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步进电机多级细分驱动方法研究

 2014-09-02 09:56:38 浏览量:3

   步进电机作为电磁机械装置,其进给的分辨率取决于细分驱动技术。采用软件细分驱动方式,由于编程的灵活性、通用性,使得步进细分驱动的成本低、效率高,要修改方案也易办到。同时,还可解决步进电机在低速时易出现的低频振动和运行中的噪声等。但单一的软件细分驱动在精度与速度兼顾上会有矛盾,细分的步数越多,精度越高,但步进电机的转动速度却降低;要提高转动速度,细分的步数就得减少。为此,设计了多级细分驱动系统,通过不同的细分档位设定,实现不同步数的细分,同时保证了不同的转动速度。

  1 细分驱动原理

  步进电机控制中已蕴含了细分的机理。如三相步进电机按A→B→C……的顺序轮流通电,步进电机为整步工作。而按A→AC→C→CB→B→BA→A……的顺序通电,则步进电机为半步工作。以A→B为例,若将各相电流看作是向量,则从整步到半步的变换,就是在IA与IB之间插入过渡向量IAB,因为电流向量的合成方向决定了步进电机合成磁势的方向,而合成磁势的转动角度本身就是步进电机的步进角度。显然,I AB的插入改变了合成磁势的转动大小,使得步进电机的步进角度由θb变为0.5 θb,从而也就实现了2步细分。由此可见,步进电机的细分原理就是通过等角度有规律的插入电流合成向量,从而减小合成磁势转动角度,达到步进电机细分控制的目的。

  如图1所示,在三相步进电机的A相与B相之间插入合成向量AB,则实现了2步细分。要再实现4步细分,只需在A与AB之间插入3个向量I1、I2、I3,使得合成磁势的转动角度θ1=θ2=θ3=θ4,就实现了4步细分。但4步细分与2步细分是不同的,由于I1、I2、I3 3个向量的插入是对电流向量IB的分解,故控制脉冲已变成了阶梯波。细分程度越高,阶梯波越复杂。

  图1 步进细分原理

  在三相步进电机整步工作时,实现2步细分合成磁势转动过程为IA→IAB→IB;实现4步细分转动过程为IA→I2→IAB……;而实现8步细分则转动过程为IA→I1→I2→I3→IAB……。可见,选择不同的细分步数,就要插入不同的电流合成向量。

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