前言 1
绪论 1
0.1 特种电机的定义与类型 1
目录 1
0.2 特种电机的应用 2
0.3 特种电机的发展方向 3
0.4 本课程的内容简介和使用说明 5
参考文献 5
1.1 无刷直流电动机系统 6
1.1.1 无刷直流电动机的组成 6
第1章 无刷直流电动机及其控制系统 6
1.1.2 无刷直流电动机的基本工作原理 11
1.1.3 无刷直流电动机与永磁同步电动机 12
1.1.4 无刷直流电动机的特点 14
1.1.5 无刷直流电动机的发展概况 15
1.1.6 无刷直流电动机的应用与研究动向 15
1.2 三相无刷直流电动机的主电路及其工作方式 16
1.2.1 星形连接三相半桥主电路 17
1.2.2 星形连接三相桥式主电路 18
1.2.3 角形连接三相桥式主电路 20
1.3 无刷直流电动机的电枢反应 22
1.4.1 无刷直流电动机的数学模型 23
1.4 无刷直流电动机的基本公式 23
1.4.2 无刷直流电动机的反电动势 24
1.4.3 无刷直流电动机稳态性能的动态模拟 25
1.4.4 无刷直流电动机稳态性能的简化分析 26
1.5 无刷直流电动机的运行特性 28
1.5.1 机械特性 28
1.5.2 调节特性 28
1.5.3 工作特性 28
1.6 无刷直流电动机的转矩脉动 29
1.6.1 转矩脉动的定义及引起转矩脉动的原因 29
1.6.2 换相与转矩脉动 30
1.7.1 转子位置传感器 34
1.7 无刷直流电动机转子位置信号的检测 34
1.7.2 常用的无位置传感器位置检测方法 36
1.7.3 利用反电动势检测转子位置 37
1.8 无刷直流电动机的控制原理及其实现 41
1.8.1 无刷直流电动机控制系统原理 41
1.8.2 数字控制系统中PID控制算法的实现 41
1.8.3 PWM调制方式 42
1.8.4 正反转运行控制 44
1.8.5 控制系统的实现 47
1.9.1 无刷直流电动机专用集成电路 50
1.9 无刷直流电动机控制专用集成电路及其应用 50
1.9.2 无刷直流电动机控制器MC33033的应用 52
1.9.3 无位置传感器无刷直流电动机控制器ML4428的应用 54
1.10 无刷直流电动机的单片机控制 58
1.10.1 电机控制用单片机的选择 58
1.10.2 基于C8051单片机的无刷直流电动机控制 58
1.10.3 基于MCS-96系列单片机的控制系统 60
1.11 基于DSP的无刷直流电动机无位置传感器控制 67
1.11.1 TMS320LF2407的事件管理器简介 68
1.11.2 反电动势过零点检测 69
1.11.3 无位置传感器控制中无刷直流电动机的起动 73
1.11.4 电流信号的检测 74
1.11.5 故障处理与保护电路 75
1.11.6 控制方法与软件 76
本章小结 77
练习与思考 78
技能扩展 78
参考文献 78
第2章 开关磁阻电机及其控制系统 80
2.1 开关磁阻电动机传动系统 80
2.1.1 开关磁阻电动机传动系统的组成 80
2.1.2 开关磁阻电动机的工作原理 81
2.1.3 开关磁阻电动机的相数与结构 83
2.1.4 开关磁阻电动机传动系统的特点 86
2.1.5 开关磁阻电动机的发展概况 87
2.1.6 开关磁阻电机的应用与研究动向 88
2.2 开关磁阻电机的基本方程与性能分析 89
2.2.1 SR电机的基本方程 89
2.2.2 基于理想线性模型的SR电动机分析 91
2.2.3 考虑磁路饱和时SR电动机的分析 95
2.3 开关磁阻电动机的控制原理 97
2.3.1 SR电动机的运行特性 97
2.3.2 SR电动机的基本控制方式 98
2.3.3 SR电动机的起动运行 101
2.3.4 SR电动机的四象限运行控制 102
2.4 开关磁阻电动机的功率变换器 103
2.4.1 功率变换器常见的主电路形式 104
2.4.2 功率开关器件和续流二极管的选用 107
2.4.3 主电路设计实例 108
2.5 开关磁阻电动机传动系统的反馈信号检测 110
2.5.1 位置信号检测 110
2.5.2 速度检测 115
2.5.3 电流检测 118
2.6.1 SRD控制系统原理图 121
2.6.2 SRD控制系统的实现方法 121
2.6 开关磁阻电动机的控制系统原理及其实现 121
2.6.3 SRD系统中的数字PID算法 122
2.7 基于80C196单片机的开关磁阻电动机控制器 123
2.7.1 MCS-96系列单片机的特点 123
2.7.2 基于80C196KC单片机的SRD控制系统硬件 124
2.7.3 控制系统软件简介 129
2.8 基于TMS320LF2407 DSP的开关磁阻电动机控制器 132
2.8.1 TMS320x24x系列DSP控制器的特点 132
2.8.2 基于TMS320LF2407 DSP的SRD控制器硬件 133
2.8.3 基于TMS320LF2407 DSP的SRD控制策略实现 135
2.9.1 开关磁阻发电机系统的组成 137
2.9 开关磁阻发电机 137
2.9.2 开关磁阻发电机的工作原理 139
2.9.3 开关磁阻发电机的能量传递 140
2.9.4 开关磁阻发电机的控制策略 142
本章小结 143
练习与思考 144
技能扩展 145
参考文献 145
第3章 步进电动机及其控制 147
3.1 步进电动机的结构与工作原理 147
3.1.1 步进电动机的工作原理 147
3.1.2 反应式步进电动机 149
3.1.3 永磁式和混合式步进电动机 151
3.1.4 步进电动机的特点 153
3.2 反应式步进电动机的特性 153
3.2.1 步进电动机的静态特性 153
3.2.2 步进电动机的单步运行 156
3.2.3 步进电动机的连续运行和动特性 157
3.3 步进电动机驱动控制器的构成 161
3.4 步进电动机的功率驱动电路 162
3.4.1 单极性驱动电路 162
3.4.2 双极性驱动电路 165
3.5.1 角度细分控制原理 167
3.5 步进电动机的角度细分控制 167
3.5.2 角度细分控制的电路实现 169
3.5.3 细分控制专用集成电路 170
3.6 步进电动机的单片机控制 172
3.6.1 脉冲分配 172
3.6.2 步进电动机的速度控制 175
3.6.3 步进电动机的加减速与定位控制 176
本章小结 178
练习与思考 178
参考文献 179
4.1.1 直线电动机的原理与分类 180
4.1 直线电动机概述 180
第4章 直线电动机 180
4.1.2 直线电动机传动的特点 182
4.1.3 直线电动机的发展 182
4.2 直线感应电动机 183
4.2.1 直线感应电动机的基本原理 183
4.2.2 直线感应电动机的结构特点 184
4.3 直线直流电动机 185
4.3.1 永磁式 185
4.3.2 电磁式 186
技能扩展 187
练习与思考 187
本章小结 187
参考文献 188
第5章 盘式电机 189
5.1 盘式电机概况 189
5.2 盘式直流电机 190
5.2.1 盘式直流电机的结构特点 190
5.2.2 盘式直流电机的基本电磁关系 192
5.3 盘式永磁同步电机的结构和特点 193
5.3.1 盘式永磁同步电机的常见结构 193
5.3.2 盘式无刷直流电动机 195
技能扩展 196
练习与思考 196
本章小结 196
参考文献 197
第6章 超声波电动机 198
6.1 超声波电动机概况 198
6.1.1 超声波电动机的基本原理 198
6.1.2 超声波电动机的发展 199
6.1.3 超声波电动机的优点及其应用 200
6.1.4 超声波电机存在的问题及研究重点 201
6.2 超声波电动机的常见结构与分类 202
6.2.1 超声波电动机的常见结构 202
6.2.2 超声波电动机的分类 205
6.3 行波型超声波电动机的运行机理 206
6.3.1 行波的形成 206
6.3.2 超声波电动机的调速机理 208
6.4 行波型超声波电动机的驱动控制 209
6.4.1 行波型超声波电动机的调速控制方法 209
6.4.2 逆变器主回路 210
6.4.3 频率跟踪技术 210
本章小结 212
练习与思考 212
技能扩展 212
参考文献 213