步进电机驱动器与控制技术的飞跃:细分驱动

2014-04-15 11:13 来源:电子信息网 作者:云际

步进电机中的细分驱动可以有效提高电机的定位精度,也正因为这一优点为市场所认可。细分驱动其实就是在每次脉冲切换时,不是将绕组的全部电流通入或切除,而是只改变相应绕组中电流的一部分,电机的合成磁势也只旋转步距角的一部分。细分驱动时,绕组电流不是一个方波而是阶梯波,额定电流是台阶式的投入或切除。比如:电流分成n个台阶,转子则需要n次才转过一个步距角,即n细分。可以说细分驱动技术是步进电机驱动器与控制技术的一个飞跃。

据小编了解,目前很多网友采用的细分方法还是停留在只改变某一相的电流,另一相电流保持不变。在O°~45°,Ia保持不变,Ib由O逐级变大;在45°~90°,Ib保持不变,Ia由额定值逐级变为0。该方法的优点是控制较为简单,在硬件上容易实现;但所合成的矢量幅值是不断变化的,输出力矩也跟着不断变化,从而引起滞后角的不断变化。这就是目前常用的细分方法的缺陷,那么有没有一种方法让矢量角度变化时同时保持幅值不变呢?由上面分析可知,只改变单一相电流是不可能的,那么同时改变两相电流呢?

为此,小编特意采访了步进电机领域的工程师张工,就以上问题,张工向记者讲解:合成矢量幅值保持不变的数学模型:当Ia=Im·cosx,Ib=Im·sinx时(式中Im为电流额定值,Ia、Ib为实际的相电流,x由细分数决定),其合成矢量始终为圆的半径,即恒力距。即Ia、Ib以某一数学关系同时变化,保证变化过程中合成矢量幅值始终不变。基于此,当细分数很大、微步距角非常小时,滞后角变化的差值已大于所要求细分的微步距角,使得细分实际上失去了意义;而等角度是指合成的力臂每次旋转的角度一样。额定电流可调是指可满足各种系列电机的要求。例如,86系列电机的额定电流为6~8 A,而57系列电机一般不超过6 A,步进电机驱动器有各种档位电流可供选择。细分为对额定电流的细分。为实现“额定电流可调的等角度恒力距”,理论上只要各相相电流能够满足以上的数学模型即可。这就要求电流控制精度非常高,不然Ia、Ib所合成的矢量角将出现偏差,即各步步距角不等,细分也失去了意义。

综合本文的内容,其实就是建立了一种可调等角度恒力矩细分驱动方法,目的是从根本上消除力矩不断变化而引起的滞后角问题。

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