步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制.ppt

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1、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)原理：步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵原理,將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成線位移或角位移的電機(jī)。每來(lái)一個(gè)電脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，帶動(dòng)機(jī)械移動(dòng)一小段距離。特點(diǎn)：(1)來(lái)一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。(2)控制脈沖頻率，可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。(3)改變脈沖順序，改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向。(4)角位移量或線位移量與電脈沖數(shù)成正比.以反應(yīng)式為例說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理通常按勵(lì)磁方式分為三大類：1）反應(yīng)式：轉(zhuǎn)子無(wú)繞組，定轉(zhuǎn)子開(kāi)小齒、步距小。應(yīng)用最廣。2）永磁式：轉(zhuǎn)子的極數(shù)=每相定子極數(shù)，不開(kāi)小齒，步距角較大，力矩較大。3）感應(yīng)子式(混合式)：開(kāi)小齒，混合反應(yīng)式與永磁式優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)矩大、動(dòng)態(tài)性能好、步距角小。步進(jìn)電

2、機(jī)的種類：下面以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的原理結(jié)構(gòu)圖如下：ABCIAIBIC定子內(nèi)圓周均勻分布著六個(gè)磁極，磁極上有勵(lì)磁繞組，每?jī)蓚€(gè)相對(duì)的繞組組成一相。采用Y連接，轉(zhuǎn)子有四個(gè)齒。定子轉(zhuǎn)子1.工作原理由于磁力線總是要通過(guò)磁阻最小的路徑閉合，因此會(huì)在磁力線扭曲時(shí)產(chǎn)生切向力，而形成磁阻轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)以ABCA的通電順序，使三相繞組輪流通入直流電流，觀察轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)情況。BCIAIBIC1.三相單三拍CA'BB'C'A3412A相繞組通電，B、C相不通電。氣隙產(chǎn)生以A-A為軸線的磁場(chǎng)，而磁力線總是力圖從磁阻最小的路徑通過(guò)，故

3、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子受到一個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)矩，在此轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子必然轉(zhuǎn)到左圖所示位置：1、3齒與A、A′極對(duì)齊。“三相”指三相步進(jìn)電機(jī)；“單”指每次只能一相繞組通電；“三拍”指通電三次完成一個(gè)通電循環(huán)。CA'BB'C'A3412同理，B相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)過(guò)30?角，2、4齒和B、B′磁極軸線對(duì)齊；當(dāng)C相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過(guò)30?角，1、3齒和C′、C磁極軸線對(duì)齊。1C'342CA'BB'A這種工作方式下，三個(gè)繞組依次通電一次為一個(gè)循環(huán)周期，一個(gè)循環(huán)周期包括三個(gè)工作脈沖，所以稱為三相單三拍工作方式。按A?B?C?A?……的順序給三相繞組輪流通電，轉(zhuǎn)子便一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。每一拍轉(zhuǎn)過(guò)

4、30°(步距角)，每個(gè)通電循環(huán)周期(3拍)磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)了360°而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)90°(一個(gè)齒距角)。2.三相六拍按A?AB?B?BC?C?CA的順序給三相繞組輪流通電。這種方式可以獲得更精確的控制特性。CA'BB'C'A3412CA'BB'C'A3412A相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒與A、A'對(duì)齊。A、B相同時(shí)通電，A、A'磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)15?，到達(dá)左圖所示位置。CA'BB'C'A3412B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒與B、B′對(duì)齊,又轉(zhuǎn)過(guò)15?。3412CA'BB'C'AB、C相同時(shí)通電，C'、C磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，

5、轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過(guò)15?。三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的一個(gè)通電循環(huán)周期如下：A?AB?B?BC?C?CA，每個(gè)循環(huán)周期分為六拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)15?（步距角），一個(gè)通電循環(huán)周期(6拍)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)90?(齒距角)。與單三拍相比，六拍驅(qū)動(dòng)方式的步進(jìn)角更小，更適用于需要精確定位的控制系統(tǒng)中。3.三相雙三拍按AB?BC?CA的順序給三相繞組輪流通電。每拍有兩相繞組同時(shí)通電。步進(jìn)電機(jī)通過(guò)一個(gè)電脈沖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度,稱為步距角。N:一個(gè)周期的運(yùn)行拍數(shù),即通電狀態(tài)循環(huán)一周需要改變的次數(shù)Zr：轉(zhuǎn)子齒數(shù)如：Zr=40,N=3時(shí)步距角拍數(shù)：N=kmk=1單拍制2雙拍制m:相數(shù)驅(qū)動(dòng)控制器構(gòu)成不同頻率時(shí)繞

6、組電流波形頻率較低時(shí)頻率較高時(shí)單電壓放大電路最理想的電流波形就是矩形波。電路時(shí)間常數(shù)：τ=L/(Ra+r)高低電壓驅(qū)動(dòng)恒流斬波驅(qū)動(dòng)原理圖與電流波形Uf是步進(jìn)電機(jī)控制脈沖。四細(xì)分驅(qū)動(dòng)細(xì)分時(shí)合成磁勢(shì)細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路環(huán)形分配器——軟環(huán)形分配器硬件環(huán)形分配器——CH250CH250引腳定義CL和EN端均可作為脈沖的輸入端。當(dāng)脈沖由CL端輸入時(shí)，EN端必須接1，脈沖上升沿有效。當(dāng)脈沖由EN端輸入時(shí)，CL端必須接0，脈沖下降沿有效。CH250接法三相雙三拍正反轉(zhuǎn)三相六拍正反轉(zhuǎn)CH250與驅(qū)動(dòng)電路的連接謝謝大家！感謝您的觀看！