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步进电机驱动器的细分原理及说明

作者:百事3来源:http://www.szrongmai 浏览次数: 日期:2020年11月6日 15:13
  步进电机安装有带永久磁性的转子,而定子(组成:定子铁芯、定子绕组和机座)至少具有两个绕线。步进电机驱动步进电机不能直接接到工频交流或直流电源上工作,而必须使用专用的驱动器,如图所示,它由脉冲发生控制单元、功率驱动单元、保护单元等组成。图中点划线所包围的二个单元可以用微机控制来实现。步进电机驱动器是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。当转子磁性与定子绕线保持一致时,将驱动第二个绕线。两个绕线交替开启和关闭,这将导致电机锁定在想要的步进位置。通过绕线的电流方向还可反向。
 
步进电机
 
  在带有两个定子绕线的步进电机中,有四个步进以90°隔开。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机,是现代数字程序控制系统中的主要执行元件,应用极为广泛。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。根据向定子绕线提供的脉冲,可精确控制步进电机移动的步进。步进电机的速度控制可通过向绕线提供脉冲频率实现,而旋转方向可通过反向脉冲序列进行更改。电机内部的极片有许多齿,有助于定位相对于定子的转子位置。一些步进电机的定子级也有齿。根据使用的控制技术,可全步进、半步进或微步进控制步进电机。简单的方形脉冲可以控制处于全步进的电机,而先进控制技术(如脉冲宽度调制可用于微步进。在国内,广大用户对;细分;还不是特别了解,有的只是认为,细分是为了提升精度(精确度),其实不然,细分主要是改良电机的运行性能,现说明如下:步进步进电机的细分控制是由驱动器精确控制步进电机的相电流来实现的,以二相电机为例,假如电机的额定相电流为3A,如果使用常规驱动器(如常用的恒流斩波方式)驱动该电机,电机每运行一步,其绕组内的电流将从0突变为3A或从3A突变到0,相电流的巨大变化,必然会引起电机运行的振动和噪音。如果使用细分驱动器,在10细分的状态下驱动该电机,电机每运行一微步,其绕组内的电流变化只有0。3A而不是3A,且电流是以正弦曲线规律变化,这样就大大的改良了电机的振动和噪音,因此,在性能上的优点才是细分的真正优点。由于细分驱动器要精确控制电机的相电流,所以对驱动器要有相当高的技术要求和工艺要求,成本亦会较高。注意,国内有一些驱动器采取;平滑;来取代细分,有的亦称为细分,但这不是真正的细分,望广大用户一定要分清两者的本质不同:
 
  1、平滑;并不精确控制电机的相电流,只是把电流的变化率变缓一些,所以;平滑;并不产生微步,而细分的微步是可以用来精确定位的。
 
  2、电机的相电流被平滑后,会引起电机力矩的降低,而细分控制不但不会引起电机力矩的降低,相反,力矩会有所增加。

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