三相混合式步进电机及驱动器电流细分驱动

 三相混合式步进电机一般把三相绕组连接成星形或者三角形,按照电路基本定理,三相电流之和为零。所以通常只需产生两相绕组的给定信号,第三相绕组的给定信号可由其它两相求得。同样,只需要对相应两相绕组的实际电流进行采样,第三相绕组的实际电流可根据式求得。即IU+IV+IW=0。

三相混合式多细分步进电机驱动器,系统采用电流跟踪和脉宽调制技术,使电机的相电流为相位相差120°的正弦波,功率驱动电路采用六只MOS管。

因为三相混合式步进电机比二相步进电机有更好的低速平稳性及输出力矩,所以三相混合式步进电机比二相步进电机有更好应用前景。传统的三相混合式步进电机控制方法都是以硬件比较器完成。

由日本山社电机供应的混合式三相步进电机采用永磁硅钢片及日本NSK原装轴承制造,低碳环护,力矩,与其他品牌步进电机相比具有定位精度高,输出力矩高,响应频率高,运行噪音低,动态特性好等特点及优势。

三相混合式步进电机的工作原理十分类似于交流永磁同步伺服电机。其转子上所用永磁磁铁同样是具有高磁密特性的稀土永磁材料,所以在转子上产生的感应电流对转子磁场的影响可忽略不计。

在结构上,它相当于一种多极对数的交流永磁同步电机。由于输入是三相正弦电流,因此产生的空间磁场呈圆形分布,而且可以用永磁式同步电机的结构分析三相混合式步进电机的转矩特性。为便于分析,可做如下假设:

a.电机定子三相绕组完全对称;

b.磁饱和、涡流及铁心损耗忽略不计;

c.激磁电流无动态响应过程。

步进电机的运行性能与它的驱动器有密切的联系,可以通过驱动技术的改进来克服步进电机的缺点。相对于其他的驱动方式,细分驱动方式不仅可以减小步进电机的步距角,提高分辨率,而且可以减少或消除低频振动,使电机运行更加平稳均匀。总体来说,细分驱动的控制效果最好。

因常用低端步进电机伺服系统没有编码器反馈,所以随着电机速度的升高其内部控制电流相应减小,从而造成丢步现象。所以在速度和精度要求不高的领域,其应用非常广泛。

驱动器的主回路采用交-直-交电压型逆变器形式,由整流滤波电路、三相逆变器以及步进电机等组成。整流滤波电路构成直流电压源,完成220V、 50Hz交流电源到直流电源的变换。逆变器实现从直流电到变频变压交流电的转换,为三相混合式步进电机的定子绕组提供要求的交流电流。驱动器采用两只电阻检测步进电机相电流的瞬时值。

功率驱动电路的驱动方法说明其适应性很强,基本上可以适应所有的三相混合式步进电机。特别对三相绕组星形接法,低频时运行平稳,无振荡,有效地抑制了振荡、噪声。另外,驱动器内部设计多种保护电路,使整个步进电机驱动器的可靠性大大提高。
                                         


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关键词:步进电机

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