二相步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)高頻運行牽出轉(zhuǎn)矩的提升
程 智1，任 雷1，韓光鮮2，王宗-2
（1．珠海運控電機(jī)有限公司，廣東珠海519 001;2．哈爾濱工業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱150001）
摘要：給出一種電流補償?shù)姆椒ǎ沟冒氩椒绞竭\行的二相混合式步進(jìn)電動機(jī)和牽出特性在高頻運行的一定頻段內(nèi)得以提高，增大了該電動機(jī)系統(tǒng)的可用功率，
關(guān)鍵詞：混合式步進(jìn)電動機(jī)；驅(qū)動器；牽出特性；電流波形控制
中圖分類號；tm383,6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 文章編號；1001-6848(2000)03-0007-03
l 引 言
牽出矩頻特性是步進(jìn)電動機(jī)最基本和重要的運行特性，提高牽出轉(zhuǎn)矩，拓寬運行頻域，一直是研究和追求的主要目標(biāo)之一。文獻(xiàn)[1]曾介紹了一種簡單實用的方法，可以使半步方式運行的二相混合式步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)，在可控頻段內(nèi)的牽出轉(zhuǎn)矩值有所提高，實例數(shù)據(jù)為百分之10～18。超出某一臨界的頻率，fcp> fo時，電流控制不起作用，實際上已成為一個恒電壓的驅(qū)動系統(tǒng)，牽出轉(zhuǎn)矩與繞組電流的變化相對應(yīng)，隨頻率的升高而下降。本文介紹的方法，是在fcp>fo時采取電流補償，使得牽出轉(zhuǎn)矩仍不下降，相當(dāng)于提高了可控頻段的領(lǐng)域，增大了該電動機(jī)系統(tǒng)的可用功率。
2電流補償?shù)脑?/b>
近代混合式步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)，都是采用電流波形控制技術(shù)對相繞組的電流進(jìn)行控制，其原理框圖如圖1所示。
電流取樣電路將繞組中電流訊號變換為電壓訊號，與參考電流（指令電流）訊號對應(yīng)的電壓訊號在比較器中進(jìn)行比較，一旦繞組中電流超過參考電流，電流控制器便輸出斬波關(guān)斷訊號，使得繞組電流跟 蹤參考電流變化。
以二相電動機(jī)半步方式為例，給定的參考電流波形如圖2a所示，它是一個正弦階梯波，這大體上就是相繞組電流在可控頻段內(nèi)的波形，隨著fcp增大，繞組電流的基本電磁周期縮短，電流基波分量的頻率增高，繞組阻抗增大，旋轉(zhuǎn)電壓的頻率和幅值也相應(yīng)增大，使得繞組內(nèi)電流值下降，fcp超過某一臨界值（fo）時，繞組電流可能達(dá)到的值開始小于i，電流控制器在第3個控制脈沖周期內(nèi)便不再輸出斬波關(guān)斷訊號，所以fo也稱為全導(dǎo)通頻率。fe。>fo稱為不可控頻段，相繞組電流的幅值下降，如圖2b所示，圖中斜線部分表示電流減少的部分。斜線部分的面積隨著fcp增高而加大，相應(yīng)地牽出轉(zhuǎn)矩便下降。
圖2b表示出第3個控制脈沖周期內(nèi)電流不可控的情況，其他控制脈沖周期內(nèi)電流仍是受控的，這些受控電流的值仍小于繞組電流可能達(dá)到的值。可以看出，如果改變電流波形，改為方波，即都按峰值電流來控制，則繞組電流將按幅值zp的方波跟蹤，如圖2c所示，與圖2b的繞組電流波形相比增大了圖2c中的斜線部分。相應(yīng)的電功機(jī)的牽出轉(zhuǎn)矩也會有所提高，使得牽出轉(zhuǎn)矩的下降段向更高一些的頻域推移，這就是電流補償?shù)脑怼?/div>
電動機(jī)的參考電流波形是根據(jù)要求的步距角和合理的步進(jìn)運行來確定的，在單步運行和低頻運行時需要遵守。在頻率甚高時，步進(jìn)電動機(jī)實際上處在同步電動機(jī)運行狀態(tài)，主要是電動機(jī)的轉(zhuǎn)速跟蹤cp脈沖訊號，這只要求繞組電流的基本電磁周期不改變就能達(dá)到，詳細(xì)的電流波形影響不大，這便是上述的電流補償方法可以實施的基礎(chǔ)。
3實驗示例
被試電動機(jī)是珠海運控電機(jī)有限公司生產(chǎn)的86bh250c1(4)和86bh250c1(8)型電動機(jī)，括號內(nèi)的數(shù)字代表額定相電流。電動機(jī)的外形如圖3所示，它和原來86bh250b型電動機(jī)的外形尺寸相近，但是轉(zhuǎn)矩有較大提高，與原來86bh250c型電動機(jī)相比，繞組電感小得多，更適合于要求高速運行的場合。保持轉(zhuǎn)矩特性如圖4所示。
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