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步進電機驅動器與控制技術的飛躍:細分驅動

2014-04-15 11:13 來源:電子信息網 作者:云際

步進電機中的細分驅動可以有效提高電機的定位精度,也正因為這一優點為市場所認可。細分驅動其實就是在每次脈沖切換時,不是將繞組的全部電流通入或切除,而是只改變相應繞組中電流的一部分,電機的合成磁勢也只旋轉步距角的一部分。細分驅動時,繞組電流不是一個方波而是階梯波,額定電流是臺階式的投入或切除。比如:電流分成n個臺階,轉子則需要n次才轉過一個步距角,即n細分??梢哉f細分驅動技術是步進電機驅動器與控制技術的一個飛躍。

據小編了解,目前很多網友采用的細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逐級變大;在45°~90°,Ib保持不變,Ia由額定值逐級變為0。該方法的優點是控制較為簡單,在硬件上容易實現;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分方法的缺陷,那么有沒有一種方法讓矢量角度變化時同時保持幅值不變呢?由上面分析可知,只改變單一相電流是不可能的,那么同時改變兩相電流呢?

為此,小編特意采訪了步進電機領域的工程師張工,就以上問題,張工向記者講解:合成矢量幅值保持不變的數學模型:當Ia=Im·cosx,Ib=Im·sinx時(式中Im為電流額定值,Ia、Ib為實際的相電流,x由細分數決定),其合成矢量始終為圓的半徑,即恒力距。即Ia、Ib以某一數學關系同時變化,保證變化過程中合成矢量幅值始終不變?;诖?,當細分數很大、微步距角非常小時,滯后角變化的差值已大于所要求細分的微步距角,使得細分實際上失去了意義;而等角度是指合成的力臂每次旋轉的角度一樣。額定電流可調是指可滿足各種系列電機的要求。例如,86系列電機的額定電流為6~8 A,而57系列電機一般不超過6 A,步進電機驅動器有各種檔位電流可供選擇。細分為對額定電流的細分。為實現“額定電流可調的等角度恒力距”,理論上只要各相相電流能夠滿足以上的數學模型即可。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偏差,即各步步距角不等,細分也失去了意義。

綜合本文的內容,其實就是建立了一種可調等角度恒力矩細分驅動方法,目的是從根本上消除力矩不斷變化而引起的滯后角問題。

步進電機

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