特种电机练习题(老版)

第1章 无刷直流电动机及其控制系统

一、填空题：

1. 成的自同步电动机系统或自控式变频同步电动机。

2. 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。 3. 无刷直流电动机的反电势为梯形波、供电电流为方波。

4. 5. 无刷直流电动机的机械特性表达式为n

US 2UT

Ce

2rCeCT

2

Te。

6. 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。

7. 数字PIDPIDPID控制算法。 8. 位置式PID控制算法的公式为

T

uk KP ek

TI

k

ej T(ek ek 1) u0(或uk KPek KI ej KD(ek ek 1) u0 )。

j 0j 0

k

TD

9. 增量式PID控制算法的公式为

uk uk uk 1 KP(ek ek 1) KIek KD(ek 2ek 1 ek 2) KPΔek KIek KDΔek 。

2

10. PWM调制方式可以分为on_pwm型、pwm_on型、H_pwm-L_on型、H_on-L_pwm型和H_pwm-L_pwm

型 ，前四种称为半桥PWM调制方式，第五种称为全桥PWM调制方式。

11. 正反转。

12. 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。 二、判断题：（请在括号内打 或 ）

1. 无刷直流电动机属于自控式变频同步电动机。（ ） 2. 无刷直流电动机可以通过改变磁场的极性实现正反转。（ ）

3. 对于单相导通星形三相三状态无刷直流电动机，每个开关管连续导通时间为120 电角度。（ ） 4. 无刷直流电动机的定子合成磁场及转子磁场均为连续旋转磁场。（ ）

5. 三相无刷直流电动机在两两导通方式下，在导通阶段只有两相绕组通电。（ ） 6. 三相无刷直流电动机在三三导通方式下，在导通阶段有三相绕组通电。（ ） 7. 无刷直流电动机的电动机本体为永磁直流电动机。（ ）

8. 无刷直流电动机反转时各开关管的控制逻辑与正转时的控制逻辑正好相反。（ ） 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. 数字PID算法分为哪两种？写出它们的表达式。

答：数字PID控制算法分为位置式PID控制算法和增量式PID控制算法。 位置式PID控制算法的表达式为

T

uk KP ek

TI

k

k

j 0

ej

TD

(ek ek 1) u0 T

或 uk KPek KI ej KD(ek ek 1) u0

j 0

式中，k——采样序号，k=0，1，2…；

KI —积分系数，KI KPKD—微分系数，KD KP

增量式PID控制算法的表达式为

Δuk uk uk 1 KP(ek ek 1) KIek KD(ek 2ek 1 ek 2) KPΔek KIek KDΔek

2

TTITDT

； 。

式

ek

1

中

；Δ

2

，

。

1

2 ek en06. 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

n

US 2UT 2rIa

Ce

US 2UT

Ce

2rCeCT

2

n0n0Te。

n0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。 四、分析题：

1．根据无刷直流电动机控制系统的原理图说明无刷直流电动机控制系统的基本工作原理。

答：无刷直流电动机控制系统工作时，转子位置检测器产生的转子位置信号送至逻辑控制单元，逻辑控制单元在控制指令的干预下，根据现行运行状态和对正转、反转等要求形成正确的换相信号，去触发导通相应功率开关元件，使之按一定顺序接通或关断绕组，确保电枢产生的步进磁场和转子永磁磁场保持平均的垂直关系。而导通相并不是持续导通的，它还要受PWM输出信号的限制，逻辑“与”单元的任务就是把换相信号和PWM信号结合起来，送到逆变器的驱动电路。

无刷直流电动机控制系统工作时，速度给定信号与速度反馈信号比较后，送入速度调节器；速度调节器的输出作为电流给定信号，与电流反馈信号比较后，送入电流调节器，输出PWM调制信号。根据换相逻辑信号，顺序控制功率开关器件的导通，由此可以控制逆变器输出的电压，相应的就可以控制定子绕组的相电流，从而控制无刷直流电动机的电磁转矩，确保电动机的实际转速跟随给定转速变化。

第2章 开关磁阻电机及其驱动控制系统

一、填空题：

1. 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.

n

60f Nr

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

通顺序就可改变电机的转向。 …… 此处隐藏：8424字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……