前言

经过几十年的快速发展，交流电机控制无论是在理论方面还是工程应用方面均获得了长足进步，然而随着电动汽车与航空航天等高端制造业对交流电机控制需求的持续提升，经典控制框架下的交流电机控制仍然面临诸多问题，如稳定性与快速性的矛盾、控制与调制的割裂设计、稳态与动态控制表现无法兼顾等。鉴于此，有必要在交流电机控制问题上引入一种全新的控制框架，从而突破现有控制框架的理论限制与技术瓶颈。而有限集模型预测控制利用交流电机与逆变器的数学模型对系统未来控制行为进行预测，并直接对电压矢量进行选择，从而避免了控制与调制的相互限制，为交流电机系统提供了另外一种全新的控制思路。

在国家自然科学基金等的资助下，作者近年来在绕组开路电机系统模型预测控制领域开展了相关研究，取得了一些科研成果，特别是突破了常规模型预测控制的默认规则与理论局限，提出了三维空间矢量模型预测控制、全转矩模型预测控制，以及时变周期的复合矢量模型预测电流控制等策略，在继承常规模型预测控制优点的同时有效提升了系统整体控制表现。另外，从矢量选择、权重因子、故障诊断与容错控制等多个维度进一步丰富了模型预测控制的理论体系。

本书是一本专门介绍绕组开路电机模型预测控制相关技术的专著，共包含十章内容，其中前两章为概述和共直流母线型绕组开路永磁同步电机数学模型，后八章为本书的重点，主要介绍了几种基于零序电流抑制的模型预测控制、全转矩模型预测控制、时变周期的复合矢量模型预测电流控制、四段式模型预测电流控制、考虑死区影响的模型预测电流控制、故障诊断、二次容错拓扑及容错控制等核心内容。本书由张晓光统筹撰写，在作者实验室学习与工作过的研究生侯本帅、张亮、王克勤、何一康、李毅、程昱、张文涵、赵志豪、徐驰、闫康、白海龙、高旭、王子维、张晨光、李霁、刘峥、张涵、吴震和张国富为本书的成稿做出了重要贡献，这其中要特别感谢的是张晨光、张涵、闫康、张文涵、徐驰、李毅和王克勤，是这几位研究生在作者实验室学习期间的刻苦努力才有了本书的成稿。

作者希望本书能够帮助致力于交流电机模型预测控制研究的科研工作者、技术工程师、研究生，以及高年级本科生。由于作者水平有限，并且电机模型预测控制理论正处在飞速发展的过程中，书中难免存在很多不合适甚至错误之处，敬请读者朋友们批评指正。

张晓光

2024年5月6日于北京