混合式步進電動機振蕩特性的實驗研究
王 英(華中理工大學武漢430074)
王宗培（哈爾濱工業(yè)大學）
摘 要 通過實測五相混合式步進電動機的振蕩特性曲線，分析了混合式步進電動機的振蕩特點，指出步進電動機的振蕩按性質可分為兩類：一類是電機的受迫振蕩；另一類是電機的自激振蕩。
敘詞 步進電動機振蕩角速度
1引 言
步進電動機在穩(wěn)態(tài)運行時，由于多種因素的影響，如電機各相磁路不完全對稱和功放電路不完全對稱等，都會導致轉子的瞬時角速度的波動。電機在某些區(qū)段運行時，角速度波動很大，表現為一種振蕩現象，振蕩現象的存在，使得電機噪聲增大，帶負載能力下降，嚴重時甚至失步不能工作。因而，對電機的振蕩特性加以研究是很重要的。
2步進電動機的振蕩特性
步進電動機的運動方程為：
對于理想的電機系統(tǒng)，電機在穩(wěn)態(tài)運行時，電磁轉矩應為一定值。實際的電機系統(tǒng)，由于多種因素的影響，電機的電磁轉矩是波動變化的。多變電磁轉矩的存在，使得電機的實際角速度是波動變化的，即在電機角速度的平均值上疊加了一個波動俞量，即：
當電機以某控制脈沖頻率(f cp)運行時，其角速度有一****值和最小值，如圖1所示。角速度波動的峰峰值為：
上式反映電機角速度的波動。表明電機運行平穩(wěn)，大，表明電機運行不平穩(wěn)，有振蕩。角速度波動的峰峰值與控制脈沖頻率的關系，可以表示
測試過程為，由計算機發(fā)出所需頻率的控制脈沖給步進電動機驅動器，驅動電機在給定的頻率運行。將高精度測速發(fā)電機與步進電動機同軸連接，則它的輸出電壓便如實地反映了步進電動機的瞬時角速度值，輸出電壓經a/d轉換，由微機進行數據處理。
4混合式步進電動機振蕩特性的特點
實測五相混合式步進電動機的振蕩特性，以此分析混合式步進電動機的振蕩特點。測試樣機為一臺90byg5200b型五相混合式步進電動機。電機的基本技術數據為：轉子齒數zr=200，步距角θ=0.09度10. 18度，轉子慣量t=4.1×10-4nm．保持轉矩tk≥5nm，相電流j=3a，空載起動頻率fcp≥6 000脈沖／s，驅動電源為hh-1s3型升頻、升壓五相混合式步進電動機驅動器。電機功放電路為半橋星接驅動，通電方式為4-5相通電，采用所研制的微機測試系統(tǒng)對電機的振蕩特性進行測量，圖3為樣機空載時的實測振蕩特性曲線。
從實測的振蕩特性曲線可以看到，電機有多個振蕩區(qū)段。電機的振蕩在某些區(qū)段表現為諧振現象，如在fw<3k脈沖／s的振蕩區(qū)段；而在fe=4～6. 2k脈沖／s醫(yī)段的振蕩，振蕩的前沿較陡，振蕩強烈，振蕩區(qū)間較寬，具有自激振蕩的特點。這個強烈的振蕩區(qū)段發(fā)生在電機運行的中頻段，所以稱為步進電動機的中頻振蕩或中頻不穩(wěn)定性。從圖3的實測結果可知，混合式步進電動機的低頻振蕩并不嚴重，電機最嚴重的振蕩發(fā)生在電機運行的中頻段。
從圖3可見，電機有多個共振點，若取l=4 500脈 |
