电机控制与拖动-第6章-控制电机及其控制系统 - 6.4 步进电动机.pptVIP

* 最大负载转矩：两条相邻矩角特性的交点 当C=1时，相数应不小于3。 电动机的相数越多，通电状态系数越大时，最大负载转矩也越大。 最大负载转矩小于最大静转矩。 一般情况下：轴上的负载应满足： * （2）连续脉冲运行 在实际运行中步进电动机一般处于连续转动状态。在运行过程中具有良好的动态性能是保证控制系统可靠工作的前提。 要求步进电动机的步数与脉冲数严格相等。即不失步也不越步。 常用的特性有：启动矩频特性、运行矩频特性、启动惯频特性、运行惯频特性和单步响应等。 * 启动矩频特性 一定驱动条件下，步进电动机能不失步的突然启动的频率随负载转矩变化的特性。 运行矩频特性 一定驱动条件下，步进电动机不失步时所能带动的最大负载转矩与频率的关系曲线。 启动矩频特性 运行矩频特性 * 启动惯频特性 一定驱动条件下，步进电动机能不失步的突然启动的频率随负载惯性变化的特性。 * 运行动惯频特性 一定驱动条件下，步进电动机不失步运行的最大频率与负载惯量的关系曲线。 * 单步响应曲线 * 6.4.6 步进电动机的驱动电源 与普通电动机相比，步进电动机需由专门的驱动电源供电，驱动电源和步进电动机是一个有机整体，步进电动机的运行性能是步进电动机及其驱动电源两者配合的综合表现。 驱动电源的基本部分包括变频信号源、脉冲分配器和脉冲功率放大器三个部分。 * 分类： （1）按步进电动机容量大小：功率步进电动机驱动电源和伺服步进电动机驱动电源。 （2）按电源输出脉冲的极性：单向脉冲电源和正、负双极性脉冲电源。 （3）按功率元件：晶体管驱动电源、高频晶闸管驱动电源和可判断晶闸管驱动电源。 （4）按脉冲的供电方式：单一电压型电源；高、低压切换型电源；电流控制高、低压切换型电源；细分电路电源。 * 1. 单极性驱动电路 （1）单一电压型电源 注意点： 电容C可加快电流上升速度 R可降低时间常数与限流，但需要消耗功率 VD2提供续流回路，Rf2可加快电流下降速度，但注意不能太大造成晶体管的击穿。 * （2）高、低压切换型电源 注意点： 起始时VT1和VT2均导通，使绕组中电流迅速上升 电流接近额定值时VT1截止，仅低压电源供电 VD2和R2构成续流回路，供给下一相导通的绕组 效率高，启动和运行频率快 * （3）电流控制高、低压切换型电源 注意点： 利用电流检测来控制高压电源的切入与切出 可以获得较高精度的电流控制 使步进电动机的运行性能得到显著提高 结构较为复杂 属于闭环型电源 * （4）细分电路电源 注意点： 利用电流细分回路使电流成阶梯状 使电机步距角减少，近于平滑运转 有专用芯片可供选用 * 2. 双极性驱动电路 （1）利用正负电源驱动 注意点： 需要正、负两个电源 电源利用率低 * （2）H桥驱动电路 注意点： 仅需要一个电源 电源利用率高 * 3. 专用集成芯片简介 （1）CH250 通过1、2、14、15脚的电平高低设置可以完成对三相步进电动机方向与单三拍、双三拍、单双六拍的控制。 * （2）L297 两相或四相步进电机控制器，实现脉冲分配、斩波放大，可与L298N配合实现功率驱动。 * （3）L6217A 7位DA电流指令，PH电流方向，斩波放大，PTA、PTB外接RC决定关断时间。两相细分电流放大电路，可外接大功率H桥加大输出功率。 * 随着电子技术的发展，利用微处理器对步进电动机进行控制在实际中已得到广泛的应用。对步进电动机进行定位控制，有开环控制和闭环控制两类。 开环控制的特点是结构简单，但要注意不要失步，在系统中应该增加零位置传感器用以校准，补偿可能失步产生的误差。 闭环控制精度高，价格较高，但有稳定性问题，一般步进电动机常用于开环控制场合。 不论是开环控制还是闭环控制，使用微处理器对步进电动机进行控制时，控制方法可分为串行控制和并行控制两类。 6.4.7 步进电动机的控制 * 1. 并行控制 在并行控制中，不需要专用的脉冲分配器，其功能可以由89C51单片机用纯软件的方法实现或用软件和硬件结合的方法实现。 * （1）纯软件方法 利用软件实现脉冲分配及正反转控制。 可以用多种方式来实现脉冲的控制。 占用CPU资源较多。 较经济。 * （2）软、硬件结合方法 与纯软件方式相比，利用硬件来实现脉冲分配器的功能。 占用CPU资源较少。 需额外硬件。 * 2. 串行控制 同并行控制方式相比，串行控制占用单片机硬件资源较少，编程也更为简单，但需要外加脉冲分配器。增加了系统成本。 * 3. 步进电动机的转速控制 控制步进电动机的转速,实际上就是控制各通电状态持续时间的长短。这可以采取两种方法