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閉環步進電機的工作原理控制方式及應用優點

瀏覽次數:116       日期:2021-10-28
  閉環步進電機工作原理:
  閉環控制是控制論的一個基本概念。指作為被控的輸出以一定方式返回到作為控制的輸入端,并對輸入端施加控制影響的一種控制關系。步進電動機的閉環控制是采用位置反饋和(或) 速度反饋來確定與轉子位置相適應的相位轉換,可大大改進步進電動機的性能。
 
  在閉環控制的步進電機系統中,或可在具有給定精確度下跟蹤和反饋時,擴大工作速度范圍,或可在給定速度下提高跟蹤和定位精度,或可得到極限速度指標和極限精度指標。
 
  閉環步進電機兩種閉環控制方式:
  1、使激磁磁通與電流的相位關系保持一致,使其產生能帶動負載轉矩的電磁轉矩,這種控制電機電流的方式與無刷直流電機控制方式相同,稱為無刷驅動方式或電流閉環控制方法。
 
  2、電機電流保持一定,控制激磁磁通與電流相位角的方式,稱為功率角閉環控制方法。功率角為轉子磁極與定子激磁相(或認為是同步電機的定子旋轉磁場軸線也可以)相互吸引所成的相位角。此功率角在低速時或輕載時較小,高速時或高負載時較大。引用前文開環控制的原理部分中的下圖所示,“杠A”相吸引轉子磁極,其次“杠B”相激磁時的角度有π/2.轉子磁極位于“杠A”相前緣(圖中轉子的S極位于A相的左側)時,使磁極“杠B”相開始激磁。
 
閉環步進電機
 
  閉環步進電機的優勢:
  a、隨著輸出轉矩的增加,二者的速度均以非線性形式下降,但是,閉環控制提高了矩頻特性。
 
  b、閉環控制下,輸出功率/轉矩曲線得以提高,原因是,閉環下,電機勵磁轉換是以轉子位置信息為基礎的,電流值決定于電機負載,因此,即使在低速度范圍內,電流也能夠充分轉換成轉矩。
 
  C、閉環控制下,效率一轉矩曲線提高。
 
  d、采用閉環控制,可得到比開環控制更高的運行速度,更穩定、更光滑的轉速。
 
  e、利用閉環控制,步進電動機可自動地、有效地被加速和減速。
 
  f、閉環控制相對開環控制在快速性方面提高的定量評價,可借助比較IV步內通過某個路徑間隔的時間得出
 
  g、應用閉環驅動器,效率可增到7.8倍,輸出功率可增到3.3 倍,速度可增到3.6倍。閉環驅動的步進電機的性能在所有方面均優于開環驅動的步進電動機。步進電機閉環驅動具有步進電動機開環驅動和直流無刷伺服電機的優點。因此,在可靠性要求很高的位置控制系統中,閉環控制的步進電動機將獲得廣泛應用。
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