步進電機有源抑制驅(qū)動器分析(1)
元增民
（中國人民解放軍軍需工業(yè)學(xué)院，河北邢臺 054035）
摘要：對步進電機有源抑制驅(qū)動器工作原理進行了分析和運行實驗，結(jié)果表明，同樣1臺步進電機配用有源抑制驅(qū)動器可以達到更高的轉(zhuǎn)速，節(jié)省更多的電機，說明有源抑制驅(qū)動器是目前步進電機若干種驅(qū)動器中綜合性能****的一種，
關(guān)鍵詞：步進電動機}有源抑制驅(qū)動器，高速節(jié)能
中圖分類號：tm383.6 文獻標(biāo)識碼：b 文章編號：1001-6848(2000)01-0046-03
1 歲步進電機對驅(qū)動器的要求
步進電機是依靠定子、轉(zhuǎn)子磁極間的電磁吸力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩而轉(zhuǎn)動的，起初轉(zhuǎn)動是一步一步很分明的，達到一定轉(zhuǎn)速后就變成連續(xù)轉(zhuǎn)動了，三相反應(yīng)式步進電機工作原理如圖1所示，有了對均布的定子磁極，每對磁極之間夾角等于60度，相應(yīng)有a、b、c三相繞組，轉(zhuǎn)子無繞組，有2對磁極，每對磁極之間夾角等于90度。圖示的原理性步進電機，當(dāng)通屯相由相a變?yōu)橄郻時，轉(zhuǎn)子即逆鐘向轉(zhuǎn)過300角，定子通電相由相b變?yōu)橄郼，轉(zhuǎn)子又可逆鐘向轉(zhuǎn)過300角。定子通電相如此照a—b—c—a順序變換，轉(zhuǎn)子就可一步一步地轉(zhuǎn)動。當(dāng)定子通電相變換速度達到一定值時，轉(zhuǎn)子就由一步一步的間歇轉(zhuǎn)動過渡到連續(xù)轉(zhuǎn)動。定子通電相變換速度超過某一極限值，由于電機繞組電感的影響，通電相電流來不及上升，斷電相電流也來不及泄放，加上轉(zhuǎn)子和負(fù)載機械慣性的影響，轉(zhuǎn)子的機械轉(zhuǎn)動就跟不上定子通電相的電磁轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子就不能正常轉(zhuǎn)動，造成丟步甚至停步不前。
實際的步進電機的步距角等于1度左右，所以要達到每分鐘數(shù)百轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，定子通電相變換速度為數(shù)千赫。這就必須使用電子開關(guān)來控制定子各相的通電。這種電子開關(guān)過去常用大功率三極管，目前越來越多地使用vmos管。
對步進電機驅(qū)動電路的要求：
a．通電相的電流盡快上升
當(dāng)步進電機定子繞組電感一定時，就應(yīng)當(dāng)采用較高的電源電壓。
b．?dāng)嚯娤嗟碾娏骷皶r泄放
斷電相的電流要產(chǎn)生與電機轉(zhuǎn)動方向相反的轉(zhuǎn)矩，因此必須及時泄放掉。這是步進電機驅(qū)動電路設(shè)計的一個關(guān)鍵。
c．電子開關(guān)承受的反壓要盡可能低。
2有源抑制驅(qū)動器分析
圖2是步進電機有漂抑制驅(qū)動器工作原理。步進電機定子各相繞組等效于電感l(wèi)與電阻r的串聯(lián)，圖中l(wèi)為繞組電感，r為繞組內(nèi)阻與外串電阻之和，無外串電阻時尺代表繞組內(nèi)阻。2個功率步 vmos管作電子開關(guān)，2個二極管作續(xù)流和阻尼用。欲使相a通電，應(yīng)使控制相a繞組的上下2個vmos管同時接通，直流電源+e即給相a繞組通電，充電電流方向在繞組中自左至右，如圖中實線箭頭所示。步進電機走一步后欲使相a斷電，應(yīng)同時關(guān)斷2個電子開關(guān)。2個電子開關(guān)同時關(guān)斷后繞組產(chǎn)生的反電勢方向為左負(fù)右正。此反電勢量值上升到電源電壓e加上2個二極管的正向壓降時，就使2個二極管導(dǎo)通，繞組中已有電流即通過2個二極管反送回直流電源+e，如圖2中虛線箭頭所示。
2.1有源抑制驅(qū)動器的充放電
2.1.1充電過程
設(shè)某相2個電子開關(guān)同時接通，階躍電壓e加到繞組上，設(shè)繞組中電流為；，忽略電子開關(guān)內(nèi)阻，充電微分方程為：
變換為：
從中可解得充電電流i與時間≠的關(guān)系為：
這即是串聯(lián)回路的充電過程，見圖3。
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