控制电机第2版李光友电子课件第四章节步进电动机幻灯片.ppt

3. 静态步距角误差 静态步距角误差 是指实际步距角与理论步距角之间的差值，常用理论步距角的百分数或绝对值来表示。 4. 起动频率和起动频率特性 起动频率 是指步进电动机能够不失步起动的最高脉冲频率。技术数据中给出空载起动频率和负载起动频率。实际使用时，大多是在负载情况下起动，所以又给出起动的矩频特性，以便确定负载起动频率。 5. 运行频率和运行矩频特性 运行频率 是指步进电动机起动后，控制脉冲频率连续上升而不失步的最高频率。通常在技术数据中也给出空载运行频率和负载运行频率，运行频率的高低与负载阻转矩的大小有关，所以又给出了运行矩频特性。 4.5.2 步进电动机的主要性能指标 * 4.6步进电动机的驱动电源 1. 单一电压型驱动电源 2. 高、低压切换型驱动电源 3. 电流控制的高、低压切换电源 4. 步进电动机驱动电源实例 * 4.6步进电动机的驱动电源 步进电动机及其驱动电源是一个相互联系的整体。步进电动机的运行性能是由电动机和驱动电源两者配合所反映出来的综合效果。 步进电动机的驱动电源，基本上包括变频信号源、脉冲分配器和脉冲放大器三个部分。 图4-33 步进电动机驱动电源方框图 按脉冲的供电方式来分有：单一电压型电源；高、低压切换型电源；电流控制的高、低压切换型电源；细分电路电源等。着重介绍常用的单一电压型和高、低压切换型两种电源。 * 1. 单一电压型驱动电源 单一电压型电源是最简单的驱动电源，其原理电路如图4-34所示。 为高电平时VT1导通，绕组通电； 为低电平时VT1关断，绕组断电。 图4-34 单一电压型驱动电源 作用 减小电路的时间常数 ，这样可增大动态转矩，提高起动和连续运行频率，并使起动和运行矩频特性下降缓慢。 C的作用 可强迫控制电流加快上升，使电流波形前沿更陡，改善波形。 VD1和 的作用 形成放电回路，限制功率管VT1上的电压，保护功率管。 单一电压型电源线路简单、功放元件少、成本低，但效率较低。 4.6步进电动机的驱动电源 * 时间常数对电流的影响 2. 高、低压切换型驱动电源 高、低压切换型电源，其原理电路如图4-35所示。步进电动机的每一相控制绕组需要有两只功率元件串联，它们分别由高压和低压两种不同的电源供电。 图4-35 高、低压切换型驱动电源 高压供电是用来加速电流的上升速度，改善电流波形的前沿，而低压是用来维持稳定的电流值。 的作用调节控制绕组的电流值，使各相电流平衡。 VD2及 作用是构成续流电路。 这种电源效率较高，起动和运行频率也比单一电压型电源要高。 4.6步进电动机的驱动电源 * 不同电压时电流的变化图 3. 电流控制的高、低压切换电源 带有连续电流检测的高、低压驱动电源是在高、低压切换型电源的基础上，多加了一个电流检测控制线路，使高压部分的电流断续加入，以补偿因控制绕组的旋转电动势和相间互感等原因所引起的电流波顶下凹造成的转矩下降。 它是根据主回路电流的变化情况，反复地接通和关断高压电源，使电流波顶维持在需求的范围内，步进电动机的运行性能得到了显著的提高，相应使起动和运行频率升高。 因在线路中增加了电流反馈环节，使其结构较为复杂，成本提高。 4.6步进电动机的驱动电源 ， * 4. 细分驱动电源 所谓细分驱动方式就是把原来的一步再分为若干步，使步进电动机的转动近似为匀速运动，并能在任何位置停步。为达到这一要求，可将原来的矩形波脉冲电流改为阶梯波电流，如图4-36所示。 这样，在输入电流的每个台阶，电机转动一步，电流的台阶数越多，电机的步距角越小。因此，电机运行的平稳性提高，低频特性得到改善，负载能力也有所增加。目前采用的细分技术已经可以将原步距角细分为数百份。 4.6步进电动机的驱动电源 * 图4-36 阶梯电流波形 四相反应是步进电机，四相单四拍运行时，步距角是90度电角度，改用如图4-36的阶梯波电流驱动时，步距角就变成了90/5度电角度。 合成磁动势 实现阶梯波电流的方法： 方法一：把顺序脉冲发生器产生的各个等幅等宽脉冲，用几个完全相同的开关放大器分别进行功率放大，然后在电动机绕组中将这些脉冲电流进行叠加，形成阶梯波电流，如图4-37 a）所示。这种方法时功率放大元件成倍增加，但元件的容量也成倍降低，其结构简单，容易调整。它适合于驱动中、大功率的步进电动机。 方法二：把顺序脉冲发生器产生的等幅等宽脉冲，先合成为阶梯波，然后再对阶梯波进行功率放大，如图4-37 b）所示。这种方法的优点是功率元件减少，它适合于驱动小容量步进电动机。 4.6步进电动机的驱动电源 ， * 图4-37 阶梯波电流合成