步進電動機電流型驅動的單管和雙管控制方式
程 智1，王宗培2
(1．珠海運控電機有限公司，廣東珠海519001，2．哈爾濱工業大學，黑龍江哈爾濱15 0001)
摘要：對混合式步進電動機電流型驅動中的單管控制方式和雙管控制方式加以分析比較，指出了兩者的應用原則，實際對比證實了文中的分析。
關鍵詞：電流型驅動i單管控制l雙管控制
中圖分類號；tm301.2 文獻標識碼：a 文章編號：1001-6848(2000)02-0015-03
1 引 言
對混合式步進電動機的驅動控制主要體現為對其轉矩矢量的控制，而繞組電流直接與轉矩相關，因此可以說混合式步進電動機的驅動技術主要是電流的控制技術。電流型控制以其可靠性快速響應特性而獲得廣泛的應用，在步進電動機驅動領域，電流型驅動的步進電動機系統也已成為當今的主流。全h橋型主電路能方便地實現電流的雙極性控制，因此電流型的混合式步進電動機系統中廣泛采用了這種電路結構。這種電路結構在電流型控制的斬波關斷期間有兩種控制續流方式，即單管控制方式（僅關斷開通對角線的上柝臂或下橋臂）和雙管控制方式（同時關斷開通對角線上的上、下橋臂）。本文對這兩種續流方式加以分析，指出應用原則，實例驗證了文中的分析。
2單管控制方式和雙管控制方式
電流型驅動的（二相）混合式步進電動機系統結構及工作原理詳見文[1]。為便于敘述，這里把有關電流回路示于圖1。ml、m2、m3、m4為主功率開關，dl、d2、d3、d4為與之相關聯（可以為外加的亦可為功率管體內復合）的續流二極管。l、r、越則分別表示相繞組的電感、電阻及旋轉電壓。圖中回路示開關ml、m4開通，電源y加到繞組上的通路；回路①則由續流二極管d2、d3、繞組支路l、r、及電源v構成，表示當回路⑨中電流超過設定電流值時，ml、m4關斷，繞組徑d2、d3向電源y回饋能量，發生續流；回路②由d2、m4及繞組支路l、r、u構成，表示當回路③中電流超過設定值時，僅ml關斷，繞組經d2、m4續流。
容易得出回路①、②的回路方程分別為：
由式(1)、(2)知，當考慮續流期間電流的交化規律時，需要考慮的因素有：電機自身的參數l、r、旋轉電勢系數點。（與相關）、續流方式、運行頻率fm功放級電壓y及斬波頻率fpwm等。上述因素的不同組合決定了續流期間電流變化的規律，而不同的電流變化頻率直接影響著系統的運行特性，主要是運行平穩性、效率、可靠性等。下面簡述各因素對續流期間電流變化的影響：
(1)繞組電感己電阻r對續流的影響
當假定其它因素不變時，式(1)、(2)為一階微分方程，其解的形式為：
易知這是一種指數衰減變化規律，l越大，r越小，電流衰減越慢，反之，電流衰減速度越快。
(2)續流方式對續流的影響
當不考慮其它因素時，比較式(4)和(5)可看出雙管控制方式續流的100小于單管控制方式時，則由式(3)知雙管控制方式續流的電流衰減更快。因此，也有將雙管控制方式稱為快續流方式，而將單管控制方式稱為慢續流方式的。
(3)運行頻率fcp對續流的影響
運行頻率fcp主要影響旋轉電勢大小。一般隨運行頻率升高，旋轉電勢幅值增大，但是由于步進電機低頻運行時呈不連續的步進運行狀態。因此其旋轉電勢波形較為復雜。但是從其包絡上看，仍是正弦分布。在空載時旋轉電勢波形超前于外加電壓或指令電流波形相角，且接近于2。隨著負載增大逐漸減小。旋轉電壓u與外加電壓（指令電流）相位示意圖如圖2所示。
| 
