当前国内关于FSPM电机控制策略的研究大多集中于传统FOC策略，且主要面向三相电机，而关于MPC和多相FSPM电机控制的研究相对较少，特别是多相FSPM电机的容错MPC方法。本书将以此为出发点，对FSPM电机模型预测控制策略进行深入探究。为拓展该类型电机的应用领域，本书将主要从以下方面展开：首先，本书从模型预测控制出发，针对三相FSPM电机驱动系统，设计了三相FSPM电机模型预测电流控制方法和模型预测转矩控制方法。通过分析预测模型和价值函数，探索两种MPC方法之间的内在联系，并利用仿真和实验进行验证。从控制策略的角度出发，深入分析三相电机MPTC控制转矩脉动的产生原因，例如为了降低定位力矩对系统输出转矩的影响，从转矩产生的机理出发提出FSPM电机定位力矩补偿方法。本书还将补充在采用模型预测控制策略中对于开路故障的诊断。接下来本书将围绕多相FSPM电机阐述相关内容。本书以五相电机为例，继续围绕模型预测控制来探寻多相电机的控制策略。与三相FSPM电机研究相似，对多相FSPM电机的开路故障容错的模型预测控制进行探究。

第1章电动汽车概述1
1.1电动汽车的主要特点和发展方向2
1.1.1电动汽车的主要特点2
1.1.2电动汽车的发展方向6
1.2电动汽车关键技术7
本章参考文献10
第2章永磁电机驱动系统12
2.1研究背景及意义12
2.2磁通切换永磁电机13
2.2.1三相系统14
2.2.2多相系统15
2.3控制策略概述16
2.3.1传统三相永磁同步电机控制16
2.3.2多相永磁同步电机控制21
本章参考文献26
第3章三相磁通切换永磁电机模型预测控制33
3.1三相磁通切换永磁电机驱动系统33
3.1.1电机结构与特性33
3.1.2逆变器状态37
3.1.3数学模型39
3.2模型预测电流控制41
3.2.1预测电流控制41
3.2.2价值函数42
3.2.3延时补偿42
3.3模型预测转矩控制45
3.3.1预测转矩与磁链模型46
3.3.2价值函数46
3.3.3MPCC与MPTC的联系48
3.4仿真分析48
3.5实验验证53
3.5.1硬件平台53
3.5.2稳态测试55
3.5.3动态测试56
3.6本章小结58
本章参考文献58
第4章基于转矩脉动抑制的模型预测控制59
4.1定位力矩补偿的模型预测电流控制60
4.1.1谐波电流补偿60
4.1.2迭代学习控制62
4.1.3实验验证63
4.2基于矢量合成的模型预测转矩控制66
4.2.1矢量筛选与定子磁链参考计算67
4.2.2预测模型70
4.2.3实验验证70
4.3本章小结74
本章参考文献75
第5章基于预测模型的开路故障诊断76
5.1故障诊断概述76
5.2基于信号的故障诊断77
5.2.1故障分析77
5.2.2算法设计81
5.2.3实验验证86
5.3基于混合模型的故障诊断92
5.3.1模型构建92
5.3.2算法设计95
5.3.3仿真分析100
5.3.4实验验证101
5.4本章小结105
本章参考文献106
第6章多相磁通切换永磁电机模型预测控制109
6.1多相电机控制概述109
6.2五相磁通切换永磁电机驱动系统110
6.2.1电机结构110
6.2.2数学模型113
6.3五相FSPM电机模型预测控制118
6.3.1预测模型118
6.3.2价值函数119
6.3.3控制延迟补偿120
6.3.4系统框图121
6.3.5仿真结果122
6.4基于电压矢量优化的改进型模型预测控制123
6.4.1单矢量优化123
6.4.2双矢量优化127
6.4.3多矢量优化135
6.4.4实验验证136
6.4.5方法对比与分析142
6.5参数敏感性及系统稳定性分析142
6.5.1常规MPCC算法敏感性分析143
6.5.2DBMPCC算法参数敏感性及系统稳定性分析147
6.6电流静差消除算法155
6.6.1基于积分法的IDBMPCC算法155
6.6.2基于龙伯格观测器的RDBMPCC算法164
6.6.3算法验证176
6.7本章小结185
本章参考文献186
第7章开路故障容错模型预测控制189
7.1多相电机容错模型预测控制概述189
7.2开路故障的五相磁通切换电机系统190
7.2.1矢量空间分解190
7.2.2数学模型193
7.3计及谐波约束的容错模型预测转矩控制201
7.3.1预测模型202
7.3.2价值函数203
7.3.3矢量筛选204
7.3.4实验验证206
7.4基于空间矢量调制的容错模型预测转矩控制216
7.4.1常规SVPWM216
7.4.2改进SVPWM217
7.4.3预测模型221
7.4.4占空比生成223
7.4.5实验验证224
7.5本章小结231
本章参考文献231

汽车诞生已经100多年，经历了从欧洲的手工生产到美国的自动化生产再到日本的精益生产的发展过程。汽车的出现改变了世界，促进了经济的发展，改善了人们的生活。但是，发展到今天，汽车也带来了三大严重问题，即能源、环保和安全问题，这也是可持续交通发展面临的三大挑战，是21世纪汽车革命的方向。
为解决这些问题，科学家需要改造汽车的驱动动力和燃料。动力的改造包括研制新型发动机、革新发动机的燃烧及控制方式、提高其燃油经济性和减少排放。在燃料方面，要研发新型清洁燃料，诸如天然气、液化气、生物柴油、氢气等。而在电动汽车开发方面，包括蓄电池纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车，有效地改造传统汽车的动力设备，提高燃料效率。因此，电动汽车是节省能源、促进环保的现代汽车发展主方向。
然而在过去，人们曾经存在这样的认识误区：蓄电池纯电动汽车和燃料电池电动汽车由于可以实现低排放，甚至零排放而注定会成为*终的研究方向，混合动力汽车不过是当前过渡阶段的折中方案。但值得注意的是，虽然当今石油价格一直居高不下，但是至少未来几十年内，市场依然可以得到较为稳定的石油供应，燃油汽车的主导地位不会立即受到很大威胁。目前，各国政府、研究机构和汽车制造商在电动汽车领域都投入了较大的力量，在很大程度上促进了电动汽车产业的发展。但这个推动电动汽车产业发展的主要力量，源于政府部门对环境的关注，而不完全源于能源问题。
混合动力汽车的工程哲学是集成、优化电动机驱动系统和发动机驱动系统，发挥电动机驱动的优势以弥补发动机驱动的弱点，使发动机保持在*佳工况下工作，取消怠速，同时实现再生制动能量反馈。混合动力系统一定要发挥附加值，使电动机驱动和发动机驱动的结合不是简单的1+1=2，而是要大于2。
2015年，科技部联合财政部、工信部等组织实施“十三五”国家重点研发计划新能源汽车试点专项，从基础科学问题、共性核心关键、动力系统技术、集成开发与示范四个层次，重点对动力电池与电池的管理系统、电机驱动与电力电池总成、电动汽车智能化、燃料电池动力系统、插电增程式混合动力系统、纯电动系统六个方向进行了研发部署，以完善我国新能源汽车研发体系，升级新能源汽车技术平台。与此同时，我国新能源汽车发展也面临核心技术创新能力不强、质量保障体系有待完善、基础设施建设仍显滞后、产业生态尚不健全、市场竞争日益加剧等问题。为推动新能源汽车产业高质量发展，加快建设汽车强国，国务院在2020年制定了《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》，提出强化整车集成技术创新，以纯电动汽车、插电式混合动力（含增程式）汽车、燃料电池汽车为“三纵”，布局整车技术创新链；提升产业基础能力，以动力电池与管理系统、驱动电机与电力电子、网联化与智能化技术为“三横”，构建关键零部件技术供给体系。力争经过15年的持续努力，我国新能源汽车核心技术达到国际先进水平，质量品牌具备较强国际竞争力［4］。

电动汽车技术发展日新月异，国内外各大汽车厂商都推出了电动汽车新产品，许多造车新势力也蓬勃发展，推出了各具特色的电动汽车，而电动汽车技术的发展对电机驱动技术提出了新的挑战。与此同时，随着先进控制理论不断发展，线性控制、非线性控制、智能控制以及模型预测控制等先进控制方法在电机驱动领域中得到了广泛应用，大幅提高了电机的控制性能。相对于其他控制方法，模型预测控制具有概念直观、易于理解，能够提高系统响应速度，能够处理含有约束条件的多变量非线性控制问题，能够实现多目标优化，能够考虑变换器的开关特性等优点，从而成为电机控制研究的热点和主要的发展方向。为了更好地适应技术发展和电动汽车对可靠性的需求，本书介绍了模型预测控制技术在电动汽车驱动系统中的应用情况。
本书共有七章，第1章为电动汽车概述，第2章介绍永磁电机驱动系统，第3章至第5章主要介绍三相永磁电机模型预测控制技术，其中第3章介绍三相磁通切换永磁电机模型预测控制，第4章介绍基于转矩脉动抑制的模型预测控制，第5章介绍基于预测模型的开路故障诊断；第6章和第7章以五相永磁电机为例介绍多相电机在高可靠电机驱动系统中的应用，其中第6章介绍多相磁通切换永磁电机模型预测控制，第7章介绍开路故障容错模型预测控制。
本书由东南大学花为提出总体撰写思路和提纲，并为全书统稿，江南大学黄文涛承担了主要撰写工作。此外，陈富扬起草了6.4节“基于电压矢量优化的改进型模型预测控制”的初稿，夏卫国起草了6.5节“参数敏感性及系统稳定性分析”和6.6节“电流静差消除算法”的初稿。
由于电动汽车用永磁电机模型预测控制技术仍处于发展阶段，加上作者水平有限，书中难免有不完善和错误之处，敬请各位专家和读者批评指正。