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步进电机闭环控制系统

文章出处:汉德保(HDB)电机 人气:305发表时间:2022-05-06

步进电机闭环控制系统,步进电机基本上以开环电路驱动,用于位置控制。换句话说,步进电机以外的电机尤其是高精度的步进电机之外并没有做开环控制定位的,而用开环电路驱动的电机只有步进电机。例如无刷电机,首先为切换相,需要测出转子位置,需要含位置传感器的位置闭环电路。而且如果按一定速度驱动,需测出转子的速度,此为速度闭环电路;如果想定位控制,需要含有转子位置信号的编码器等传感器的闭环电路。与开环驱动的步进电机相比较,含传感器的闭环电路成本较高。因此,步进电机被称为速度控制或位置控制的低成本驱动系统。

步进电机的开环电路驱动在高速转动时,有失步、振动(噪声)以及高速运行困难等问题。为了弥补这些缺点,步进电机安装角度传感器,形成闭环控制,用以检测并避免失步。步进电机的闭环控制方式大致分为两种:

 

使激磁磁通与电流的相位关系保持一致,使其产生能带动负载转矩的电磁转矩,这种控制电机电流的方式与无刷直流电机控制方式相同,称为无刷驱动方式或电流闭环控制方法。

 

电机电流保持一定,控制激磁磁通与电流相位角的方式,称为功率角闭环控制方法。功率角为转子磁极与定子激磁相(或认为是同步电机的定子旋转磁场轴线也可以)相互吸引所成的相位角。此功率角在低速时或轻载时较小,高速时或高负载时较大。引用前文开环控制的原理部分中的下图所示,“杠A”相吸引转子磁极,其次“杠B”相激磁时的角度有π/2,转子磁极位于“杠A”相前缘(图中转子的S极位于A相的左侧)时,使磁极“杠B”相开始激磁。


步进电机各电角度的静态转矩

 

为什么?因为高速时,受线圈电感的影响,使A相电流的关断时间延长,B相电流上升时间也延长,因此,产生最大转矩加速的角度,其值随速度变快而变大。

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