動化等行業(yè)對新時代電機控制人才厚實的基礎理論和強的解決工程實際問題能力的要求。
本書的章節(jié)內容組織具體安排如下：
章 概述了推動交流電機控制技術發(fā)展因素、交流電機基于穩(wěn)態(tài)模型和基于瞬態(tài)模型控制技術發(fā)展現狀、交流電機控制系統(tǒng)的應用領域及發(fā)展趨勢。
第二章 重點介紹了應用于交流電機控制系統(tǒng)中典型功率電子變換電路拓撲及其核心的控制策略，主要包括交流-交流調壓器、基于全控型器件的變壓變頻器，并對常用的逆變器調制策略建模仿真研究。
第三章—第六章 重點講解異步電機控制原理及控制系統(tǒng)，遵循從基于穩(wěn)態(tài)數學模型控制到基于瞬態(tài)數學模型控制，從控制原理、控制系統(tǒng)設計、到控制系統(tǒng)案例分析等順序展開。具體涉及調壓調速控制、變壓變頻調速控制、轉子磁場定向矢量控制、直接轉矩控制等策略，給出了典型調速控制系統(tǒng)仿真建模分析、DSP編程實現，從仿真及案例實際結果深化讀者對異步電機控制理論知識及控制系統(tǒng)設計的理解。
第七章—第八章 從氣隙磁場波形差異角度研究兩類永磁電機控制原理及控制系統(tǒng)，遵循從正弦波氣隙磁場到方波氣隙磁場順序，先后講解永磁同步電機轉子磁場定向矢量控制、無刷直流電機兩相導通方波電流控制，給出了兩種電機閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真建模分析、DSP編程實現，從仿真及案例實際結果深化讀者對兩種電機控制理論知識及控制系統(tǒng)設計的理解。
第九章 以六相永磁同步電機為例介紹多相交流電機控制原理及控制系統(tǒng)設計，抓住多相電機多變量、多自由度特點，介紹電機數學模型、逆變器電壓矢量的選擇、直接轉矩控制系統(tǒng)結構，并基于數學模型簡要介紹電機轉子磁場定向矢量控制。給出了電機直接轉矩控制系統(tǒng)仿真建模分析、DSP編程實現，從原理講解到仿真及案例實際結果引導讀者熟悉多相交流電機數學模型建立、控制系統(tǒng)構建等環(huán)節(jié)。
第十章 為了拓展讀者對基于開關控制的交流電機調速系統(tǒng)的認識，本章以開關磁阻電機調速控制為例，介紹開關磁阻電機的結構、工作原理、調速控制系統(tǒng)，使讀者認識到功率電子變換器與電機控制的一體化趨勢，并熟悉這類型電機控制系統(tǒng)分析及設計的特點。
第十一章 為了進一步滿足讀者在行業(yè)中可能遇到的大容量同步電機控制系統(tǒng)構建或分析建模需要，本章介紹電勵磁同步電機矢量控制原理及控制系統(tǒng)，遵循轉子無阻尼繞組到有阻尼繞組順序，介紹了電勵磁同步電機數學模型、氣隙磁場定向矢量控制原理及數學模型、功率因數及轉子勵磁電流控制模型、氣隙磁場定向矢量控制系統(tǒng)構成，給出了電機典型閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真建模分析，從仿真結果深化讀者對氣隙磁場定向矢量控制理論知識的理解。
第十二章 集中介紹本書所采用的全數字交流電機控制系統(tǒng)硬件設計，包括總體結構、部分電路設計分析等。
全書共計十二章，由三位老師共同撰寫而成。其中章、第七章、第八章內容由楊公德老師編寫，第二章內容及第十二章部分內容由屈艾文老師編寫，其余章節(jié)內容由周揚忠老師編寫。全書交流調速控制系統(tǒng)仿真建模、案例硬件設計及DSP軟件編寫、實驗等部分內容由多位研究生共同參與完成，在此對這些研究生的貢獻表示衷心的感謝！為了全書內容的完整性，部分內容引用了一些專家學者研究成果，對他們的研究成果對本書的貢獻表示衷心的感謝！
由于作者們認識水平、研究能力有限，書中難免會出現問題解決不全面、錯誤等，希望讀者及時批評指正。
編者