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1、关于步进电机驱动与控制第一页，本课件共有23页以反应式为例说明步进电机的结构和原理以反应式为例说明步进电机的结构和原理通常按励磁方式分为三大类：通常按励磁方式分为三大类：1 1）反应式反应式反应式反应式：转子无绕组，定转子开小齿、步距小。应：转子无绕组，定转子开小齿、步距小。应用最广。用最广。2 2 2 2）永磁式永磁式永磁式永磁式：转子的极数：转子的极数=每相定子极数，不开小齿，步距每相定子极数，不开小齿，步距每相定子极数，不开小齿，步距每相定子极数，不开小齿，步距角较大，力矩较大。角较大，力矩较大。角较大，力矩较大。角较大，力矩较大。3 3 3 3）感应子式感应子式感应子式感应子式(混合式
2、混合式)：开小齿，混合反应式与永磁式优点：开小齿，混合反应式与永磁式优点：开小齿，混合反应式与永磁式优点：开小齿，混合反应式与永磁式优点：转矩大、动态性能好、步距角小。转矩大、动态性能好、步距角小。转矩大、动态性能好、步距角小。转矩大、动态性能好、步距角小。步进电机的种类步进电机的种类：第二页，本课件共有23页 下面以反应式步进电机为例说明步进电机的下面以反应式步进电机为例说明步进电机的结构和工作原理。结构和工作原理。三相反应式步进电动机的原理结构图三相反应式步进电动机的原理结构图三相反应式步进电动机的原理结构图三相反应式步进电动机的原理结构图如下：如下：ABCIAIBIC 定子内圆周定子内圆
3、周均匀分布着六个均匀分布着六个磁极，磁极上有磁极，磁极上有励磁绕组，每两励磁绕组，每两个相对的绕组组个相对的绕组组成一相。采用成一相。采用Y连连接，转子有四个齿。接，转子有四个齿。定子定子转子转子第三页，本课件共有23页1.1.1.1.工作原理工作原理工作原理工作原理 由于磁力线总是要通过磁阻最小的路径闭合，因由于磁力线总是要通过磁阻最小的路径闭合，因此会在磁力线扭曲时产生切向力，而形成磁阻转矩，此会在磁力线扭曲时产生切向力，而形成磁阻转矩，使转子转动。使转子转动。现以现以A B C A的通电顺序，使三相绕组的通电顺序，使三相绕组 轮流通入直流电流，观察转子的运动情况。轮流通入直流电流，观察转
4、子的运动情况。BCIAIBIC第四页，本课件共有23页1.1.1.1.三相单三拍三相单三拍三相单三拍三相单三拍CABBCA3412 A相绕组通电，相绕组通电，B、C相相不通电。气隙产生以不通电。气隙产生以A-AA-A为轴线的为轴线的磁场，而磁力线总是力图从磁阻磁场，而磁力线总是力图从磁阻最小的路径通过，故电动机转子最小的路径通过，故电动机转子受到一个反应转矩，在此转矩的受到一个反应转矩，在此转矩的作用下，转子必然转到左图所示作用下，转子必然转到左图所示位置：位置：1、3齿与齿与A、A极对齐。极对齐。“三相三相三相三相”指三相步进电机；指三相步进电机；指三相步进电机；指三相步进电机；“单单单单”
5、指每次只能一相绕指每次只能一相绕指每次只能一相绕指每次只能一相绕组通电；组通电；组通电；组通电；“三拍三拍三拍三拍”指通电三次完成一个通电循环。指通电三次完成一个通电循环。指通电三次完成一个通电循环。指通电三次完成一个通电循环。第五页，本课件共有23页CABBCA3412 同理，同理，B相通电时，转子会转过相通电时，转子会转过30 角，角，2、4齿和齿和B、B 磁极轴线对齐；当磁极轴线对齐；当C相通电时，转子相通电时，转子再转过再转过30 角，角，1、3齿和齿和C、C磁极轴线对齐。磁极轴线对齐。1C342CABBA第六页，本课件共有23页 这种工作方式下，三个绕组依次通电一次为一个循这种工作方
6、式下，三个绕组依次通电一次为一个循环周期，一个循环周期包括三个工作脉冲，所以称为三环周期，一个循环周期包括三个工作脉冲，所以称为三相单三拍工作方式。相单三拍工作方式。按按AB C A 的顺序给三相绕组轮流的顺序给三相绕组轮流通电，转子便一步一步转动起来。每一拍转过通电，转子便一步一步转动起来。每一拍转过30(步距步距角角)，每个通电循环周期，每个通电循环周期(3拍拍)磁场在空间旋转了磁场在空间旋转了360而转子而转子转过转过90(一个齿距角一个齿距角)。2.三相六拍三相六拍三相六拍三相六拍 按按AAB B BC C CA的顺序给三相绕的顺序给三相绕组轮流通电。组轮流通电。这种方式可以获得更精确
7、的控制特性。这种方式可以获得更精确的控制特性。第七页，本课件共有23页CABBCA3412CABBCA3412 A相通电，相通电，转子转子1 1、3 3齿与齿与A、A 对齐。对齐。A、B相同时通电，相同时通电，A、A 磁极拉住磁极拉住1、3齿，齿，B、B 磁极拉住磁极拉住2、4齿，转子转齿，转子转过过15，到达左图所示位置。到达左图所示位置。第八页，本课件共有23页CABBCA3412 B B 相通电，相通电，转子转子2、4齿与齿与B、B 对齐对齐,又转又转过过15。3412CABBCA B、C相同时通电，相同时通电，C、C 磁极拉住磁极拉住1、3齿，齿，B、B 磁极拉住磁极拉住2、4齿，转子
8、再转齿，转子再转过过15。第九页，本课件共有23页 三相反应式步进电动机的一个通电循环周三相反应式步进电动机的一个通电循环周期如下：期如下：AAB B BC C CA，每个循每个循环周期分为六拍。每拍转子转过环周期分为六拍。每拍转子转过15（步距角），（步距角），一一个通电循环周期个通电循环周期(6拍拍)转子转过转子转过90 (齿距角齿距角)。与单三拍相比，六拍驱动方式的步进角更与单三拍相比，六拍驱动方式的步进角更小，更适用于需要精确定位的控制系统中。小，更适用于需要精确定位的控制系统中。3.3.三相双三拍三相双三拍三相双三拍三相双三拍 按按AB BC CA的顺序给三相绕组轮流通的顺序给三相绕
9、组轮流通电。每拍有两相绕组同时通电电。每拍有两相绕组同时通电。第十页，本课件共有23页步进电机通过一个电脉冲转子转过的角度步进电机通过一个电脉冲转子转过的角度,称为称为步距角步距角步距角步距角。N:一个周期的运行拍数一个周期的运行拍数,即即通电状态通电状态循环一周需要改变的次数循环一周需要改变的次数Zr：转子齿数：转子齿数如：如：Zr=40,N=3 时时 步距角步距角拍数：拍数：N=kmk=1 1 单拍制单拍制2 2 双拍制双拍制m:m:相数相数第十一页，本课件共有23页驱动控制器构成第十二页，本课件共有23页不同频率时绕组电流波形频率较低时频率较高时第十三页，本课件共有23页单电压放大电路最
10、理想的电流波形就是矩形波。电路时间常数：=L/(Ra+r)第十四页，本课件共有23页高低电压驱动第十五页，本课件共有23页恒流斩波驱动原理图与电流波形Uf是步进电机控制脉冲。第十六页，本课件共有23页四细分驱动第十七页，本课件共有23页细分时合成磁势第十八页，本课件共有23页细分驱动电路第十九页，本课件共有23页环形分配器软环形分配器第二十页，本课件共有23页硬件环形分配器CH250CH250引脚定义CL和EN端均可作为脉冲的输入端。当脉冲由CL端输入时，EN端必须接1，脉冲上升沿有效。当脉冲由EN端输入时，CL端必须接0，脉冲下降沿有效。第二十一页，本课件共有23页CH250接法三相双三拍正反转三相六拍正反转第二十二页，本课件共有23页感感谢谢大大家家观观看看第二十三页，本课件共有23页