步进电机有源抑制驱动器分析(1)

 

 

 

摘要：对步进电机有源抑制驱动器工作原理进行了分析和运行实验，结果表明，同样1台步进电机配用有源抑制驱动器可以达到更高的转速，节省更多的电机，说明有源抑制驱动器是目前步进电机若干种驱动器中综合性能****的一种，

关键词：步进电动机}有源抑制驱动器，高速节能

中图分类号：tm383.6    文献标识码：b    文章编号：1001-6848(2000)01-0046-03

    步进电机是依靠定子、转子磁极间的电磁吸力产生转矩而转动的，起初转动是一步一步很分明的，达到一定转速后就变成连续转动了，三相反应式步进电机工作原理如图1所示，有了对均布的定子磁极，每对磁极之间夹角等于60度，相应有a、b、c三相绕组，转子无绕组，有2对磁极，每对磁极之间夹角等于90度。图示的原理性步进电机，当通屯相由相a变为相b时，转子即逆钟向转过300角，定子通电相由相b变为相c，转子又可逆钟向转过300角。定子通电相如此照a—b—c—a顺序变换，转子就可一步一步地转动。当定子通电相变换速度达到一定值时，转子就由一步一步的间歇转动过渡到连续转动。定子通电相变换速度超过某一极限值，由于电机绕组电感的影响，通电相电流来不及上升，断电相电流也来不及泄放，加上转子和负载机械惯性的影响，转子的机械转动就跟不上定子通电相的电磁转动，转子就不能正常转动，造成丢步甚至停步不前。

    实际的步进电机的步距角等于1度左右，所以要达到每分钟数百转的转速，定子通电相变换速度为数千赫。这就必须使用电子开关来控制定子各相的通电。这种电子开关过去常用大功率三极管，目前越来越多地使用vmos管。

    对步进电机驱动电路的要求：

    a．通电相的电流尽快上升

    当步进电机定子绕组电感一定时，就应当采用较高的电源电压。

    b．断电相的电流及时泄放

    断电相的电流要产生与电机转动方向相反的转矩，因此必须及时泄放掉。这是步进电机驱动电路设计的一个关键。

    c．电子开关承受的反压要尽可能低。

    图2是步进电机有漂抑制驱动器工作原理。步进电机定子各相绕组等效于电感l与电阻r的串联，图中l为绕组电感，r为绕组内阻与外串电阻之和，无外串电阻时尺代表绕组内阻。2个功率步    vmos管作电子开关，2个二极管作续流和阻尼用。欲使相a通电，应使控制相a绕组的上下2个vmos管同时接通，直流电源+e即给相a绕组通电，充电电流方向在绕组中自左至右，如图中实线箭头所示。步进电机走一步后欲使相a断电，应同时关断2个电子开关。2个电子开关同时关断后绕组产生的反电势方向为左负右正。此反电势量值上升到电源电压e加上2个二极管的正向压降时，就使2个二极管导通，绕组中已有电流即通过2个二极管反送回直流电源+e，如图2中虚线箭头所示。

    设某相2个电子开关同时接通，阶跃电压e加到绕组上，设绕组中电流为；，忽略电子开关内阻，充电微分方程为：

  变换为：

    从中可解得充电电流i与时间≠的关系为：

    这即是串联回路的充电过程，见图3。