步進(jìn)電機(jī)有源抑制驅(qū)動(dòng)器分析(1)
元增民
（中國(guó)人民解放軍軍需工業(yè)學(xué)院，河北邢臺(tái) 054035）
摘要：對(duì)步進(jìn)電機(jī)有源抑制驅(qū)動(dòng)器工作原理進(jìn)行了分析和運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，同樣1臺(tái)步進(jìn)電機(jī)配用有源抑制驅(qū)動(dòng)器可以達(dá)到更高的轉(zhuǎn)速，節(jié)省更多的電機(jī)，說(shuō)明有源抑制驅(qū)動(dòng)器是目前步進(jìn)電機(jī)若干種驅(qū)動(dòng)器中綜合性能****的一種，
關(guān)鍵詞：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)}有源抑制驅(qū)動(dòng)器，高速節(jié)能
中圖分類號(hào)：tm383.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：b 文章編號(hào)：1001-6848(2000)01-0046-03
1 歲步進(jìn)電機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)器的要求
步進(jìn)電機(jī)是依靠定子、轉(zhuǎn)子磁極間的電磁吸力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩而轉(zhuǎn)動(dòng)的，起初轉(zhuǎn)動(dòng)是一步一步很分明的，達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后就變成連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)了，三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理如圖1所示，有了對(duì)均布的定子磁極，每對(duì)磁極之間夾角等于60度，相應(yīng)有a、b、c三相繞組，轉(zhuǎn)子無(wú)繞組，有2對(duì)磁極，每對(duì)磁極之間夾角等于90度。圖示的原理性步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)通屯相由相a變?yōu)橄郻時(shí)，轉(zhuǎn)子即逆鐘向轉(zhuǎn)過(guò)300角，定子通電相由相b變?yōu)橄郼，轉(zhuǎn)子又可逆鐘向轉(zhuǎn)過(guò)300角。定子通電相如此照a—b—c—a順序變換，轉(zhuǎn)子就可一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)定子通電相變換速度達(dá)到一定值時(shí)，轉(zhuǎn)子就由一步一步的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)渡到連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。定子通電相變換速度超過(guò)某一極限值，由于電機(jī)繞組電感的影響，通電相電流來(lái)不及上升，斷電相電流也來(lái)不及泄放，加上轉(zhuǎn)子和負(fù)載機(jī)械慣性的影響，轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)就跟不上定子通電相的電磁轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子就不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)，造成丟步甚至停步不前。
實(shí)際的步進(jìn)電機(jī)的步距角等于1度左右，所以要達(dá)到每分鐘數(shù)百轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，定子通電相變換速度為數(shù)千赫。這就必須使用電子開(kāi)關(guān)來(lái)控制定子各相的通電。這種電子開(kāi)關(guān)過(guò)去常用大功率三極管，目前越來(lái)越多地使用vmos管。
對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的要求：
a．通電相的電流盡快上升
當(dāng)步進(jìn)電機(jī)定子繞組電感一定時(shí)，就應(yīng)當(dāng)采用較高的電源電壓。
b．?dāng)嚯娤嗟碾娏骷皶r(shí)泄放
斷電相的電流要產(chǎn)生與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的轉(zhuǎn)矩，因此必須及時(shí)泄放掉。這是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵。
c．電子開(kāi)關(guān)承受的反壓要盡可能低。
2有源抑制驅(qū)動(dòng)器分析
圖2是步進(jìn)電機(jī)有漂抑制驅(qū)動(dòng)器工作原理。步進(jìn)電機(jī)定子各相繞組等效于電感l(wèi)與電阻r的串聯(lián)，圖中l(wèi)為繞組電感，r為繞組內(nèi)阻與外串電阻之和，無(wú)外串電阻時(shí)尺代表繞組內(nèi)阻。2個(gè)功率步 vmos管作電子開(kāi)關(guān)，2個(gè)二極管作續(xù)流和阻尼用。欲使相a通電，應(yīng)使控制相a繞組的上下2個(gè)vmos管同時(shí)接通，直流電源+e即給相a繞組通電，充電電流方向在繞組中自左至右，如圖中實(shí)線箭頭所示。步進(jìn)電機(jī)走一步后欲使相a斷電，應(yīng)同時(shí)關(guān)斷2個(gè)電子開(kāi)關(guān)。2個(gè)電子開(kāi)關(guān)同時(shí)關(guān)斷后繞組產(chǎn)生的反電勢(shì)方向?yàn)樽筘?fù)右正。此反電勢(shì)量值上升到電源電壓e加上2個(gè)二極管的正向壓降時(shí)，就使2個(gè)二極管導(dǎo)通，繞組中已有電流即通過(guò)2個(gè)二極管反送回直流電源+e，如圖2中虛線箭頭所示。
2.1有源抑制驅(qū)動(dòng)器的充放電
2.1.1充電過(guò)程
設(shè)某相2個(gè)電子開(kāi)關(guān)同時(shí)接通，階躍電壓e加到繞組上，設(shè)繞組中電流為；，忽略電子開(kāi)關(guān)內(nèi)阻，充電微分方程為：
變換為：
從中可解得充電電流i與時(shí)間≠的關(guān)系為：
這即是串聯(lián)回路的充電過(guò)程，見(jiàn)圖3。
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