常州步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)知識(shí)普及
日期：2013-07-22 11:01:39 瀏覽次數(shù)： 次
常州步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)知識(shí)普及
1、步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)
是一種可以顯著改善步進(jìn)電機(jī)綜合使用性能的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)．從本質(zhì)上講是對(duì)
步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁繞組中電流的控制，使步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的合成磁場為均勻的圓形旋轉(zhuǎn)磁場，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電
機(jī)步距角的細(xì)分．要想實(shí)現(xiàn)步距角均勻細(xì)分控制，必須合理控制電機(jī)繞組中的電流，使步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部合成磁場的幅值恒定，每個(gè)進(jìn)給脈沖所引起的合成磁場的角度變化要均勻。采用附控制步進(jìn)電機(jī)，利用附中的嵌入式EAB，可以構(gòu)成存放電機(jī)各相電流所需的控制波形表．
利用黜設(shè)計(jì)的數(shù)字比較器可以同步產(chǎn)生多路刪電流波形，對(duì)多相步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行靈活控制．若改變
ROM控制波形表的數(shù)據(jù)、增加計(jì)數(shù)器和比較器的位數(shù)，提高計(jì)數(shù)精度，就可以提高PwM波形的細(xì)分精度，對(duì)步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)轉(zhuǎn)角進(jìn)行任意細(xì)分，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)轉(zhuǎn)角的精確控制．用FP(認(rèn)實(shí)現(xiàn)多路刪控制，無須外接D／A
轉(zhuǎn)換器，使外圍控制電路大大簡化，并且能獲得良好的控制效果．采用EDA技術(shù)用硬件描述語言進(jìn)行設(shè)計(jì)的
控制模塊，具有良好的通用性，可以方便地移植到各種FpGA／cPLD上．
2、步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)原理
步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)是靠給步進(jìn)電機(jī)的各相勵(lì)磁繞組輪流通以電流，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部磁場合成方向的變
化來使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的．設(shè)矢量TA/TB/TC/TD為步進(jìn)電機(jī)A、B、C、D四相勵(lì)磁繞組分別通電時(shí)產(chǎn)生的磁場
矢量TAB、TBC、TCD、TDA為步進(jìn)電機(jī)中AB，BC，CD，DA兩相同時(shí)通電產(chǎn)生的合成磁場矢量．當(dāng)給步進(jìn)電機(jī)
的A，B，C，D四相輪流通電時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部磁場從TA一TB一TC一TD，即磁場產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)．一般情況
下，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部磁場變化一周(360°)時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距，因此，步進(jìn)電機(jī)的步距角鉛可
表示為
θB=θM／Nr (1)
其中Nr為步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子齒數(shù)，θM為步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)兩相鄰穩(wěn)定磁場之間的夾角．θM與電機(jī)的相數(shù)(M)和
電機(jī)的運(yùn)行拍數(shù)有關(guān)．當(dāng)電機(jī)以單4拍方式運(yùn)行時(shí)θM =90°；當(dāng)電機(jī)以四相8拍方式運(yùn)行時(shí)，θM =45°．和單
四拍方式相比，θM和θB都減小了一倍，實(shí)現(xiàn)了步距角的二細(xì)分．但是在通常的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)線路中，由于通
過各相繞組的電流是個(gè)開關(guān)量，即繞組中的電流只有零和某一額定值兩種狀態(tài)，相應(yīng)的各相繞組產(chǎn)生的磁
場也是一個(gè)開關(guān)量，只能通過各相的通電組合來減小θM和θB．因此，這樣可達(dá)到的細(xì)分?jǐn)?shù)很有限．以四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例，最多只能實(shí)現(xiàn)二細(xì)分，對(duì)于相數(shù)較多的步進(jìn)電機(jī)可達(dá)到的細(xì)分?jǐn)?shù)稍大一些，但也有限．
因此要使可達(dá)到的細(xì)分?jǐn)?shù)較大，就必須能控制步進(jìn)電機(jī)各相勵(lì)磁繞組中的電流，使其按正弦或階梯上升或
下降，即在零到最大相電流之間能有多個(gè)穩(wěn)定的中間電流狀態(tài)，相應(yīng)的磁場矢量幅值也就存在多個(gè)中間狀
態(tài)，這樣，相鄰兩相或多相的合成磁場的方向也將有多個(gè)穩(wěn)定的中間狀態(tài)．
步進(jìn)電機(jī)步距角細(xì)分是通過改變步進(jìn)電機(jī)相電流的方法來實(shí)現(xiàn)的．通常采用電流矢量恒幅均勻旋轉(zhuǎn)
的細(xì)分方法，即同時(shí)改變兩相電流iA和iB的大小，使電流合成矢量等幅均勻旋轉(zhuǎn)．iA和iB的變化曲線可描述
為
iA=imcosx，
iB=imsinx，
其中，iA,iB分別為A相和B相電流，im為相電流的最大值，x為轉(zhuǎn)動(dòng)角度．
四相步進(jìn)電機(jī)8細(xì)分時(shí)的各相電流是以l／4的步距上升或下降的，在兩相TA,TB中間又插入了7個(gè)穩(wěn)定
的中間狀態(tài)，原來一步所轉(zhuǎn)過的角度θm將由8步完成，實(shí)現(xiàn)了步距角的8細(xì)分．由此可見，步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)
的關(guān)鍵在于細(xì)分步進(jìn)電機(jī)各相勵(lì)磁繞組中的電流．
