混合式步进电动机振荡特性的实验研究
王 英(华中理工大学武汉430074)
王宗培（哈尔滨工业大学）
摘 要 通过实测五相混合式步进电动机的振荡特性曲线，分析了混合式步进电动机的振荡特点，指出步进电动机的振荡按性质可分为两类：一类是电机的受迫振荡；另一类是电机的自激振荡。
叙词 步进电动机振荡角速度
1引 言
步进电动机在稳态运行时，由于多种因素的影响，如电机各相磁路不完全对称和功放电路不完全对称等，都会导致转子的瞬时角速度的波动。电机在某些区段运行时，角速度波动很大，表现为一种振荡现象，振荡现象的存在，使得电机噪声增大，带负载能力下降，严重时甚至失步不能工作。因而，对电机的振荡特性加以研究是很重要的。
2步进电动机的振荡特性
步进电动机的运动方程为：
对于理想的电机系统，电机在稳态运行时，电磁转矩应为一定值。实际的电机系统，由于多种因素的影响，电机的电磁转矩是波动变化的。多变电磁转矩的存在，使得电机的实际角速度是波动变化的，即在电机角速度的平均值上叠加了一个波动俞量，即：
当电机以某控制脉冲频率(f cp)运行时，其角速度有一****值和最小值，如图1所示。角速度波动的峰峰值为：
上式反映电机角速度的波动。表明电机运行平稳，大，表明电机运行不平稳，有振荡。角速度波动的峰峰值与控制脉冲频率的关系，可以表示
测试过程为，由计算机发出所需频率的控制脉冲给步进电动机驱动器，驱动电机在给定的频率运行。将高精度测速发电机与步进电动机同轴连接，则它的输出电压便如实地反映了步进电动机的瞬时角速度值，输出电压经a/d转换，由微机进行数据处理。
4混合式步进电动机振荡特性的特点
实测五相混合式步进电动机的振荡特性，以此分析混合式步进电动机的振荡特点。测试样机为一台90byg5200b型五相混合式步进电动机。电机的基本技术数据为：转子齿数zr=200，步距角θ=0.09度10. 18度，转子惯量t=4.1×10-4nm．保持转矩tk≥5nm，相电流j=3a，空载起动频率fcp≥6 000脉冲／s，驱动电源为hh-1s3型升频、升压五相混合式步进电动机驱动器。电机功放电路为半桥星接驱动，通电方式为4-5相通电，采用所研制的微机测试系统对电机的振荡特性进行测量，图3为样机空载时的实测振荡特性曲线。
从实测的振荡特性曲线可以看到，电机有多个振荡区段。电机的振荡在某些区段表现为谐振现象，如在fw<3k脉冲／s的振荡区段；而在fe=4～6. 2k脉冲／s医段的振荡，振荡的前沿较陡，振荡强烈，振荡区间较宽，具有自激振荡的特点。这个强烈的振荡区段发生在电机运行的中频段，所以称为步进电动机的中频振荡或中频不稳定性。从图3的实测结果可知，混合式步进电动机的低频振荡并不严重，电机最严重的振荡发生在电机运行的中频段。
从图3可见，电机有多个共振点，若取l=4 500脉 |
