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      步進電機驅動器的五種不同驅動方式利弊分析

      瀏覽次數:        日期:2021-04-14

        近些年來,可以看出我國步進電機驅動器的技術在不斷的進步。加上國家相關政策的支持也讓國內各種優秀的技術涌現。不難發現每一種技術的革新都會帶來幾個以高端技術去引導市場的革命。目前市面上較為常見的驅動方法包括恒電壓驅動、高低壓驅動、自激式恒電流斬波驅動、電流比較斬波驅動、潛進式驅動等五種。下面申力電機小編就這五種驅動方法的利弊進行詳細分析。

        1、恒電壓驅動 單電壓驅動是指在電機繞組工作過程中,只用一個方向電壓對繞組供電,多個繞組交替提供電壓。該方式是一種比較老的驅動方式,現在基本不用了。 優點:電路簡單,元件少、控制也簡單,實現起來比較簡單 缺點:必須提供足夠大的電流的三極管來進行開關處理,步進電機運轉速度比較低,電機震動比較大,發熱大。由于已經不再使用,所以不多描述。

        

        2、高低壓驅動 由于恒電壓驅動存在以上諸多缺點,技術的進一步發展,研發出新的高低壓驅動來改善恒電壓驅動的部分缺點,高低壓驅動的原理是,在電機運動到整步的時候使用高壓控制,在運動到半步的時候使用低壓控制,停止時也是使用低壓來控制。 優點:高低壓控制在一點程度上改善了震動和噪音,第一次提出細分控制步進電機的概念,同時也提出了停止時電流減半的工作模式。 缺點:電路相對恒電壓驅動復雜,對三極管高頻特性要求提高,電機低速仍然震動比較大,發熱仍然比較大,現在基本上不使用這種驅動模式。

        3、自激式恒電流斬波驅動 自激式恒電流斬波驅動的工作原理是通過硬件設計當電流達到某個設定值的時候通過硬件將其電流關閉,然后轉為另一個繞組通電,另一個繞組通電的電流到某個固定的電流的時候,又能通過硬件將其關閉,如此反復,推進步進電機運轉。 優點:噪音大大減小,轉速一定程度上提高了,性能比前兩種有一定的提高。 缺點:對電路設計要求比較高,對電路抗干擾要求比較高,容易引起高頻,燒壞驅動元件,對元件性能要求比較高。

        4、電流比較斬波驅動(目前市場上主要采用的技術) 電流比較斬波驅動是把步進電機繞組電流值轉化為一定比例的電壓,與D/A轉換器輸出的預設值進行比較,比較結果來控制功率管的開關,從而達到控制繞組相電流的目的。 優點:使運動控制模擬正弦波的特點,大大提高性能,運動速度和噪音都比較小,可以使用比較高的細分,是當前流行的控制方法。 缺點:電路比較復雜,對電路中的干擾難以控制和理論要求相吻合,容易產生抖動,在控制形成正弦波的波峰和波谷,容易導致高頻干擾,進而導致驅動元件發熱或者由于頻率過高而老化,這也是很多驅動器使用1年多的時候容易出現紅燈保護的主要原因。

        5、潛進式驅動 這是一種全新的運動控制技術,該技術是在當前電流比較斬波驅動技術的前提下,克服其中的缺點而創新的一種全新的驅動方法。其核心技術是在電流比較斬波驅動的前提下增加了驅動元件發熱和高頻抑制保護技術。

        優點:兼有電流比較斬波驅動的優點外,發熱特別小,使用壽命較長。 缺點:全新技術,價格比較高,目前每種步進電機和驅動器匹配要求相對比較嚴格。

        步進電機型號選擇的方法及注意事項

        步進電機型號選擇的方法:

        1、判斷需多大力矩:靜扭矩是選擇步進電機的主要參數之一。負載大時,需采用大力矩電機。力矩指標大時,電機外形也大。

        2、判斷電機運轉速度:轉速要求高時,應選相電流較大、電感較小的電機,以增加功率輸入。且在選擇驅動器時采用較高供電電壓。

        3、選擇電機的安裝規格:如57、86、110等,主要與力矩要求有關。

        4、確定定位精度和振動方面的要求情況:判斷是否需細分,需多少細分。

        5、根據電機的電流、細分和供電電壓選擇驅動器。

        選用步進電機的注意事項:

        1、一般應選用力矩比實際需要大百分之五十到百分之百的步進電機,因為步進電機不能過負載運行,即便是瞬間過載都可能造成失步、停轉或不規則原地來回作動。

        2、上位控制器輸入的脈沖電流必須夠大(一般要》;10ma),以確保光電耦合器穩定導通,否則會導致步進電機失步;如果輸入脈沖頻率過高,會因個別脈沖接收不到,導致步進電機失步。

        3、啟動頻率不應太高,應在啟動程序中設置加速過程,即從規定的啟動頻率開始,加速到設定頻率,否則就可能不穩定,甚至處于惰態。

        4、電機如果未固定好,造成強烈共振,也會導致步進電機失步。

        5、應了解步進電機的固有弱點:輸入脈沖頻率過高,易導致丟步;輸入脈沖頻率過低,易出現共振;轉速偏高時扭矩降低明顯。

        6、應了解最新型步進電機的性能,必要時選用采用了最新控制技術的高級步進電機系統,高級系統既可以使步進電機在高速狀態下減少共振,還能運用減少步進電機反電動勢的技術,增加電機在高速狀態下的扭矩。

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