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什么时候应该对步进电机使用微步控制?

时间:2019-12-17 13:46


  步进电机的操作相对简单。驱动器向电机发送电流脉冲,每个脉冲使电机前进一步或一转的几分之一。每个电流脉冲的移动量取决于定子和转子的设计。对于永磁步进电机,通常有一个1.8度的全步角(每转200步),而混合式步进电机的全步角则小至0.72度(每转500步)。但是,混合式和永磁式步进电机的设计也可以通过一种称为微步控制的方法来驱动。

  在微步进控制中,驱动器没有传递离散的电流脉冲,而是向电机绕组发送了两个相位相差90度的正弦电压波。正弦波电压使绕组中的电流逐渐增加和减少,从而使电动机运动了整整步的几分之一(因此,称为“微步”)。


  微步控制的好处

  更好的分辨率

  微步控制可以将一个完整的步距分割多达256次,当整个步距角为1.8度时,产生的步进角小至0.007度(每转51,200步)。这样可以大大提高分辨率(电机可以移动的最小增量)。但是随着分辨率的提高,每个增量步的转矩产生会降低,如果增量转矩不足以克服负载和电动机惯性,则会降低电动机的精度。

  

微步进


  

微步进


  微步进(底部)可提高分辨率并减少定位振荡。

  运动平稳

  微步进控制的另一个好处是电机旋转非常平稳。这是因为微步进允许每个电动机绕组中电流的逐渐累积和衰减,与全步运行相比,它提供了更一致的转矩,因此运动更平稳。这在较慢的速度下尤其明显,在该速度下,全步运行会导致明显的制动扭矩。

  

微步进


  通过模拟正弦电压波形,微步进比全步进或半步进提供更平滑的运动。

  减少共振

  当步进电机在其固有频率范围附近或在其固有频率范围内运行时,谐振可能会成为问题。全步或半步模式下传递的能量脉冲会激发共振,尤其是在电机空载或轻载时。通过提供定子磁通的平滑运动,从而使能量更连续地流向转子,微步控制可以减少或实际上消除共振问题。

  


  随着步长的减小(即微步距),激发能(会引起共振)减小。

  尽管与全步或半步运行模式相比,增量扭矩产生减少了,但微步进仍具有许多优势,使其成为许多步进电机应用中有吸引力的控制方法。对于需要精确定位的应用,采用微步控制的步进电机可以提供比伺服驱动系统更简单,成本更低的解决方案。