步進電機驅(qū)動器與控制技術的飛躍:細分驅(qū)動

2014-04-15 11:13 來源:電子信息網(wǎng) 作者:云際

步進電機中的細分驅(qū)動可以有效提高電機的定位精度,也正因為這一優(yōu)點為市場所認可。細分驅(qū)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(zhuǎn)步距角的一部分。細分驅(qū)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(zhuǎn)子則需要n次才轉(zhuǎn)過一個步距角,即n細分。可以說細分驅(qū)動技術是步進電機驅(qū)動器與控制技術的一個飛躍。

據(jù)小編了解,目前很多網(wǎng)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?yōu)?。該方法的優(yōu)點是控制較為簡單,在硬件上容易實現(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(shù)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(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)學關系同時變化,保證變化過程中合成矢量幅值始終不變。基于此,當細分數(shù)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(zhuǎn)的角度一樣。額定電流可調(diào)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(qū)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(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足以上的數(shù)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(xiàn)偏差,即各步步距角不等,細分也失去了意義。

綜合本文的內(nèi)容,其實就是建立了一種可調(diào)等角度恒力矩細分驅(qū)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。

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