同步电动机系统或自控式变频同步电动机。

19. 自同步永磁电动机分为无刷直流电动机和正弦波永磁同步电动机。 20. 无刷直流电动机的反电势为梯形波、供电电流为方波。

21. 三相无刷直流电动机绕组的联接方式有星形联接和角形联接，而逆变器又有桥式和半桥式两种。 22. 无刷直流电动机的机械特性表达式为n?US?2UT2r?T。 2eCe??CeCT??23. 无刷直流电动机控制系统的控制结构，一般采用双闭环控制，外环为速度环，内环为电流环，不同的是所采用的控制器算法。

24. 无刷直流电机一般通过改变逆变器功率开关管的逻辑关系使电枢各相绕组的导通顺序发生变化来实现正反

转。

25. 两相导通星形三相六状态无刷直流电动机，定子绕组每经过 60? 电角度进行一次换相，每个功率开关管导通 120? 电角度。

三、简答题：

1. 永磁无刷直流电动机主要由哪几部分组成？它与普通的永磁直流电动机相比有何优点？

答：永磁无刷直流电动机主要由电动机本体、位置检测器、逆变器和控制器组成。它采用位置检测器和功率电子开关来代替电刷和换向器，既保留了直流电动机良好的运行性能，又具有交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便等优点。

2. 位置传感器在无刷直流电动机中起到什么作用？对于两相导通星形三相六状态无刷直流电动机，如果采用

光电式位置传感器，当其转子上有p对磁极时，如何设计位置传感器结构？

答：位置传感器在无刷直流电动机中的作用是检测转子磁极相对于定子绕组的位置信号，为逆变器提供正确的换相信息。对于两相导通三相六状态无刷直流电动机，当其转子是多极时，应采用三个位置传感器，且三个位置传感器在空间应彼此相隔120?空间电角度，即120?/p空间几何角度，同时还必须保证位置传感器与绕组的对应位置正确。

3. 何谓两相导通星形三相六状态工作方式？简述两相导通星形三相六状态无刷直流电动机的工作原理。

答：两相导通星形三相六状态无刷直流电动机，电机本体的电枢绕组为三相星形连接，位置传感器与电机本体同轴，控制电路对位置信号进行逻辑交换后产生驱动信号，驱动信号经驱动电路隔离放大后控制逆变器的功率开关管使电机的各相绕组按一定的顺序工作。

转子在空间每转过60?电角度(1/6周期)，转子位置传感器的输出信号就改变一次，经控制电路逻辑变换后驱动逆变器，逆变器开关管就发生一次切换，切换开关管的导通逻辑为VT1、VT2?VT2、VT3?VT3、VT4? VT4、VT5?VT5、VT6 ?VT6、VT1 ……。在此期间,转子始终受到顺时针方向的电磁转矩作用沿顺时针方向连续旋转。

可见，电机有六种磁状态，每一状态有两相导通，每相绕组的导通时间对应于转子旋转120?电角度。无刷直流电动机的这种工作方式称为两相导通星形三相六状态。 4. 分析无刷直流电动机利用原位置传感器进行反转控制的原理。

答：无刷直流电动机利用原位置传感器进行反转控制是通过改变逆变器功率开关的导通逻辑，使电枢各相绕

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组的导通顺序发生变化进而从而改变一相导通时的电流方向来改变电机转向的。无刷直流电动机正转和反转时的控制逻辑正好相反。

5. 简述无刷直流电动机的机械特性。

答：无刷直流电动机的机械特性为

nn04U?2UT?2rIaUS?2UT2rn?S??T。 2eCe??Ce??CeCT??无刷直流电动机的机械特性表达式与一般直流电动机相同，机械特性较硬。在不同的供电电压下，其机械特性曲线如右图所示。由该图可知，无刷直流电动机的机械特性曲线存在弯曲现象，这是由于当转矩较大，转速较低时流过开关管和电枢绕组的电流很大，这时开关管管压降ΔUT随着电流增大而增加较快，加在电枢绕组上的电压有所减小，使得特性曲线偏离直线而向下弯曲。

n03n02US4?US3?US2?US1US4n01US2US1US3oTst4Tst3Tst2Tst1Te机械特性曲线

开关磁阻电机及其驱动控制系统

一、填空题：

1. 开关磁阻电动机传动系统主要由四部分组成：开关磁阻电动机、功率变换器、控制器和检测器。

2. 开关磁阻电动机采用双凸极结构，转子既无绕组也无永磁体，定子极上绕有集中绕组，径向相对的两个绕组

串联或并联在一起，构成一个两极磁极，称为“一相”，绕组为单方向通电。

3. 开关磁阻电动机的运行遵循磁阻最小原理，通电后，磁路有向磁阻最小路径变化的趋势。

n?4. 设每相绕组开关频率为f?，转子齿极数为Nr，则SR电机的转速为

60f?Nr。

5. 开关磁阻电动机的转向与通电相的电流方向无关，仅取决于定子绕组通电的顺序。改变定子绕组的导通顺序就可改变电机的转向。

6. SRD的基本控制策略是：低速时采用电流PWM控制(CCC控制)；高速时采用单脉冲控制(APC控制)。

SRD的基本控制策略是：基速以下，采用电流斩波控制(CCC)；基速以上，采用角度位置控制(APC)。 7. SR电动机通过改变相绕组的 通电位置（或励磁位置）和 触发顺序 即可改变电磁转矩的大小和方向，实现四象限运行。

SR电动机通过改变定子相绕组的通电顺序即可改变电磁转矩的方向，通过改变定子相绕组的励磁位置可改变电磁转矩的大小。从而可以实现 正转电动、正转制动、反转电动、反转制动 四种运行方式，即可以实现四象限运行。

8. 根据对SR电动机电磁转矩的分析，让SR电动机在 电感上升 区段通电则产生正转矩，在 电感下降 区段

通电则产生负转矩。因此，如果?on、?off为正转控制角，只要将控制导通区推迟 半个 周期即可产生负转矩。 9. 要让SR电动机实现制动，只要通过控制开通角?on和关断角?off，使相电流主要出现在?L/??＜0区段即可。

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10. SRD系统的反馈信号一般有 位置 、 速度 、 电流 三种。

11. SRD系统位置检测的目的是 确定SRM定、转子的相对位置 ，以控制 对应相绕组的通断 。 12. 数字测速法有三种：（1）在规定时间内测量所产生的脉冲个数来获得被测速度，称为 M法 测速，适用于 高速 场合。（2）测量相邻两个脉冲的时间来测量速度，称为 T法 测速，适用于 低速 场合。（3）同时测量检测时间和在此时间内脉冲发生器发出的脉冲个数来测量速度，称为 M/T法 测速，该方法在很宽的转速范围内均具有较高的测速精度。

13. SRD系统中常用的电流检测方法有 电阻采样 和 霍尔电流传感器采样 两种方法。

14. SR电动机常见的功率变换器主电路有双开关型、双绕组型、电容分压型、H桥型和公共开关型。其中，双开关型、双绕组型、公共开关型适用于任意相数的SR电动机。

15. 四相SR电动机广泛采用的功率变换器主电路形式为H桥型，其斩波模式有四相斩波模式和两相斩波模式。

三、简答题：

1. 什么是M法测速、T法测速、M/T法测速？各适用于什么场合？

答：在规定时间内测量所产生的脉冲个数来获得被测速度，称为M法测速（测频法）。M法适合于高速运行时测速，低速时测速精度较低。

T法测速是通过测量相邻两个转子位置脉冲之间的间隔时间来计算转速的一种测速方法。T法适合于低速场合测速。

同时测量检测时间和在此时间内脉冲发生器发出的脉冲个数来测量速度，称为M/T法测速。M／T法综合了M法和T法两种测速方法的特点，既可在低速段可靠地测速(如T法)，在高速段又如M法具备较高的分辨能力，因此M／T法在较宽的转速范围内均有很好的检测精度。

2. 如何改变开关磁阻电动机的转矩方向？改变电动机绕组电流的极性能够改变转矩方向吗？为什么？

答：通过改变相绕组的触发顺序可以改变开关磁阻电动机的转矩方向。

改变电动机绕组电流的极性不能改变转矩方向。因为开关磁阻电动机的运行遵循“磁阻最小原理”，即磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合，因磁场扭曲而产生磁阻性质的电磁转矩。开关磁阻电动机的电磁转矩是由于转子转动时气隙磁导（电感）变化产生的，电磁转矩的方向与电流的方向无关，仅取决于电感随位置角的变化情况。

3. 为什么SR电动机具有良好的起动性能？

答：SR电动机可以通过对相开通角?on、关断角?off和相电流幅值、相绕组电压的控制，得到满足不同负载要求的机械特性，实现系统的软起动。所以SR电动机具有良好的起动性能。

4. 为什么开关磁阻电动机的转矩方向与产生转矩的电流方向无关？如何获得负转矩？

答：SR电动机的运行原理遵循“磁阻最小原理”，即磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合，因磁场扭曲而产生磁阻性质的电磁转矩。SR电动机的电磁转矩是由于转子转动时气隙磁导(电感)变化产生的，电磁转矩的大小与电流的平方成正比，电磁转矩的方向与电流的方向无关，仅取决于电感随位置角的变化情况，所以开关磁阻电动机的转矩方向与产生转矩的电流方向无关。

或：基于理想线性模型的SR电动机电磁转矩Te(i,?)?12?L，由此可知SR电动机的电磁转矩是由于转i2??子转动时气隙磁导(电感)变化产生的，电磁转矩的方向仅取决于电感随位置角的变化情况，与产生转矩的电流方

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向无关。

将相绕组主开关器件的导通区设在相绕组电感的下降端即可产生负转矩。 或：在电感曲线的下降阶段给绕组通电，将产生负转矩。

5. 开关磁阻电动机在低速时为什么采用斩波控制？在高速时为什么采用角度控制？

答：SR电动机在起动、低速和中速运行时，电压不变，旋转电动势引起的压降小，电感上升期的时间长，而

di的值相当大，为避免电流峰值超过功率开关器件和电机的允许值而损坏功率开关元件和电动机，在低速时dt在电动机高速运行时，为了使转矩不随转速的平方下降，在外施电压一定的情况下，只有改变开通角?on和

采取电流斩波控制方式来限制电流。

关断角?off的值来获得所需的较大电流，即采用角度位置控制。 6. 为什么H桥型主电路不能用于三相SR电动机？

答：H桥型主电路在换相相的磁能以电能形式一部分回馈电源，另一部分注入导通相绕组，引起中点电位的较大浮动。它要求每一瞬间必须上、下各有一相导通。所以不能用于三相SR电动机。 7. 试分析开关磁阻电动机与步进电动机的区别？

答： (1)步进电动机一般用作定位，它将数字脉冲输入转换成模拟运动输出，对步进电动机系统而言，轴的运动服从电源的换相，转子在定子磁极轴线间步进旋转；而SR电动机则用于调速传动场合，始终运行在自同步状态，电源的换相取决于转轴的位置。这就与通常的位置开环步进电动机系统不同，SR电动机均有检测转子位置的环节以实现位置闭环的控制，控制器根据转子位置向功率变换器提供对应的励磁触发信号，保证电动机连续运转，从而可避免步进电动机可能出现的失步现象。

(2) SR电动机可控因素较多，既可调节每相主开关器件的开通角?on、关断角?off，也可采用调压或限流斩波控制，调速方法灵活，易于构成性能优良的调速系统，并可运行在发电状态；而步进电动机只作电动状态运行，一般只是通过调节电源步进脉冲的频率来调节转速。

五、说明SRD系统其工作原理

答：SRD系统采用转速外环、电流内环的双闭环控制结构。转速反馈信号取自位置传感器输出的转子位置脉冲信号，转速调节器ASR根据给定转速?*和实际转速?的偏差，给出转矩的参考值T*。

控制模式选择框体现了SRD系统的控制策略，它根据实时转速信号确定控制模式。（1）在低速运行时，固定开通角?on和关断角?off，采用CCC控制。在CCC方式下，实际电流的控制是通过PWM斩波实现的。这时T*可以直接作为电流参考值i*，它与实际相电流i比较形成电流偏差，电流调节器ACR根据电流偏差来调节PWM信号的占空比，PWM信号与换相逻辑信号相“与”并经过放大后控制功率变换器中的功率开关器件开通或关断，从而改变相绕组上的平均电压，实现恒转矩无级调速。（2）在高速运行时，采用APC控制，将电流参考值i*取得较高，使电流斩波不再出现，仅由转矩指令T*的增减来决定开通角?on和关断角?off的大小。

微特电机的应用领域有哪些？可分为哪几类？ 答：应用领域分为：电子信息产品；机电一体化

类型：1航空航天2现代军事设备3现代工业4信息与电子产品5现代交通运输6现代农业7日常生活

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