三相混合式步进电机驱动器B3C的工作原理VIP免费

第1页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共7页三相混合式步进电机驱动器B3C的工作原理关键字：混合式步进电机细分驱动SVPWM根据正弦电流细分驱动的原理，设计出三相混合式细分型步进电机驱动器，系统采用电流跟踪和脉宽调制技术，使电机的相电流为相位相差120°的正弦波，功率驱动电路采用IPM模块(BJ-B3C型步进驱动器)或六只MOS管(BJ-HB3C型步进电机驱动器)。该驱动器解决了传统步进电机低速振动大、有共振区、噪音大等缺点，提高了步距角分辨率和驱动器的可靠性。1、前言步进电机是一种开环伺服运动系统执行元件，以脉冲方式进行控制，输出角位移。与交流伺服电机及直流伺服电机相比，其突出优点就是价格低廉，并且无积累误差。但是，步进电机运行存在许多不足之处，如低频振荡、噪声大、分辨率不高等，又严重制约了步进电机的应用范围。步进电机的运行性能与它的驱动器有密切的联系，可以通过驱动技术的改进来克服步进电机的缺点。相对于其他的驱动方式，细分驱动方式不仅可以减小步进电机的步距角，提高分辨率，而且可以减少或消除低频振动，使电机运行更加平稳均匀。总体来说，细分驱动的控制效果最好。因为常用低端步进电机伺服系统没有编码器反馈，所以随着电机速度的升高其内部控制电流相应减小，从而造成丢步现象。所以在速度和精度要求不高的领域，其应用非常广泛。因为三相混合式步进电机比二相步进电机有更好的低速平稳性及输出力矩，所以三相混合式步进电机比二相步进电机有更好应用前景。传统的三相混合式步进电机控制方法都是以硬件比较器完成，本文主要讲述使用DSP及空间矢量算法SVPWM来实现三相混合式步进电机控制。2、细分原理步进电机的细分控制从本质上讲是通过对步进电机的定子绕组中电流的控制，使步进电机内部的合成磁场按某种要求变化，从而实现步进电机步距角的细分。最佳的细分方式是恒转矩等步距角的细分。一般情况下，合成磁场矢量的幅值决定了电机旋转力矩的大小，相邻两合成磁场矢量的之间的夹角大小决定了步距角的大小。在电机内产生接近均匀的圆形旋转磁场，各相绕组的合成磁场矢量，即各相绕组电流的合成矢量应在空间作幅值恒定的旋转运动，这就需要在各相绕相中通以正弦电流。三相混合式步进电机的工作原理十分类似于交流永磁同步伺服电机。其转子上所用永磁磁铁同样是具有高磁密特性的稀土永磁材料，所以在转子上产生的感应电流对转子磁场的影响可忽略不计。在结构上，它相当于一种多极对数的交流永磁同步电机。由于输入是三相正弦电流，因此产生的空间磁场呈圆形分布，而第2页共7页第1页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共7页且可以用永磁式同步电机的结构模型(图1)分析三相混合式步进电机的转矩特性。为便于分析，可做如下假设：a.电机定子三相绕组完全对称；b.磁饱和、涡流及铁心损耗忽略不计；c.激磁电流无动态响应过程。图1三相永磁同步电机的简单结构模型U、V、W为定子上的3个线圈绕组，3个线圈绕组的轴线成120°。电机单相绕组通电的时候，稳态转矩可以表达为：T=f(i,theta)。其中，i为绕组中通过的电流；theta为电机转子偏离参考点的角度。由于磁饱和效应可以忽略不计，并且转子结构是圆形，其矩角特性为严格的正弦，即：T=k*I*sin（theta），k为转矩常数若理想的电流源以恒幅值为I的三相平衡电流iU、iV、iW供给电机绕组，即：iU=I*sin(wt)iV=I*sin(wt+2*PI/3)iW=I*sin(wt+4*PI/3)则电机各相电流产生的稳态转矩为：TU=k*I*sin(wt)*sin(theta)TV=k*I*sin(wt+2*PI/3)*sin(theta+2*PI/3)TW=k*I*sin(wt+4*PI/3)*sin(theta+4*PI/3)稳态运行时，theta=wt，则三相绕组产生的合成转矩为：T=TU+TV+TW=3/2*k*I*sin(PI/2-wt+theta)=3/2*k*I以上分析表明，对于三相永磁同步电机，当三相绕组输入相差120°的正弦电流时，由于在内部产生第3页共7页第2页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共7页圆形旋转磁场，电机的输出转矩为恒值。因此，将交流伺服控制原理应用到三相混合式步进电机驱动系统中，输入的220V交流，经整流后变为直...