步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)
步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng),步進(jìn)電機(jī)基本上以開(kāi)環(huán)電路驅(qū)動(dòng),用于位置控制。換句話說(shuō),步進(jìn)電機(jī)以外的電機(jī)尤其是高精度的步進(jìn)電機(jī)之外并沒(méi)有做開(kāi)環(huán)控制定位的,而用開(kāi)環(huán)電路驅(qū)動(dòng)的電機(jī)只有步進(jìn)電機(jī)。例如無(wú)刷電機(jī),首先為切換相,需要測(cè)出轉(zhuǎn)子位置,需要含位置傳感器的位置閉環(huán)電路。而且如果按一定速度驅(qū)動(dòng),需測(cè)出轉(zhuǎn)子的速度,此為速度閉環(huán)電路;如果想定位控制,需要含有轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的編碼器等傳感器的閉環(huán)電路。與開(kāi)環(huán)驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)相比較,含傳感器的閉環(huán)電路成本較高。因此,步進(jìn)電機(jī)被稱為速度控制或位置控制的低成本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
步進(jìn)電機(jī)的開(kāi)環(huán)電路驅(qū)動(dòng)在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),有失步、振動(dòng)(噪聲)以及高速運(yùn)行困難等問(wèn)題。為了彌補(bǔ)這些缺點(diǎn),步進(jìn)電機(jī)安裝角度傳感器,形成閉環(huán)控制,用以檢測(cè)并避免失步。步進(jìn)電機(jī)的閉環(huán)控制方式大致分為兩種:
使激磁磁通與電流的相位關(guān)系保持一致,使其產(chǎn)生能帶動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的電磁轉(zhuǎn)矩,這種控制電機(jī)電流的方式與無(wú)刷直流電機(jī)控制方式相同,稱為無(wú)刷驅(qū)動(dòng)方式或電流閉環(huán)控制方法。
電機(jī)電流保持一定,控制激磁磁通與電流相位角的方式,稱為功率角閉環(huán)控制方法。功率角為轉(zhuǎn)子磁極與定子激磁相(或認(rèn)為是同步電機(jī)的定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軸線也可以)相互吸引所成的相位角。此功率角在低速時(shí)或輕載時(shí)較小,高速時(shí)或高負(fù)載時(shí)較大。引用前文開(kāi)環(huán)控制的原理部分中的下圖所示,“杠A”相吸引轉(zhuǎn)子磁極,其次“杠B”相激磁時(shí)的角度有π/2,轉(zhuǎn)子磁極位于“杠A”相前緣(圖中轉(zhuǎn)子的S極位于A相的左側(cè))時(shí),使磁極“杠B”相開(kāi)始激磁。
步進(jìn)電機(jī)各電角度的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩
為什么?因?yàn)楦咚贂r(shí),受線圈電感的影響,使A相電流的關(guān)斷時(shí)間延長(zhǎng),B相電流上升時(shí)間也延長(zhǎng),因此,產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩加速的角度,其值隨速度變快而變大。
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