机电控制技术 教学 朱照红 机电控制技术习题参考答案 第4章电机驱动与控制技术参考答案.pdfVIP

第4 章 电机驱动与控制技术参考答案 1. 简述三相反应式步进电动机结构特点和工作原理。 答：三相反应式步进电动机外形及结构主要由定子铁心、转子铁心和端盖等部件组成。 假设 U 相绕组首先通电，则转子上、下两齿被磁场吸住，转子就停留在 U 相通电的位置 上。然后 U相断电，V 相通电，则磁极 U 的磁场消失，磁极 V 产生了磁场，磁极 V 的磁场把 离它最近的另外两齿吸引过去，停止在 V 相通电的位置上，这时转子逆时针转了 30°。随 后 V 相断电，W 相通电，根据同样的道理，转子又逆时针转了 30°，停止在 W 相通电的位置 上。若再 U相通电，W 相断电，那么转子再逆转 30°。定子各相轮流通电一次，转子转一个 齿。步进电动机绕组按 U→V→W→U→V→W→U…依次轮流通电，步进电动机转子就一步步地 按逆时针方向旋转。 2.三相反应式步进电动机通电方式有哪几种？各有何特点？ 答：如果步进电动机绕组的每一次通断电操作称为一拍，每拍中只有一相绕组通电，其 余绕组断电，则这种通电方式称为单相通电方式。三相步进电动机的单相通电方式称为三相 单三拍通电方式。　 如果步进电动机通电循环的每拍中都有两相绕组通电，则这种通电方式称为双相通电方 式。三相步进电动机采用双相通电方式时，称为三相双三拍通电方式。如果步进电动机通电 循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，则这种通电方式称为单双相轮流通电方式。三相 步进电动机采用单双相轮流通电方式时，每个通电循环中共有六拍，因而又称为三相六拍通 电方式。 3.步进电动机环形分配器有何作用？什么是软件环形分配？什么是硬件环形分配？ 答：步进电动机在一个脉冲的作用下， 转过一个相应的步距角。因此只要控制一定的 脉冲数， 即可精确控制步进电动机转过相应的角度。 但步进电动机的各绕组必须按一定的 顺序通电才能正确工作， 这种使电动机绕组的通断电顺序按输入脉冲的控制而循环变化的 过程称为环形脉冲分配。 　 实现环形分配的方法有两种。一种是计算机软件分配，采用查表或计算的方法使计算机 的三个输出引脚依次输出满足速度和方向要求的环形分配脉冲信号。 这种方法能充分利用 计算机软件资源，减少硬件成本，尤其是多相电动机的脉冲分配更能显示出这种分配方法的 优点。 另一种是硬件环形分配，采用数字电路搭建或专用的环形分配器件将连续的脉冲信号经 电路处理后输出环形脉冲。采用数字电路搭建的环形分配器通常由分立元件（如触发器、逻 辑门等）构成，特点是体积大，成本高，可靠性差。 4. 常见的步进电动机驱动电路有哪几种？简述各自控制原理。 答：常见的步进电动机驱动电路有三种： 　 1） 单电源驱动电路 2）双电源驱动电路 3）斩波限流驱动电路 5.什么是步进电动机的开环控制？什么是步进电动机的闭环控制？、 答：开环控制又包括串行控制和并行控制两种形式。 具有串行控制功能的单片机系统与步进电动机驱动电源之间具有较少的连线。这种系统 中，驱动电源中必须含有环形分配器。用微机系统的数条端口线直接去控制步进电动机各相 驱动电路的方法称为并行控制。在驱动电源内，不包含环形分配器，其功能必须由微机系统 完成。闭环控制是直接或间接地检测转子的位置和速度，通过反馈和适当的处理，自动给出 驱动的脉冲列。采用闭环控制，不仅可以获得精确的位置精度和速度控制，而且扩大步进电 动机的应用领域。 6.科技名词解释： 整流 逆变 斩波 变频 答：把交流电变为固定的（或可调的）直流电的装置称为整流器。把固定直流电变成 固定的（或可调的）交流电的装置称为逆变器。把固定的直流电压变成可调的直流电压的装 置称为斩波器。改变异步电动机供电频率，以改变其同步转速，实现调速运行叫变频。 7.什么是SPWM 控制？画波形分析三相 SPWM 控制原理。 答：在 PWM型逆变电路中，三相桥式逆变电路，其控制方式一般都采用双极性方式。U、 V 和 W 三相的 PWM 控制通常公用一个三角波载波 uc，三相调制信号 urU、urV 和 urW 的相位 依次相差 120°。U、V 和 W 各相功率开关器件的控制规律相同，现以 U 相为例来说明。当 urUuc 时，给上桥臂晶体管 V1 以导通信号，给下桥臂晶体管 V4 以