步進電機的驅動器技術

步進電動機上個世紀就出現了，它的組成、工作原理和今天的反應式步進電動機沒有什么本質區別，也是依靠氣隙間的磁導變化來產生電磁轉矩。上世紀80 年代以后，由于廉價的微型計算機以多功能的姿態出現，步進電動機的控制方式變得更加靈活多樣。步進電機驅動技術指的是用步進電機驅動器的驅動級來實現對步進電機各相繞組的通電和斷電，同時也是對繞組承受的電壓和電流進行控制的技術。到目前為止，步進電機驅動技術通常分為單電壓驅動、單電壓串電阻驅動、高低壓驅動、斬波恒流驅動、升煩升壓驅動和細分驅動等。單電壓驅動是通過改變電路的時間常數以提高電機的高頻特性。該驅動方式早在六十年代初期國外就已大量使用，它的優點是結構簡單、成本低;缺點是串接電阻器的做法將產生大量的能量損耗，尤其是在高頻工作時更加嚴重，因而它只適用于小功率或對性能指標要求不高的步進電機驅動。單電壓串電阻驅動是在單電壓驅動技術的基礎上為電樞繞組E 路串入電阻，用以改善電路的時間常數以提高電機的高頻特性。它提高了步進電機的高頻響應、減少了電動機的共振，也帶來了損耗大、效率低的缺點。這種驅動方式目前E 要用于小功率或啟動、運行頻率要求不高的場合。高低壓驅動是指不論電動機的工作頻率是多少，在導通相的前沿用高電壓供電來提高電流的上升沿斜率，而在前沿過后采用低電壓來維持繞組的電流，即采用加大繞組電流的注入量以提高出力，而不是通過改善電路的時間常數來使矩頻性能得以提高。但是使用這種驅動方式的電機，其繞絲的電流波形在高壓工作結束和低壓工作開始的銜接處呈凹形，致使電機的輸出力矩有所下降。這種驅動方式目前在實際應用中還比較常見。為了彌補高低壓電路中電流波形的下凹，提高輸出轉矩，七十年代中期研制出斬波電路，該電路由于采用斬波技術，使繞組電流在額定值上下成鋸齒形波動，流過繞組的有效電流相應增加，故電機的輸出轉矩增大，而且不需外接電阻，整個系統的功耗下降，效率較高，因而恒流斬波電路得到了廣泛應用，本文正是應用恒流斬波支術實現了驅動控制。為改善恒流驅動方式的低頻特性，設計一個低速時低電壓驅動，高速時高電壓驅動的電路，使其成為一個由脈沖頻率控制的可變輸出電壓的開關穩壓驅動電源。在低速運行時，電子控制器調節功率開關管的導通角，使線路輸出的平均電壓較低，電動機不會像在恒流斬波驅動下那樣在低速容易出現過沖或共振現象，從而避免產生明顯的振蕩。當運行速度逐漸變快時，平均電壓漸漸提高以提供給繞組足夠的電流。調頻調壓線路性能優于恒電壓和恒電流線路，但實際運行中需要針對不同參數的電機，相應調整其輸出電壓與輸入頻率的特性。細分驅動是指在每次脈沖切換時，不是將繞組的全部電流通入或切除，而是只改變相應繞絲.中電流的一-部分，電動機的合成磁勢也貝旋轉步距角的部分。細分驅動時，繞絲電流不是- 一個方波而是階梯波，額定電流是臺階式的投入或切除。比如: 電流分成n 個臺價，轉子則需要n 次才轉過一個步距角，即n 細分細分驅動最主要的優點是步距角變小，分辨率提高，

且.提高了電機的定位精度、啟動性能和高頻輸出轉知: 其次，減弱或消除了步進電機的低頻振動，降低了步進電機在共振區工作的幾率。可以說細分驅動技術是步進電動機驅動與控制技術的- 一個飛躍。

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