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論壇公告: 中國步進電機應用網:http://using.zgbjdj.com/
  文章標題:三相混合式步進電動機斬波驅動方式的實現
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作者:jialincy  發表時間:2010-4-20 20:19:50
三相混合式步進電動機斬波驅動方式的實現
    姜淑忠  楊煥新  趙繼敏
    (上海交通大學200030鄭州電纜廠)
    【摘  要】在分析反應式和混合式步進電動機不同驅動特點的基礎上,提出了三相混合式步進電動機的斬波驅動方式。針對具有上、下橋臂的逆變器,論述繞組電流的檢測和轉換。為提高驅動器的運行可靠性,設計了功率器件的保護電.路。
l引  言
    混合式步進電動機與反應式步進電動機相比,具有分辨率高、驅動電流小、功耗低、轉矩體積比大等特點。國內于1987年研制出混合式步進電動機,由于它的這些顯著優點,引起越來越多用戶的矚目。在不到10年的時問里,其設計方法、制造工藝日趨完善,可以滿足工業生產的要求。而其驅動器的進展卻很緩慢,尤其是大轉矩混合式步進電動機的驅動更不如人意。究其原因,主要是運行可靠性低,驅動方式落后,致使混合式步進電動機不能推廣應用。因此采用新的功率器件和專用集成控制器件,借鑒其它種類電機的驅動控制技術,或研究針對混合式步進電動機的驅動控制技術,是改變目前驅動器落后狀況的現實途徑。
2混合式步進電動機的驅動特點
斬波控制技術在反應式步進電動機的驅動器上已獲得應用,而且種類很多,其中的一種定電流控制驅動電路如圖1所示。環形分配器輸出相控信號控制功放管m2,當m2導通時,若電流檢測信號大于電流基準.則由合成電路產生的斬波信號關斷m1.繞組電流續流一段時間△t(△t由延時電路產生)后,
電流檢測信號小于電流基準,斬波信號開通m1,維持由電流基準決定的繞組電流。
與圖1中反應式步進電動機驅動電路不同。三相混合式步進電動機的驅動主回路如圖2所示。上橋臂的3個功放管使用三組獨立的控制電源,下橋臂的3個功放管共用一組獨立的控制電源。
反應式步進電動機的繞組電流是單極性的,各相繞組電流在電路上是獨立的。而混合式步進電動機的繞組電流是雙極性的,且通電狀態不同,繞組的連接形式、繞組電流的大小也不同。以a相繞組電流為例,圖2中的主回路工作在三相12拍通電狀態時,即ab、abc、bc,……(a表示上橋臂功放管a導通,a表示下橋臂功放管a導通,余類推)。
    (1)通電狀態為ab,等效電路見圖3a。
    ia=-ib=i,ic=0
式中  i——基準電流
    (2)通電狀態為abc,等效電路見圖3b。
 
    (3)通電狀態為bc,等效電路見圖3c。
    ia=o,ic=-ib=i
    接下去的通電狀態,按上述分析方法可知a相繞組電流方向反向,大小依次為
等.
   3繞組電流的檢測和轉換
由于圖2中上下橋臂的功放管使用四組不共地的控制電源,以及繞組電流的雙極性,若用電阻對電流檢測,檢測信號的處理很復雜。
圖2中的3個電流傳感器ia、ib、ic采用基于磁場平衡式原理的霍爾電流傳感器。它的輸出信號回路和待測電流回路是互相隔離的,測量誤差小.反應時間小于1μs,待測電流的頻率范圍為0~1 50khz,線性度高,輸出與輸入成正比,當繞組電流為正時,傳感器的輸出電壓為正,繞組電流為負時,輸出電壓為負。
圖4的雙限比較電路將雙極性的電流檢測信號ui轉換成單極性的方波信號u,v+、v_分別為正向和反向電流基準,v+=-v_。若忽略二極管d1、d2的管壓降.當|ui|大于v+或|v_|時,否則u=o。
由于繞組電流隨通電狀態變化,經圖4電路得到的方波信號ua、ub、uc,只要

 

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