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
个系统中的作用与地位。

功率变换器主电路即拓扑结构是SR电动机功率变换器设计的关键之一。

围绕处理放电绕组磁场能量问题，已出现多种主电路结构形式，如不对称半桥型、双绕组型、斩波带存储电容型、双极性电源型等。

功率变换器是SR电动机运行时所需能量的供给者，也是电机绕组通断指令的执行者。

SR电动机的功率变换器相当于PWM变频调速异步电动机的变频器一样，在调速系统中占有重要地位，功率变换器设计是提高SRD系统性能价格比的关键之一。

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。

开关磁阻电动机运动是由定/转子间气隙磁阻的变化产生的，当定子绕组通电时,产生一个单相磁场,其分布要遵循磁阻最小原则（或磁导最大原则）,即磁通总要沿着磁阻最小（磁导最大）的路径闭合，因此,当转子凸极轴线与定子磁极的轴线不重合时,便会有磁阻力作用在转子上并产生转矩使其趋于磁阻最小的位置,即两轴线重合位置,这类似于磁铁吸引铁质物质的现象。

与电动运行时不同，开关磁阻发电机来说，绕组在转子转离“极对极”位置(即电感下降区)时通电励磁，产生的磁阻性电磁转矩趋使电机回到“极对极”位置，但原动机驱动转子克服电磁转矩继续逆时针旋转。

此时电磁转矩与转子运动方向相反，阻碍转子运动，是阻转转矩性质，绕组产生感应电动势发电。

当转子转到下一相的“极对极”位置时，控制器根据新的位置信息向功率变换器发出命令，关断当前相的主开关元件，而导通下一相，则下一相绕组会在转子转离“极对极”位置通电。

这样，控制器根据相应的位置信息按一定的控制逻辑连续地导通和关断相应的相绕组的主开关，就可产生连续的阻转转矩，在原动机的拖动下发电。