王宗培  孙旭东（哈尔滨工业大学）

    【摘  要】应用叠加原理，将步进电动机稳态运行时的绕组电流分解成2个分量，并将运行转矩分解为与这2个电流相对应的2个分量，进而对其中的由旋转感应电压产生的短路制动转矩分量及其对电动机运行的作用进行了分析，对其计算公式进行了试验校核。文中的讨论有助于深入认识步进电动机的运行特性、控制规律及设计规律。

    【叙  词】步进电动机运行转矩／短路制动转矩

    步进电动机由于其结构及运行方式的特殊性，运行过程与一般电动机有较大的不同，运行理论也远不及传统电动机成熟，这给步进电动机的应用带来很多不便。步进电动机运行由于通电万式及电流波形的复杂性，电流及运行转矩的计算常常不得不借助于值方法。数值方法可对具体的步进电动机系统进行仿真，算出所需的结果，但要从中得出有普遍意义的规律性的认识，还得辅之以概念性的理论分析。

  本文应用迭加原理，将步进电动机运行时的绕组电流分成2个分量，即外加电压产生的电流分量和旋转感应电压产生的电流分量。相应地，运行转矩也分成2个对应的分量，进一步对旋转感应电压产生的转矩分量进行分析和试验研究。

    以五相混合式步进电动机星接桥式驱动的典型系统为例进行分析，其主电路的拓扑结构如图1所示。这是一个五相对称结构的系统，只要分析一相的主电路，其他相都相似。以a相电路为例：

    a．ta导通时ia的正向回路。电源正端经ta到a绕组，再经其他反向导通的相绕组及相应的功放管至电源负端。

    b．ta关断时ia的正向回路。a绕组内的正向电流，经其他反向导通的相绕组及相应的功放管，再经过dx回到a相绕组的端点形成闭合回路，如图2所示。

    c．tx丙导通时ia的反向回路。电源正端经其他正向导通的功放管及相绕组，至a相绕组，再通过tx到电源负端。

   

    d．tx不导通时ia的反向回路。a绕组内的反向电流，经过da至其他正向导通的功放管及相应的绕组形成闭合回路，如图3所示。

  

    可见，对于任一相绕组，不论其相应桥臂的功放管导通与不导通，都可形成其正向电流或反向电流的回路。实际上，功放管只起到控制外加功放级电压的作用，使他能正向、反向或不加到相应相的绕组上去。对于任一相绕组，其电压方程式为：

式中v_k--k相绕组的外加电压，主要与功放管的导通情况有关，是不连续函数

    r-相绕组回路的电阻

    i_k一一相绕组的电流

    ψ_k相绕组的总磁链

    l_jk时为k相绕组的自感

 j≠k时为k相与j相绕组间的互感

     

uθk——k相绕组的旋转感应电压

从迭加的概念出发，式(2)可改写为：

相应地，电磁转矩也可分为2个分量，即

式中t⁽¹⁾对应于i_k⁽¹⁾（k=a、b、c、d、e），若忽略旋