43步进电机及其驱动电路
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
直线加减速或者指数加减速。
四、 开环控制步进式伺服系统的工作原理
1.工作台位移量的控制
控制输入脉冲总数
2. 工作台进给速度的控制
控制输入脉冲频率
3. 工作台运动方向的控制
控制输入脉冲信号的循环顺序方向。
作业
１. 什么是点位控制？什么是轮廓控制?点位控制与轮廓控 制在性能要求上有何不同? ２. 画出半闭环进给伺服系统的结构框图。 ３. 速度控制单元在整个进给伺服系统中处于什么地位?为 什么说进给伺服控制是以对速度的控制为前提的? ４.简述脉冲比较式进给伺服系统的基本工作原理? ５.简述数据采样式进给伺服系统的基本工作原理。 ６. 列出7种数控机床上常用位置检测元器件，并对其中两 种的用途加以简要介绍。 ７. 数控机床伺服系统对位置检测元器件的主要要求是什么? ８. 简述莫尔条纹测量位移的工作原理。 ９．交流伺服电动机（三相交流永磁式电动机）有哪些变频 控制方式？
4.细分驱动
在实际应用中，为了进一步提高进给运动的分辨率，在不 改变步进电机结构的前提下，要求对步距角进一步细分。为了 达到这一目的，可将绕组电流以阶梯波的方式输入，这时，电 流分成多少个阶梯，则转子就以同样的步数转过一个步距角。 这样将一个步距角细分成若干步的驱动方法称为细分驱动电路。
5.自动升降速原理
永磁式步进电动机(PM)结构
分为定子和转子两部分
工作原理：
按电磁感应的原理进行工 作的。当定子绕组按顺序轮 流通电时，三对磁极就依次 产生磁场，每次仅对转子的 某一对齿产生电磁引力，将 其吸引过来，而使转子一步 步转动。
图4-4 三相反应式步进电机结构
来自百度文库 工作过程
A相
B相
图4-5 步进电机工作原理
C相
三相单三拍得电时序图
A→B→C→A 或 A→C→B→A
1. 三相单三拍：转子每次转动30o。缺点：1）容易失步；2） 易在平衡位置发生振荡.通电顺序：
A→B→C→A 或 A→C→B→A
2.三相双三拍：每次有二相绕组通电，转子转动300，且切换 时总保持一相绕组通电，工作比较稳定。
AB→BC→CA→AB 或AC→CB→BA→AC
3.三相六拍：转子每次转动150，比三相三拍控制方式步距角 小一半，因而精度更高，且转换过程中始终保证有一个绕组通 电，工作稳定，因此这种方式被大量采用。
A→AB→B→BC→C→CA→A 或 A→AC→C→CB→B→BA→A
“单”——每次只有一相绕组通电； “双”——每次有两相绕组通电； “拍”——一个通电循环内通电次数（即从一种通电状态转 到另一种通电状态）。
2.高低电压驱动电路
这种电路的特点是高压充 电，低压维持。步进电机 的绕组每次通电时，首先 接通高压，以保证电流以 较快的速度上升；然后改 由低压供电，维持绕组中 的电流为额定值。
3.斩波驱动驱动
输入信号为低电平时，V截止，电 机绕组中无电流通过。输入信号为 高电平时，V导通，绕组中电流迅 速上升；上升到预定值时，R反馈通 过斩波电路使V截止，绕组中电流 迅速下降；下降到预定值以下，R反 馈通过斩波电路使V导通，绕组电 流又上升。反复进行，形成一个在 预定值上下波动的电流波形，近似 恒流。功耗小，效率高，运行特性 好。
M
用于描述步进电机连续稳定运行时 输出转矩与连续运行频率之间的关系。 动态转矩随连续运行频率的上升而下 降
f 图6-8 矩频特性
三 步进电机驱动电路
驱动控制电路由环形分配器和功率放大器组成。
控制器
驱动电路
环形分配器
功率放大器
步进电动机
辅助电路
1.环形分配器
Qn1 JnQn KnQn
图4-9 三相六拍环形分配器
2. 静态矩角特性
静态转矩： 矩角特性：
图4-6 静态矩角特性
3.启动频率
空载时，步进电机由静止状态突然起动，并进入不失步 的正常运行的最高频率，称为启动频率或突跳频率。
4.连续运行频率
步进电机起动后，其运行速度能根据指令脉冲频率连续上 升而不丢步的最高工作频率，称为连续运行频率。
5.矩频特性与动态转矩
二、步进电机的主要性能指标
1.步距角和步距误差
步距角： α=3600/KmZ
K—系数，三相三拍，K＝1； 三相六拍，K＝2。
ｍ－定子相数；Ｚ－转子齿数 同一相数的步进电机可有两种步距角，通常为1.2/0.6、 1.5/0.75、1.8/0.9、3/1.5度等。 步距误差：转子每一步实际转过的角度与理论步距角之差值。 连续走若干步时，上述步距误差的累积值称为步距的累积误 差。
四、 开环控制步进式伺服系统的工作原理
1.工作台位移量的控制
控制输入脉冲总数
2. 工作台进给速度的控制
控制输入脉冲频率
3. 工作台运动方向的控制
控制输入脉冲信号的循环顺序方向。
作业
１. 什么是点位控制？什么是轮廓控制?点位控制与轮廓控 制在性能要求上有何不同? ２. 画出半闭环进给伺服系统的结构框图。 ３. 速度控制单元在整个进给伺服系统中处于什么地位?为 什么说进给伺服控制是以对速度的控制为前提的? ４.简述脉冲比较式进给伺服系统的基本工作原理? ５.简述数据采样式进给伺服系统的基本工作原理。 ６. 列出7种数控机床上常用位置检测元器件，并对其中两 种的用途加以简要介绍。 ７. 数控机床伺服系统对位置检测元器件的主要要求是什么? ８. 简述莫尔条纹测量位移的工作原理。 ９．交流伺服电动机（三相交流永磁式电动机）有哪些变频 控制方式？
4.细分驱动
在实际应用中，为了进一步提高进给运动的分辨率，在不 改变步进电机结构的前提下，要求对步距角进一步细分。为了 达到这一目的，可将绕组电流以阶梯波的方式输入，这时，电 流分成多少个阶梯，则转子就以同样的步数转过一个步距角。 这样将一个步距角细分成若干步的驱动方法称为细分驱动电路。
5.自动升降速原理
永磁式步进电动机(PM)结构
分为定子和转子两部分
工作原理：
按电磁感应的原理进行工 作的。当定子绕组按顺序轮 流通电时，三对磁极就依次 产生磁场，每次仅对转子的 某一对齿产生电磁引力，将 其吸引过来，而使转子一步 步转动。
图4-4 三相反应式步进电机结构
来自百度文库 工作过程
A相
B相
图4-5 步进电机工作原理
C相
三相单三拍得电时序图
A→B→C→A 或 A→C→B→A
1. 三相单三拍：转子每次转动30o。缺点：1）容易失步；2） 易在平衡位置发生振荡.通电顺序：
A→B→C→A 或 A→C→B→A
2.三相双三拍：每次有二相绕组通电，转子转动300，且切换 时总保持一相绕组通电，工作比较稳定。
AB→BC→CA→AB 或AC→CB→BA→AC
3.三相六拍：转子每次转动150，比三相三拍控制方式步距角 小一半，因而精度更高，且转换过程中始终保证有一个绕组通 电，工作稳定，因此这种方式被大量采用。
A→AB→B→BC→C→CA→A 或 A→AC→C→CB→B→BA→A
“单”——每次只有一相绕组通电； “双”——每次有两相绕组通电； “拍”——一个通电循环内通电次数（即从一种通电状态转 到另一种通电状态）。
2.高低电压驱动电路
这种电路的特点是高压充 电，低压维持。步进电机 的绕组每次通电时，首先 接通高压，以保证电流以 较快的速度上升；然后改 由低压供电，维持绕组中 的电流为额定值。
3.斩波驱动驱动
输入信号为低电平时，V截止，电 机绕组中无电流通过。输入信号为 高电平时，V导通，绕组中电流迅 速上升；上升到预定值时，R反馈通 过斩波电路使V截止，绕组中电流 迅速下降；下降到预定值以下，R反 馈通过斩波电路使V导通，绕组电 流又上升。反复进行，形成一个在 预定值上下波动的电流波形，近似 恒流。功耗小，效率高，运行特性 好。
M
用于描述步进电机连续稳定运行时 输出转矩与连续运行频率之间的关系。 动态转矩随连续运行频率的上升而下 降
f 图6-8 矩频特性
三 步进电机驱动电路
驱动控制电路由环形分配器和功率放大器组成。
控制器
驱动电路
环形分配器
功率放大器
步进电动机
辅助电路
1.环形分配器
Qn1 JnQn KnQn
图4-9 三相六拍环形分配器
2. 静态矩角特性
静态转矩： 矩角特性：
图4-6 静态矩角特性
3.启动频率
空载时，步进电机由静止状态突然起动，并进入不失步 的正常运行的最高频率，称为启动频率或突跳频率。
4.连续运行频率
步进电机起动后，其运行速度能根据指令脉冲频率连续上 升而不丢步的最高工作频率，称为连续运行频率。
5.矩频特性与动态转矩
二、步进电机的主要性能指标
1.步距角和步距误差
步距角： α=3600/KmZ
K—系数，三相三拍，K＝1； 三相六拍，K＝2。
ｍ－定子相数；Ｚ－转子齿数 同一相数的步进电机可有两种步距角，通常为1.2/0.6、 1.5/0.75、1.8/0.9、3/1.5度等。 步距误差：转子每一步实际转过的角度与理论步距角之差值。 连续走若干步时，上述步距误差的累积值称为步距的累积误 差。