2 步进电机驱动技术讲义2006--驱动方式.pptVIP

步进电动机的驱动方式 定电压驱动方式； 双电压驱动方式； 高低压驱动方式； 升频升压驱动方式； 恒流斩波驱动方式； 细分驱动方式。 定电压驱动 单电压驱动方式 单电压串电阻驱动方式 单电压驱动 电动机绕组工作过程中只用一个方向的定值电压U对绕组供电 电流In是控制信号，决定是否换相，即通过控制功率开关器件T的通断，来控制绕组电流的有无 功率开关T导通的时候 单步响应的电流波形 低频运行转子的响应 功率开关T关断时 泻放回路的电流波形 运行频率对绕组电流波形的影响 单电压驱动的特点 线路简单，成本低 低频响应特性好 有共振区 高频时带载能力迅速下降 适用于小机座号步进电动机的简单应用。 单电压串电阻驱动方式 电气时间常数——绕组电流的变化率，电流上升速率 串电阻减小时间常数 主电路和等效电路图 串电阻前后电流波形比较 不同运行频率下绕组电流波形 单电压串电阻驱动的特点 电气时间常数减小，电流上升速度加快，电机运行频率较高时，绕组电流平均值也接近额定值，高频时也能够产生较大的电磁转矩。 绕组导通和续流的时间常数都降低，有利于提高高频响应。 绕组回路串电阻，增大了阻尼，减小电流振荡。 串电阻后损耗加大，效率变低。驱动器要考虑通风和散热问题，致使驱动器体积增加，结构复杂。 单电压驱动实用电路1 单电压驱动实用电路2 续流回路串电阻 能量回收型续流 双电压驱动方式 提高电源电压可以提高电流前沿，但稳态电流将超过电流额定值。 双电压驱动的基本思想是：低频段用较低的电压驱动，高频段用较高的电压驱动。 双电压驱动器的主电路 低压工作的时候的等效电路 高压工作的时候的等效电路 续流回路 高压和低压工作时的电流波形 双电压驱动的实用电路 双电压驱动电路的特点 绕组回路串电阻，仍然存在发热问题。 特性不连续，有突变。 在低频段，该驱动器的特点与单电压驱动相同。 高频段运行，转矩有所提高。 高低压驱动方式 提高电源电压-提高电流的前沿-改善驱动器的高频特性 高电源电压-低频绕组电流过大-串电阻限流-发热和损耗 高电压加快电流前沿上升速率，低电压维持电流——高低压驱动方式 高低压驱动的原理，电路 高压导通的电流路径和电流波形 只有低压管导通时的电流路径和波形 低电压UL地选取 UL=INR+UDL+Uct UDL——二极管压降 Uct——功率开关管导通压降 续流回路拓扑 不同频率时电流波形的比较 高、低压驱动实用电路 高低压驱动电路的特点 保证在很宽的频段内有较大的绕组平均电流；截止时电流能够快速泻放，能够产生较大且较稳定的电磁转矩，可以得到较高的响应。 低频时电流有较大的上冲，电机低频振动和噪声较大，低频共振仍然存在。 溃能型高低压电路 电路波形 4.3 升频升压驱动电路 升频升压驱动方式 提高供电电压从而加快电流上升前沿的驱动方式，加剧了低频振动。 理想方式：低频绕组电流前沿平缓-转子到达平衡位置不过冲；高频较陡的电流前沿-增大高频带载能力。 低频时低电压供电，高频时高电压供电-升频升压的驱动方式。 频率和电压的关系 升频升压驱动方式的原理框图 各环节的波形 闭环控制升频升压驱动 恒流斩波驱动方式 使导通相绕组电流在锁定、低频和高频工作时都保持额定值。 直接控制绕组的电流。电流反馈，电流闭环控制。 恒流斩波驱动的原理图 各点波形图 绕组供电/续流时的电路拓扑 不同驱动器供电时间比较 恒流斩波驱动方式的特点 高频响应提高 输出转矩均匀 共振现象消除 线路比较复杂 自激式恒流斩波电路 电流前沿的提升 比较器给定电压波形 防共振功能 恒流斩波 给定电平的下降特性 电流减半功能 恒流斩波驱动的实用电路 实用电路 细分驱动方式 整/半步运行，步距角由电动机的结构所确定 ↓ 获得更高的分辨率（脉冲当量），减小电机的振动和噪声——要求更小的步距角 ↓ 控制绕组的电流-→控制电机的合成磁势-→控制电机的步距角 控制电流→控制电机的合成磁势 3相6拍4细分各相电流波形 细分后的步距角 细分驱动方式 线性细分 等距细分 等距细分 等距细分 实现细分驱动的电路 单电压驱动 线性放大细分 多路电流合成细分 恒流斩波驱动 线性放大细分 多路电流合成细分 256细分电路原理图 正余弦细分电流波形 正余弦细分电流波形 细分驱动的矩角特性 细分后的启动矩频特性 题目 3相混合式步进电动机，3相6步（每通电有3相绕组通电）工作，恒流（3相总电流）斩波驱动，画出主电路拓扑图，分析并画出1相电流1周期的电流波形图。 电源 高频运行绕组电流提升 斩波器回差特性 绕组电流 锁定电流减半 电路各点波形 过流保护电路 主电路拓扑 绕组电流 功放管工作在线性区 功放管驱动电流 有源快速泻放提高高频响应 高压管转为低压管导通电流有所下降 低电压维持额定电流 全部由高压电源供电 tH=0.