步進電機有源抑制驅動器分析(1)

 

 

 

摘要：對步進電機有源抑制驅動器工作原理進行了分析和運行實驗，結果表明，同樣1臺步進電機配用有源抑制驅動器可以達到更高的轉速，節省更多的電機，說明有源抑制驅動器是目前步進電機若干種驅動器中綜合性能****的一種，

關鍵詞：步進電動機}有源抑制驅動器，高速節能

中圖分類號：tm383.6    文獻標識碼：b    文章編號：1001-6848(2000)01-0046-03

    步進電機是依靠定子、轉子磁極間的電磁吸力產生轉矩而轉動的，起初轉動是一步一步很分明的，達到一定轉速后就變成連續轉動了，三相反應式步進電機工作原理如圖1所示，有了對均布的定子磁極，每對磁極之間夾角等于60度，相應有a、b、c三相繞組，轉子無繞組，有2對磁極，每對磁極之間夾角等于90度。圖示的原理性步進電機，當通屯相由相a變為相b時，轉子即逆鐘向轉過300角，定子通電相由相b變為相c，轉子又可逆鐘向轉過300角。定子通電相如此照a—b—c—a順序變換，轉子就可一步一步地轉動。當定子通電相變換速度達到一定值時，轉子就由一步一步的間歇轉動過渡到連續轉動。定子通電相變換速度超過某一極限值，由于電機繞組電感的影響，通電相電流來不及上升，斷電相電流也來不及泄放，加上轉子和負載機械慣性的影響，轉子的機械轉動就跟不上定子通電相的電磁轉動，轉子就不能正常轉動，造成丟步甚至停步不前。

    實際的步進電機的步距角等于1度左右，所以要達到每分鐘數百轉的轉速，定子通電相變換速度為數千赫。這就必須使用電子開關來控制定子各相的通電。這種電子開關過去常用大功率三極管，目前越來越多地使用vmos管。

    對步進電機驅動電路的要求：

    a．通電相的電流盡快上升

    當步進電機定子繞組電感一定時，就應當采用較高的電源電壓。

    b．斷電相的電流及時泄放

    斷電相的電流要產生與電機轉動方向相反的轉矩，因此必須及時泄放掉。這是步進電機驅動電路設計的一個關鍵。

    c．電子開關承受的反壓要盡可能低。

    圖2是步進電機有漂抑制驅動器工作原理。步進電機定子各相繞組等效于電感l與電阻r的串聯，圖中l為繞組電感，r為繞組內阻與外串電阻之和，無外串電阻時尺代表繞組內阻。2個功率步    vmos管作電子開關，2個二極管作續流和阻尼用。欲使相a通電，應使控制相a繞組的上下2個vmos管同時接通，直流電源+e即給相a繞組通電，充電電流方向在繞組中自左至右，如圖中實線箭頭所示。步進電機走一步后欲使相a斷電，應同時關斷2個電子開關。2個電子開關同時關斷后繞組產生的反電勢方向為左負右正。此反電勢量值上升到電源電壓e加上2個二極管的正向壓降時，就使2個二極管導通，繞組中已有電流即通過2個二極管反送回直流電源+e，如圖2中虛線箭頭所示。

    設某相2個電子開關同時接通，階躍電壓e加到繞組上，設繞組中電流為；，忽略電子開關內阻，充電微分方程為：

  變換為：

    從中可解得充電電流i與時間≠的關系為：

    這即是串聯回路的充電過程，見圖3。