第3章步进电动机传动控制_第1页
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文档简介

1、UV WU V 1. 按工作原理分类按工作原理分类n激磁式(电磁式)激磁式(电磁式) 步进电动机的定子和转子均有绕组,靠电磁力矩使转步进电动机的定子和转子均有绕组,靠电磁力矩使转子转动。子转动。n反应式(磁阻式反应式(磁阻式) 转子无绕组,定子绕组励磁后产生反应力矩,使转子转子无绕组,定子绕组励磁后产生反应力矩,使转子转动。转动。n永磁式永磁式 转子和定子的某一方具有永久磁钢,另一方由软磁材转子和定子的某一方具有永久磁钢,另一方由软磁材料制成。绕组轮流通电,建立的磁场与永久磁钢的恒料制成。绕组轮流通电,建立的磁场与永久磁钢的恒定磁场相互作用产生转矩。定磁场相互作用产生转矩。n混合式(永磁感应式

2、)混合式(永磁感应式)反应式步进电动机结构示意图反应式步进电动机结构示意图反应式步进电动机多段环形线圈结构反应式步进电动机多段环形线圈结构反应式步进电动机多段分布绕组结构反应式步进电动机多段分布绕组结构反应式直线步进电动机反应式直线步进电动机永磁式步进电动机示意图永磁式步进电动机示意图永磁式步进电动机环形线圈结构永磁式步进电动机环形线圈结构混合式步进电动机结构示意图混合式步进电动机结构示意图2. 按输出转矩的大小分类按输出转矩的大小分类3.2.1 步进电动机的驱动方式步进电动机的驱动方式 步进电动机是绕组按一定方式轮流通电工作的。为了步进电动机是绕组按一定方式轮流通电工作的。为了实现这种轮流通

3、电,需要将控制脉冲按规定的方式分配给实现这种轮流通电,需要将控制脉冲按规定的方式分配给步进电动机,实现这种脉冲分配功能的是环形分配器。环步进电动机,实现这种脉冲分配功能的是环形分配器。环形分配器的输出信号还需进行功率放大才能驱动步进电动形分配器的输出信号还需进行功率放大才能驱动步进电动机。步进电动机驱动系统框图如图机。步进电动机驱动系统框图如图3.8所示。所示。3.2 步进电动机的环形分配器步进电动机的环形分配器3.2.2 步进电动机的环形分配器步进电动机的环形分配器 环形分配器是根据指令把脉冲信号按一定的逻辑关系环形分配器是根据指令把脉冲信号按一定的逻辑关系加到放大器上,使各相绕组按一定的顺

4、序和时间导加到放大器上,使各相绕组按一定的顺序和时间导通和断开,并根据指令使电动机正转或反转,实现通和断开,并根据指令使电动机正转或反转,实现确定的运行方式。环形分配器可以由硬件和软件两确定的运行方式。环形分配器可以由硬件和软件两种方式实现。种方式实现。1. 硬件环形分配器硬件环形分配器 硬件环形分配器由门电路和双稳态触发器组成的硬件环形分配器由门电路和双稳态触发器组成的逻辑电路构成。逻辑电路构成。(1)集成脉冲分配器)集成脉冲分配器 CH250是专为三相反应式步进电动机设计的环形是专为三相反应式步进电动机设计的环形分配器。这种集成电路采用分配器。这种集成电路采用CMOS工艺,集成度工艺,集成

5、度高,可靠性好。它的管脚图及三相六拍工作时的高,可靠性好。它的管脚图及三相六拍工作时的接线图如图接线图如图3.9所示。所示。表表3.6 环形分配表环形分配表3.3 步进电动机的驱动电路步进电动机的驱动电路3.3.1单电压限流型驱动电路单电压限流型驱动电路 步进电动机一相的驱动电路如图步进电动机一相的驱动电路如图3.12所示。这种电所示。这种电路的特点是线路简单,成本低,低频时响应较好;路的特点是线路简单,成本低,低频时响应较好;缺点是效率低,尤其在高频工作的电动机效率更低。缺点是效率低,尤其在高频工作的电动机效率更低。在实际中较少使用,只有在小功率步进电动机且在在实际中较少使用,只有在小功率步

6、进电动机且在简单应用中才使用。简单应用中才使用。3.3.2 双电压驱动电路双电压驱动电路3.3.3 斩波驱动电路斩波驱动电路 斩波电路的出现是为了弥补双电压电路波形呈现凹形斩波电路的出现是为了弥补双电压电路波形呈现凹形的缺陷,改善了输出转矩的下降,使励磁绕组中的的缺陷,改善了输出转矩的下降,使励磁绕组中的电流维持在额定值附近,其电路图和输出波形图如电流维持在额定值附近,其电路图和输出波形图如图图3.14所示。所示。3.3.4 升频升压驱动电路升频升压驱动电路 为了减小低频振动,应使低速时绕组电流上升的为了减小低频振动,应使低速时绕组电流上升的前沿较平缓,这样才能使转子在到达新的稳定平前沿较平缓

7、,这样才能使转子在到达新的稳定平衡位置时不产生过冲,而在高速时则应使电流有衡位置时不产生过冲,而在高速时则应使电流有较陡的前沿,以产生足够的绕组电流,才能提高较陡的前沿,以产生足够的绕组电流,才能提高步进电动机的带载能力。这就要求驱动电源低频步进电动机的带载能力。这就要求驱动电源低频时用较低的电压供电,高频时用较高的电压供电。时用较低的电压供电,高频时用较高的电压供电。升频升压驱动电路可以较好地满足这一要求。升频升压驱动电路可以较好地满足这一要求。3.3.5 细分驱动电路细分驱动电路 如果要求步进电动机有更小的步距角,更高的分辨如果要求步进电动机有更小的步距角,更高的分辨率率(即脉冲当量即脉冲

8、当量),或者为减小电动机振动、噪声等原因,或者为减小电动机振动、噪声等原因,可以在每次输入脉冲切换时,只改变相应绕组中额定可以在每次输入脉冲切换时,只改变相应绕组中额定的一部分,则电动机的合成磁势也只旋转步距角的一的一部分,则电动机的合成磁势也只旋转步距角的一部分,转子的每步运行也只有步距角的一部分,绕组部分,转子的每步运行也只有步距角的一部分,绕组电流分成数个台阶,则转子就以同样的次数转过一个电流分成数个台阶,则转子就以同样的次数转过一个步距角,这种将一个步距角细分成若干步的驱动力法,步距角,这种将一个步距角细分成若干步的驱动力法,称为细分驱动。称为细分驱动。3.4 步进电动机的控制步进电动机的控制3

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