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步進電機如何實現(xiàn)細分控制

步進電機由于受到自身制造工藝的限制,如步距角的大小由轉子齒數(shù)和運行拍數(shù)決定,但轉子齒數(shù)和運行拍數(shù)是有限的,因此步進電機的步距角一般較大并且是固定的,步進的分辨率低、缺乏靈活性、在低頻運行時振動,噪音比其他微電機都高,使物理裝置容易疲勞或損壞。這些缺點使步進電機只能應用在一些要求較低的場合,對要求較高的場合,只能采取閉環(huán)控制,增加了系統(tǒng)的復雜性,這些缺點嚴重限制了步進電機作為優(yōu)良的開環(huán)控制組件的有效利用。細分驅(qū)動技術在一定程度上有效地克服了這些缺點。

步進電機細分驅(qū)動技術是年代中期發(fā)展起來的一種可以顯著改善步進電機綜合使用性能的驅(qū)動技術。年美國學者、首次在美國增量運動控制系統(tǒng)及器件年會上提出步進電機步距角細分的控制方法。在其后的二十多年里,步進電機細分驅(qū)動得到了很大的發(fā)展。逐步發(fā)展到上世紀九十年代完全成熟的。我國對細分驅(qū)動技術的研究,起步時間與國外相差無幾。

在九十年代中期的到了較大的發(fā)展。主要應用在工業(yè)、航天、機器人、精密測量等領域,如跟蹤衛(wèi)星用光電經(jīng)緯儀、軍用儀器、通訊和雷達等設備,細分驅(qū)動技術的廣泛應用,使得電機的相數(shù)不受步距角的限制,為產(chǎn)品設計帶來了方便。目前在步進電機的細分驅(qū)動技術上,采用斬波恒流驅(qū)動,儀脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動、電流矢量恒幅均勻旋轉驅(qū)動控制止,,幾大大提高步進電機運行運轉精度,使步進電機在中、小功率應用領域向高速且精密化的方向發(fā)展。

最初,對步進電機相電流的控制是由硬件來實現(xiàn)的,通常采用兩種方法，采用多路功率開關電流供電,在繞組上進行電流疊加,這種方法使功率管損耗少,但由于路數(shù)多,所以器件多,體積大。

先對脈沖信號疊加,再經(jīng)功率管線性放大,獲得階梯形電流,優(yōu)點是所用器件少,但功率管功耗大,系統(tǒng)功率低,如果管子工作在非線性區(qū)會引起失真、由于本身不可克服的缺點,因此目前已很少采用這兩類方法。