混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)振蕩特性的實(shí)驗(yàn)研究
王 英(華中理工大學(xué)武漢430074)
王宗培（哈爾濱工業(yè)大學(xué)）
摘 要 通過(guò)實(shí)測(cè)五相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的振蕩特性曲線(xiàn)，分析了混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的振蕩特點(diǎn)，指出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的振蕩按性質(zhì)可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是電機(jī)的受迫振蕩；另一類(lèi)是電機(jī)的自激振蕩。
敘詞 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)振蕩角速度
1引 言
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，由于多種因素的影響，如電機(jī)各相磁路不完全對(duì)稱(chēng)和功放電路不完全對(duì)稱(chēng)等，都會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)角速度的波動(dòng)。電機(jī)在某些區(qū)段運(yùn)行時(shí)，角速度波動(dòng)很大，表現(xiàn)為一種振蕩現(xiàn)象，振蕩現(xiàn)象的存在，使得電機(jī)噪聲增大，帶負(fù)載能力下降，嚴(yán)重時(shí)甚至失步不能工作。因而，對(duì)電機(jī)的振蕩特性加以研究是很重要的。
2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的振蕩特性
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方程為：
對(duì)于理想的電機(jī)系統(tǒng)，電機(jī)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩應(yīng)為一定值。實(shí)際的電機(jī)系統(tǒng)，由于多種因素的影響，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是波動(dòng)變化的。多變電磁轉(zhuǎn)矩的存在，使得電機(jī)的實(shí)際角速度是波動(dòng)變化的，即在電機(jī)角速度的平均值上疊加了一個(gè)波動(dòng)俞量，即：
當(dāng)電機(jī)以某控制脈沖頻率(f cp)運(yùn)行時(shí)，其角速度有一****值和最小值，如圖1所示。角速度波動(dòng)的峰峰值為：
上式反映電機(jī)角速度的波動(dòng)。表明電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，大，表明電機(jī)運(yùn)行不平穩(wěn)，有振蕩。角速度波動(dòng)的峰峰值與控制脈沖頻率的關(guān)系，可以表示
測(cè)試過(guò)程為，由計(jì)算機(jī)發(fā)出所需頻率的控制脈沖給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)在給定的頻率運(yùn)行。將高精度測(cè)速發(fā)電機(jī)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)同軸連接，則它的輸出電壓便如實(shí)地反映了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)角速度值，輸出電壓經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換，由微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
4混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)振蕩特性的特點(diǎn)
實(shí)測(cè)五相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的振蕩特性，以此分析混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的振蕩特點(diǎn)。測(cè)試樣機(jī)為一臺(tái)90byg5200b型五相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。電機(jī)的基本技術(shù)數(shù)據(jù)為：轉(zhuǎn)子齒數(shù)zr=200，步距角θ=0.09度10. 18度，轉(zhuǎn)子慣量t=4.1×10-4nm．保持轉(zhuǎn)矩tk≥5nm，相電流j=3a，空載起動(dòng)頻率fcp≥6 000脈沖／s，驅(qū)動(dòng)電源為hh-1s3型升頻、升壓五相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。電機(jī)功放電路為半橋星接驅(qū)動(dòng)，通電方式為4-5相通電，采用所研制的微機(jī)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)電機(jī)的振蕩特性進(jìn)行測(cè)量，圖3為樣機(jī)空載時(shí)的實(shí)測(cè)振蕩特性曲線(xiàn)。
從實(shí)測(cè)的振蕩特性曲線(xiàn)可以看到，電機(jī)有多個(gè)振蕩區(qū)段。電機(jī)的振蕩在某些區(qū)段表現(xiàn)為諧振現(xiàn)象，如在fw<3k脈沖／s的振蕩區(qū)段；而在fe=4～6. 2k脈沖／s醫(yī)段的振蕩，振蕩的前沿較陡，振蕩強(qiáng)烈，振蕩區(qū)間較寬，具有自激振蕩的特點(diǎn)。這個(gè)強(qiáng)烈的振蕩區(qū)段發(fā)生在電機(jī)運(yùn)行的中頻段，所以稱(chēng)為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的中頻振蕩或中頻不穩(wěn)定性。從圖3的實(shí)測(cè)結(jié)果可知，混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的低頻振蕩并不嚴(yán)重，電機(jī)最嚴(yán)重的振蕩發(fā)生在電機(jī)運(yùn)行的中頻段。
從圖3可見(jiàn)，電機(jī)有多個(gè)共振點(diǎn)，若取l=4 500脈 |
