步进电机的单脉冲控制、双脉冲控制、开环控制和闭环控制
,理想的功率驱动器应使通过绕组的电流脉冲尽量接近矩形波。但由于步进电动机绕组有很大的电感,要做到这一点是有困难的。
常见的步进电动机驱动电路有二种:
图4.6 步进电机驱动电路
(1)单电压驱动电路
这种电路采用单一电源供电,结构简单,成本低,但电流波形差,效率低,输出力矩小,主要用于对速度要求不高的小型步进电动机的驱动,图6-19所示步进电动机的一相绕组驱动电路(每相绕组的电路相同)。
当环形分配器的脉冲输入信号 为低电平(逻辑0,约1V)时,虽然VT1、管都导通,但只要适当选择的阻值,使《0(约为-1V),那么管就处于截止状态,该相绕组断电。当输入信号 为高电平3.6V(逻辑1)时。》0(约为0.7V),管饱和导通,该相绕组通电。
(2)双电压驱动电路 又称高低压驱动电路,采用高压和低压两个电源供电。在步进电动机绕组刚接通时,通过高压电源供电,以加快电流上升速度,延迟一段时间后,切换到低压电源供电。这种电路使电流波形、输出转矩及运行频率等都有较大改善。
当环形分配器的脉冲输入信号为高电平时(要求该相绕组通电),二极管的基极都有信号电压输入,使均导通。于是在高压电源作用下(这时二极管两端承受的是反向电压,处于截止状态,可使低压电源不对绕组作用)绕组电流迅速上升,电流前沿很陡。当电流达到或稍微超过额定稳态电流时,利用定时电路或电流检测器等措施切断基极上的信号电压,于是截止,但此时仍然是导通的,因此绕组电流即转而由低压电源经过二极管供给。当环形分配器输出端的电压为低电平时(要求绕组断电),基极上的信号电压消失,于是截止,绕组中的电流经二极管及电阻向高压电源放电,电流便迅速下降。采用这种高低压切换型电源,电动机绕组上不需要串联电阻或者只需要串联一个很小的电阻(为平衡各相的电流),所以电源的功耗比较小。由于这种供压方式使电流波形得到很大改善,所以步进电动机的转矩一频率特性好,启动和运行频率得到很大的提高。
步进电机的闭环控制
同开环控制系统相比,闭环控制具有一系列优点。在反馈控制系统中,不管出于什么原因(外部扰动或系统内部变化),只要被控制量偏离规定值,就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此,它具有抑制干扰的能力,对元件特性变化不敏感,并能改善系统的响应特性。但反馈回路的引入增加了系统的复杂性,而且增益选择不当时会引起系统的不稳定。为提高控制精度,在扰动变量可以测量时,也常同时采用按扰动的控制(即前馈控制)作为反馈控制的补充而构成复合控制系统。
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