第8章思考题与习题答案

思考题与习题

1.SRD系统一般由____________、_____________、____________三大部分组成。

2.试分析开关磁阻电动机与步进电动机的异同。

3.比较开关磁阻电动机控制系统与步进电动机驱动系统的异同，各自有何特点？

4.开关磁阻电机相对步进电机等控制电机来说，在应用上，更注重其本身的________指标。

5.SR电动机在工作中总是遵循____________原理。

6.当开关磁阻电机的某定、转子的凸极中心线重合，此时有________。（）

A. 磁阻最大，绕组电感最小；

B. 磁阻最小，绕组电感最大；

C. 磁阻最大，绕组电感最大；

D. 磁阻最小，绕组电感最小

7.当开关磁阻电机的某定子槽中心线与转子凸极中心线重合，此时有________。（）

A. 磁阻最大，绕组电感最小；

B. 磁阻最小，绕组电感最大；

C. 磁阻最大，绕组电感最大；

D. 磁阻最小，绕组电感最小

8.SRD系统一般有_________、______________、___________三种控制方式。

9. 为什么开关磁阻电动机调速控制系统适宜采用低速电流斩波、高速角度位置控制的方式？若采用电压PWM控制方式有何优缺点？

10.采用什么硬件电路可以实现精确的角度位置控制？请画出至少一种电路，并说明该电路原理。

11.SRD系统功率变换器所用IGBT主开关，开关信号经DSP产生后，必须经具有________、________及___________功能的专用驱动集成电路，然后再驱动IGBT的通断。

12.采用什么硬件电路可以实现电流斩波？请画出至少一种电路，并说明该电路原理。

13.分析开关磁阻电动机控制中的各种功率变换器类型、适用范围，并说明功率变换器在整个系统中的作用与地位。

14.分析比较开关磁阻电动机与开关磁阻发电机的运行原理。

答案

1.SRD系统一般由电动机、控制器、功率变换器三大部分组成。

2.试分析开关磁阻电动机与步进电动机的异同。

从电机结构及运行原理上看，SR电动机与具有大步进角的反应式步进电动机十分相似，两种电机都是依据“磁阻最小原理”产生转矩。SR电机可控参数多，控制方法多样，步进电机是通过调节步进脉冲的频率来调速；SR电机常用于力矩拖动控制系统中，而步进电机主要用作信号的传递，即将脉冲信号转换为角位移。

3.比较开关磁阻电动机控制系统与步进电动机驱动系统的异同，各自有何特点？

SRD系统一般为闭环控制，步进电机驱动系统多是开环控制；SRD系统可控参数多，控制方法多样，步进电机是通过调节步进脉冲的频率来调速；SRD系统常用于力矩拖动控制系统中，而步进电机驱动系统主要用作信号的传递，即将脉冲信号转换为角位移。

4.开关磁阻电机相对步进电机等控制电机来说，在应用上，更注重其本身的力能指标。

5.SR电动机在工作中总是遵循磁阻最小原理。

6.当开关磁阻电机的某定、转子的凸极中心线重合，此时有________。（ B ）

A. 磁阻最大，绕组电感最小；

B. 磁阻最小，绕组电感最大；

C. 磁阻最大，绕组电感最大；

D. 磁阻最小，绕组电感最小

7.当开关磁阻电机的某定子槽中心线与转子凸极中心线重合，此时有________。（A ）

A. 磁阻最大，绕组电感最小；

B. 磁阻最小，绕组电感最大；

C. 磁阻最大，绕组电感最大；

D. 磁阻最小，绕组电感最小

8.SRD系统一般有电压PWM、电流斩波、角度位置控制三种控制方式。

9.为什么开关磁阻电动机系统适宜采用低速电流斩波、高速角度控制的方式？若采用电压PWM控制方式有何优缺点？

低速或起动时电机的电流相对较大，宜于采取电流控制的方式；高速时电机表现为恒功率特性，电流相对低，角度控制更具有优势；电压PWM控制的方式在低速、高速时均有明显的优点，但也各有缺点，低速时对电流不能很好的把握，实际中要加入限流措施，高速时控制的有效性、精确性不如角度位置控制方式，电压PWM控制的优点也很明显，能对电压进行数字化的精确控制，控制平滑。

10.采用什么硬件电路可以实现精确的角度位置控制？请画出至少一种电路，并说明该电路原理。

角度控制精度越高，则需要的分辨率要求高，可以利用角度细分电路将30°的方波细分，使DSP或主控MCU实现角度控制所需的角度精确定位。如下图所示。

角度细分电路可以采用数字锁相环CD4046和12进制计数器CD4040，将两路位置传感器信号异或以后的30°方波信号倍频为512个小周期信号（对应0.06°），提高角度控制的分辨率，从而使DSP准确地在导通角θon和θoff处输出相应的相通断信号来实现SR电机的角度控制。其中，S是两路传感器信号S1、S2异或得到的30°方波信号，ANGLECOUNT是经角度细分（倍频）所得到的信号，送到DSP的TMRCLK端口。在DSP发生捕获中断时，对TMRCLK端口的信号进行计数，来决定关断角和导通角。

11.SRD系统功率变换器所用IGBT主开关，开关信号经DSP产生后，必须经具有整形、放大及隔离功能的专用驱动集成电路，然后再驱动IGBT的通断。

12.采用什么硬件电路可以实现电流斩波？请画出至少一种电路，并说明该电路原理。

如下图所示。

电路中，IA、IB为绕组电流经过电流－电压变换、隔离放大后的信号。CD4098是双路单稳态多频振荡触发器，输出的单稳态脉冲的宽度可以外接设置。其输出的两路信号CHOPIA、CHOPIB与从DSP输出的相通断、PWM信号共同经GAL元件逻辑综合后输出给开关管驱动部分。

13.分析开关磁阻电动机控制中的各种功率变换器类型、适用范围，并说明功率变换器在整