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英国皇家工程院院士诸自强教授，作为国际顶尖电机专家声名卓著，是名副其实的华人之光。难能可贵的是，诸院士虽身在英国多年，仍心系祖国：他深度合作多个国内企业如美的、中车、新能源汽车国创中心；更是为国内培养了众多优秀的博士、博士后、访问学者。《永磁同步电机无位置传感器控制》《永磁同步电机参数辨识》《多相永磁同步电机及其驱动： 原理、设计和控制》这三本书都是诸院士多年研究成果的总结，对于从事电机及其驱动控制研究的人员，以及从事风力发电、电动汽车、飞机、电力机车、船舶、工业驱动器、自动化系统、机器人、家用电器等领域研究的人员，都是不可多得的佳作。为了帮助更多的国内电机研究者，诸院士百忙中亲自组织编译，很多事情他都亲力亲为；译者除了诸院士本人，也都是他非常杰出的学生。3本书都是不可多得的宝藏图书，强烈推荐！！！
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| 內容簡介： |
本书是目前永磁同步电机参数辨识领域最前沿和最全面的一本参考书，全面介绍了永磁同步电机基本及前沿的在线与离线参数辨识技术，重点系统地介绍了谢菲尔德大学研发的表贴式和内置式永磁同步电机的许多参数辨识新技术和全球的最新研究成果，并提供了大量的实验和仿真结果。
本书由永磁同步电机及其控制领域的国际著名专家诸自强教授等编写，主要内容包括:参数辨识中欠秩和逆变器非线性影响的问题;借助定子绕组埋入的热电偶在线辨识转子永磁磁链和温度;在恒速或变速、恒转矩或变负载、有或无位置传感器控制的实际应用情况下，通过电流/电压注入或者虚拟位置偏置注入的各种电阻、直轴和交轴电感、交/直轴互感、转子永磁磁链以及转动惯量等各种参数辨识方法，考虑了磁饱和、磁耦合、逆变器非线性、温度等影响;基于现代控制理论的参数辨识技术，包括递归最小二乘法、卡尔曼滤波器、模型参考自适应系统、神经网络、梯度下降法、粒子群优化和遗传算法等。同时，还介绍了参数辨识技术的各种应用，包括控制性能提升、转矩估算精度改进、无位置传感器控制、状态监测(如热状态监测，特别是永磁温度监测)和故障诊断等，以及无位置传感器控制永磁同步电机采用虚拟磁链或反电动势注入的参数辨识最新进展。
对于从事电机及其驱动控制研究的人员，以及从事风力发电、电动汽车、飞机、电力机车、船舶、工业驱动器、自动化系统、机器人、家用电器等领域研究的人员，本书是一本不可多得的佳作。
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| 關於作者： |
诸自强教授，英国皇家工程院院士，美国国家发明家科学院院士，美国IEEE学会会士、英国IET学会会士、中国电机工程学会会士、中国电工技术学会会士。期刊IET Electric Power Applications主编。
荣获2024全球能源奖 (Global Energy Prize)、2021 IEEE尼古拉·特斯拉奖、2019 IEEE工业应用学会杰出成就奖，并获42项最佳论文奖(包括8项IEEE/IET学报最佳论文奖)。
1977年考入浙江大学电机系，1981届电机专业本科、1984届电机专业硕士，并留校任助教及讲师。1988年赴英国加盟谢菲尔德大学电力和电子学院，1991年获博士学位，先后担任英国文化委员会资助访问学者(1988-1989)、Research Associate (1989-1992)、高级研究科学家(1992-2000，教授级1997-2000)、教授(2000-2025)、顶级教授(2014-2025)、英国皇家工程院/西门子特聘教授(2014-2023)、电机与驱动研究团队负责人(2008-2025)。现任香港理工大学讲座教授(2025-)。
长期从事新型永磁电机及其系统和先进控制关键技术的基础和应用研究，致力于在电气化交通（电动汽车、高铁、多电飞机）、海上风力发电、家用电器、机器人和自动化系统等领域的应用，做出了许多原创性和突破性的贡献。主持的科研项目由英国政府和国际著名公司资助，开发的技术被英国、德国、法国、丹麦、日本、美国和中国等国家的工业界(包括劳斯莱斯、西门子、丰田、日产、法莱奥、Brose、ZF TRW、Protean、中国中车和美的等)广泛采用并商业化。
拥有200多项授权和登记的发明专利，发表7本专著、5本编辑著作、1500多篇学术论文，其中600多篇发表于IEEE/IET期刊，被国际同行和教科书广泛引用（Google引用>60000，h-index=124）。共指导45名博士后和115名已毕业博士生，其中50多位学生在中国高校和企业工作。
刘侃教授，2005年和2011年分别获湖南大学自动化学士学位和控制理论与控制工程博士学位，2013年获英国谢菲尔德大学电子电气工程博士学位。2013~2016年为谢菲尔德大学电机与驱动博士后，2016~2017年任英国拉夫堡大学控制系统讲师，2017年底加盟湖南大学机电工程系并任教授。刘教授是IEEE高级会员，国家重点研发计划项目首席科学家，并担任湖南大学汽车电子与控制技术教育部工程研究中心主任。研究领域主要包括永磁同步电机先进控制技术（包括参数辨识和状态监测技术）和电机设计，以及基于SiC器件的高功率密度逆变器/直流-直流变换器设计，应用对象主要为电动车辆和轨道交通。在国内外期刊和会议发表了100余篇论文（其中40余篇为IEEE期刊论文），获批专利16项。
梁大为教授，2014年获哈尔滨工业大学电气工程及其自动化学士学位，2018年获德国卡尔斯鲁厄理工学院电气工程硕士学位，2022年获英国谢菲尔德大学电气工程博士学位。2022~2025年为谢菲尔德大学博士后。2026年之后为哈尔滨工业大学教授， 主要从事永磁同步电机分析和热管理。
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| 目錄：
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中文版序
原著前言
原著作者
符号表
缩略语
第1章概述1
1.1引言1
1.2永磁同步电机2
1.3基本模型及电机参数5
1.3.1永磁同步电机的基本数学模型5
1.3.2考虑磁饱和、热效应和铁损的数学模型7
1.4驱动系统和控制策略11
1.4.1永磁同步电机的驱动系统11
1.4.2空间矢量脉宽调制12
1.5参数辨识技术概述13
1.5.1离线参数辨识13
1.5.2在线参数辨识15
1.6本书范围16
参考文献17
第2章在线参数辨识的关键问题21
2.1欠秩问题21
2.1.1欠秩问题的原理21
2.1.2实验分析和结果22
2.2逆变器的非线性27
2.2.1逆变器非线性的数学模型27
2.2.2逆变器非线性的辨识与补偿32
2.2.3逆变器非线性对参数辨识的影响37
2.3病态问题41
2.4总结42
参考文献43
第3章基于定子绕组中热电偶的转子永磁磁链在线辨识46
3.1引言46
3.2利用定子绕组中热电偶的转子永磁磁链在线辨识47
3.2.1转子永磁磁链在线辨识47
3.2.2转子永磁体热状态监测50
3.3总结51
参考文献51
第4章基于电流注入的永磁同步电机参数在线辨识52
4.1引言52
4.2基于电流注入的永磁同步电机多参数辨识及误差分析53
4.2.1永磁同步电机参数辨识方案设计53
4.2.2误差分析56
4.2.3实验结果58
4.3恒转矩/恒转速控制下基于电流注入的定子绕组电阻和转子永磁磁链
辨识60
4.3.1参数辨识方案设计60
4.3.2误差分析和实验验证61
4.4总结64
参考文献64
第5章基于转子位置偏置的在线参数辨识66
5.1引言66
5.2考虑转子位置偏置的永磁同步电机相量分析67
5.3恒转矩/转速控制下的位置偏置法（id=0）68
5.3.1参数辨识方法设计69
5.3.2实验和有限元验证74
5.4变转速控制下的位置偏置法(id=0)79
5.4.1辨识方法设计79
5.4.2实验和有限元验证82
5.5恒转矩/转速控制下的位置偏置法（id≠0）83
5.5.1参数辨识方法设计84
5.5.2实验和有限元结果86
5.6适用于恒速/变速控制和id=0/id≠0控制的通用位置偏置辨识方法88
5.6.1参数辨识方法设计88
5.6.2实验和有限元验证91
5.7参数辨识精度对位置偏置注入幅值的敏感性分析94
5.8总结96
参考文献97
第6章基于变速控制的在线参数辨识99
6.1引言99
6.2定子绕组电阻、电感及转子永磁磁链辨识100
6.2.1参数可辨识性和逆变器非线性因素影响分析101
6.2.2改进的辨识方案102
6.2.3实验结果103
6.3电阻和逆变器非线性因素不确定情况下的交直轴磁链图辨识106
6.3.1磁链辨识的代价函数设计107
6.3.2代价函数的最小化108
6.3.3实验结果109
6.4总结114
参考文献115
第7章基于高频信号注入的磁饱和与交叉耦合效应辨识方法117
7.1引言117
7.2高频信号注入的磁饱和建模与延迟效应119
7.2.1基本数学模型119
7.2.2高频信号注入方法中的延迟效应120
7.3高频旋转电压注入法120
7.4高频脉振电压注入法122
7.4.1使用位置辨识算法的电感辨识方法123
7.4.2不使用位置辨识算法的电感辨识方法124
7.5高频旋转电压与脉振电压结合注入方法125
7.6实验结果127
7.6.1辨识性能评估128
7.6.2与有限元分析结果的比较129
7.6.3注入电压的选择130
7.7总结131
参考文献131
第8章离线和多步参数辨识方法134
8.1引言134
8.2静止状态下基于方波注入的电机参数辨识135
8.3静止状态下基于高频电流注入的电机参数辨识138
8.3.1基于高频电流注入的交直轴电感辨识138
8.3.2基于过零检测的交直轴电感辨识方法140
8.4多步参数辨识143
8.4.1两步参数辨识法143
8.4.2三步参数辨识法145
8.5总结147
参考文献147
第9章电机驱动系统机械参数辨识149
9.1引言149
9.2电机驱动系统机械参数辨识方法150
9.2.1基于电机加速/减速的辨识方法150
9.2.2基于模型参考自适应系统观测器的辨识方法151
9.2.3基于基本运动方程的辨识方法152
9.2.4转矩预测的关键问题153
9.3实验结果154
9.3.1方案Ⅰ与方案Ⅲ的比较154
9.3.2方案Ⅱ与方案Ⅲ的比较156
9.3.3转子永磁磁链变化的影响157
9.3.4正弦扰动信号的灵敏度分析159
9.4速度环PI控制器设计160
9.5总结163
参考文献163
第10章基于现代控制与优化理论的参数辨识算法165
10.1引言165
10.2参数辨识方案设计166
10.3递归最小二乘法(RLS)167
10.3.1基本原理167
10.3.2基于永磁同步电机的参数辨识应用168
10.4卡尔曼滤波器(KF)169
10.4.1基本原理169
10.4.2基于永磁同步电机的参数辨识应用171
10.5模型参考自适应系统(MRAS)172
10.5.1基本原理172
10.5.2基于永磁同步电机的参数辨识应用172
10.6Adaline神经网络(ANN)174
10.6.1基本原理174
10.6.2基于永磁同步电机的参数辨识应用174
10.7梯度下降法（GDM）176
10.7.1基本原理176
10.7.2基于永磁同步电机的参数辨识应用178
10.8粒子群优化(PSO)179
10.8.1基本原理179
10.8.2基于永磁同步电机的参数辨识应用179
10.9遗传算法(GA)181
10.9.1基本原理181
10.9.2基于永磁同步电机的参数辨识应用182
10.10总结182
参考文献184
第11章在线参数辨识的应用188
11.1引言188
11.2控制性能的提升189
11.2.1用于磁场定向控制的PI调节器设计189
11.2.2MTPA电流轨迹的确定194
11.3无位置传感器控制的改进196
11.3.1无位置传感器控制性能的提升196
11.3.2无位置传感器控制下参数辨识的应用201
11.4精确转矩辨识205
11.4.1考虑交叉耦合效应的高频方波电压注入206
11.4.2基于高频电感的转矩辨识207
11.5热状态监测208
11.6故障诊断209
11.6.1绕组匝间短路故障210
11.6.2永磁退磁故障211
11.7总结212
参考文献213
第12章无位置传感器控制永磁同步电机参数辨识的最新进展218
12.1引言218
12.2永磁同步电机反电动势和磁链位置观测器219
12.2.1数学模型219
12.2.2反电动势观测器220
12.2.3磁链观测器221
12.3传统电流和位置偏置信号注入222
12.3.1电流注入222
12.3.2位置偏置注入224
12.4虚拟反电动势和虚拟扩展反电动势注入225
12.4.1虚拟反电动势注入225
12.4.2虚拟扩展反电动势注入230
12.5虚拟磁链和虚拟有效磁链注入234
12.5.1虚拟磁链注入234
12.5.2虚拟有效磁链注入236
12.6总结237
参考文献239
附录241
附录A绕组电感的有限元计算241
附录B样机参数与实验平台246
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| 內容試閱：
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中文版序
1982年1月和1984年11月我分别获得浙江大学电机专业的学士和硕士学位，毕业之后留校工作。读硕士和工作期间我主要从事电机噪声的分析和控制研究，除了上电机系的课程之外，我还选听了机械系的振动模态分析、土木系的声学、科仪系的动态测试和化工系的现代控制理论等课程。当时机电一体化是机械系的热点，我作为电机系毕业的学生，萌生了回归电机设计和分析的想法。1985年和1987年，英国谢菲尔德大学David Howe教授两次到浙江大学讲学，主要讲稀土永磁电机及其全球研发的最新进展。同时，西北工业大学蒋宗荣教授（我的宁波老前辈）到浙江大学访问的时候给了我许多稀土永磁电机方面西工大的翻译资料和研究论文汇编。除此以外，我还读了沈阳工业大学唐任远教授的许多稀土永磁电机论文。钕铁硼稀土永磁在1984年刚刚开始商业化，所以我决定把稀土永磁电机作为我的下一个研究领域，并接受Howe教授邀请，作为英国文化委员会资助的访问学者于1988年加盟谢菲尔德大学做永磁电机方面的研究。其后我在谢菲尔德大学Howe教授和飞利浦（Philips）德国亚琛研究中心合作的欧盟项目中担任Research Associate，做永磁电机研究（1989—1992年），并于1991年获谢菲尔德大学永磁电机方向的博士学位。1993年我的导师浙江大学陈永校教授写信告诉我中国的电机专业名称已经改为电气工程及其自动化。因此在做了一年多的准备之后，我从1995年开始全面展开了电机本体、电力电子和电机控制的研究，并聚焦于稀土永磁电机及其控制。
现在呈现给大家的这本书是20年来我和我的博士生/博士后一起从事永磁同步电机控制方面参数辨识研究的成果总结。借此机会，我要特别感谢我的学生朱曦在这个方向为我们所做出的开创性贡献。感谢机械工业出版社李小平编辑邀请我组织本书的中文翻译，并向Wiley联系购买版权。中文翻译的章节具体分工如下：刘侃(2013届博士/2013—2016博士后，由他的湖南大学研究生朱兆希、王伟彬、雷羿含、周靖、王瑶迪协助)负责第4~6、8、9章，梁大为(2022届博士/2022至今博士后）负责第3章、附录和所有图，吴溪蒙(2020届博士/2020—2023博士后）负责第1、2、7章，刘天翼(2022届博士）负责第10、11章;校对和新材料补充由我完成。无位置传感器控制的永磁同步电机参数辨识是目前全球研究的热点，因此中文版在英文版的基础上又专门增加了新的一章，即第12章无位置传感器控制永磁同步电机参数辨识的最新进展，这是王朋（2025届博士）的贡献。
我的科研离不开导师和前辈的关心、鼓励、指导和帮助，也离不开我的博士生和博士后的辛勤付出、贡献和合作。在此，我衷心地感谢他们!
诸自强
英国皇家工程院院士
香港理工大学讲座教授
原英国谢菲尔德大学顶级教授
谢菲尔德西门子风电研发中心创建主任
美的上海电机与驱动控制研发中心创建主任
2025年11月
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