细分步进驱动有时也被称为微动驱动,最近已统一为细分步进驱动。
细分步进驱动是将全步进驱动时的步距角各相的电流以阶梯状n步逐渐增加,使吸引转子的力慢慢改变,每次转子在该力的平衡点静止,全步距角作n个细分,可使转子运行效果光滑,因此,在低速运转时,此法可认为是降低振动的有效手段之一。
图5.12表示两相式步进电机的4细分微步进的各柏电流波形的概念图,各相电流值的峰值相等,相位偏差90。。此电流的大小并非必须均等增加,通常其平均曲线会变成正弦波。
改变此电流值的手段与图5.4所示电路图的恒电流斩波器部分相同,预先控制输出电路,确定电流波形。图5.12所示为供给2相式步进电机细分电流,图5.13为转子细分步进的情况。
图5.1 3中,l为图5.12的A相电流峰值时的状态;2为A相电流由l段的峰值电流减少变成3/4阶段的电流,同时B相的电流从零开始增加到1/4的峰值电流的过程;3为A相电流由峰值电流下降到l/2峰值,B相的电流上升到峰值的1/2,两电流相等的状态;4为A相电流由继续下降成l/4峰值,B相电流上升到3/4峰值的状态;5为A相电流由峰值时电流减少变成零,B相的电流增加变成峰值时状态。定子的各相激磁电流大小与相对应转子步进情况如图5.12所示。
此时,简化图.A相B相的节距θ0作步距角,转予每次电流各变化一次,每步进θo/4,即已知步距角的四分之一。一般使用这种细分方法,可以使电流波形能够接近正弦波。此处增加细分步级的细分量.电流能近似正弦波,旋转转矩也能得到正弦波变化。
2相步进电机的交链磁通与电流模型如图5.14所示。
电流以角速度ω表示,A相比B相超前(π/2),电流公式如下所示设A相转矩为Ta,B相转矩为TR,2相微步进驱动叫的合成转矩为即T2为含ω的项消去,δ取一定值,能得到近似正弦波的转矩。式(5.8)表示图3.1以及图3.5的转矩,如增加负载,δ也增加,至π/2时为其****值。
以上细分步进驱动方式是降低振动极为有效的手段。此时,****磁铁所产生的磁通分布假定为正弦波。HB型步进电机的转子在幽轴方向分离成两个磁通,并且磁极上有很多的齿,容易产生高次谐波,凶此,除式(b.8)所示的值外,还含有其他频率成分的磁场。
如上所述的细分步进驱动,降低振动的要点如下:
(1)细分步进越是在低速运行时效果越好。2相步距角0.9。(定子主极数1 6)的步进电机转速约150rpm以上,其减少振动量的效果就不明显。如输入脉冲频率太快,对细分步进波形来说,由于不能得到希望的电流波形.会使电机跟踪精度变差。
(2)细分步进的细分数与降低振动效果:理论上细分数越多,降低振动的效果越明显,但实际到8细分时效果变化并不大。例如8细分与16细分以上不会有效果的差别(即没有什么效果变化)。图5 15表示曲相HB型1 6主极的0.9。步进电机细分数与速度波动的图像;图5.16表不改变细分数与转子速度变化情况,电机同样为两相HB型1 6主极的0.9。步进电机。两者皆为2相激磁,1 2相激磁,4细分时没有看到大的差别。
由图5.16可以看出,转数在l5Orpm以下时,步距角为0.9 的电机虽然激磁方式发生变化,但速度变化差别不大。图5.17表示三相HB型步距角3.75。时的全步距角,2细分、4细分、8细分时的电流波形和电机转动角的波形。可以看出,电流波形8细分时接近正弦波。细分步进的细分数是决定驱动电路的复杂程度和成本的原冈之一,应该根据使用目的和转速来合理选用不同的驱动电路。(3)细分的角度虽然能定位,但其精度不高,因此定位控制Ⅱ口一用细分的2相或1相导通方式来定位。(4)相同情况下,细分步进时的各步(step)暂态特性因包含1相激磁或2相激磁等工作状态,故过渡过程并不一样。此种情况如图5.18所示。
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