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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