步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與控制技術(shù)的飛躍:細(xì)分驅(qū)動(dòng)

    2014-04-15 11:13 來(lái)源:電子信息網(wǎng) 作者:云際

    步進(jìn)電機(jī)中的細(xì)分驅(qū)動(dòng)可以有效提高電機(jī)的定位精度,也正因?yàn)檫@一優(yōu)點(diǎn)為市場(chǎng)所認(rèn)可。細(xì)分驅(qū)動(dòng)其實(shí)就是在每次脈沖切換時(shí),不是將繞組的全部電流通入或切除,而是只改變相應(yīng)繞組中電流的一部分,電機(jī)的合成磁勢(shì)也只旋轉(zhuǎn)步距角的一部分。細(xì)分驅(qū)動(dòng)時(shí),繞組電流不是一個(gè)方波而是階梯波,額定電流是臺(tái)階式的投入或切除。比如:電流分成n個(gè)臺(tái)階,轉(zhuǎn)子則需要n次才轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角,即n細(xì)分。可以說(shuō)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與控制技術(shù)的一個(gè)飛躍。

    據(jù)小編了解,目前很多網(wǎng)友采用的細(xì)分方法還是停留在只改變某一相的電流,另一相電流保持不變。在O°~45°,Ia保持不變,Ib由O逐級(jí)變大;在45°~90°,Ib保持不變,Ia由額定值逐級(jí)變?yōu)?。該方法的優(yōu)點(diǎn)是控制較為簡(jiǎn)單,在硬件上容易實(shí)現(xiàn);但所合成的矢量幅值是不斷變化的,輸出力矩也跟著不斷變化,從而引起滯后角的不斷變化。這就是目前常用的細(xì)分方法的缺陷,那么有沒(méi)有一種方法讓矢量角度變化時(shí)同時(shí)保持幅值不變呢?由上面分析可知,只改變單一相電流是不可能的,那么同時(shí)改變兩相電流呢?

    為此,小編特意采訪(fǎng)了步進(jìn)電機(jī)領(lǐng)域的工程師張工,就以上問(wèn)題,張工向記者講解:合成矢量幅值保持不變的數(shù)學(xué)模型:當(dāng)Ia=Im·cosx,Ib=Im·sinx時(shí)(式中Im為電流額定值,Ia、Ib為實(shí)際的相電流,x由細(xì)分?jǐn)?shù)決定),其合成矢量始終為圓的半徑,即恒力距。即Ia、Ib以某一數(shù)學(xué)關(guān)系同時(shí)變化,保證變化過(guò)程中合成矢量幅值始終不變。基于此,當(dāng)細(xì)分?jǐn)?shù)很大、微步距角非常小時(shí),滯后角變化的差值已大于所要求細(xì)分的微步距角,使得細(xì)分實(shí)際上失去了意義;而等角度是指合成的力臂每次旋轉(zhuǎn)的角度一樣。額定電流可調(diào)是指可滿(mǎn)足各種系列電機(jī)的要求。例如,86系列電機(jī)的額定電流為6~8 A,而57系列電機(jī)一般不超過(guò)6 A,步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器有各種檔位電流可供選擇。細(xì)分為對(duì)額定電流的細(xì)分。為實(shí)現(xiàn)“額定電流可調(diào)的等角度恒力距”,理論上只要各相相電流能夠滿(mǎn)足以上的數(shù)學(xué)模型即可。這就要求電流控制精度非常高,不然Ia、Ib所合成的矢量角將出現(xiàn)偏差,即各步步距角不等,細(xì)分也失去了意義。

    綜合本文的內(nèi)容,其實(shí)就是建立了一種可調(diào)等角度恒力矩細(xì)分驅(qū)動(dòng)方法,目的是從根本上消除力矩不斷變化而引起的滯后角問(wèn)題。

    步進(jìn)電機(jī)

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