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步进电机驱动器的五种不同驱动方式利弊分析

浏览次数:        日期:2021-04-14

  近些年来,可以看出我国步进电机驱动器的技术在不断的进步。加上国家相关政策的支撑也让国内各种优秀的技术涌现。不难发现每一种技术的革新都会带来几个以高端技术去引导市场的革命。目前市面上较为常见的驱动方法包括恒电压驱动、高低压驱动、自激式恒电流斩波驱动、电流比较斩波驱动、潜进式驱动等五种。下面申力电机小编就这五种驱动方法的利弊进行详细分析。

  1、恒电压驱动 单电压驱动是指在电机绕组工作过程中,只用一个方向电压对绕组供电,多个绕组交替提供电压。该方式是一种比较老的驱动方式,现在基本不用了。 优点:电路简单,元件少、控制也简单,实现起来比较简单 缺点:必须提供足够大的电流的三极管来进行开关处理,步进电机运转速度比较低,电机震动比较大,发热大。由于已经不再使用,所以不多描述。

  

  2、高低压驱动 由于恒电压驱动存在以上诸多缺点,技术的进一步发展,研发出新的高低压驱动来改善恒电压驱动的部分缺点,高低压驱动的原理是,在电机运动到整步的时候使用高压控制,在运动到半步的时候使用低压控制,停止时也是使用低压来控制。 优点:高低压控制在一点程度上改善了震动和噪音,第一次提出细分控制步进电机的概念,同时也提出了停止时电流减半的工作模式。 缺点:电路相对恒电压驱动复杂,对三极管高频特性要求提高,电机低速仍然震动比较大,发热仍然比较大,现在基本上不使用这种驱动模式。

  3、自激式恒电流斩波驱动 自激式恒电流斩波驱动的工作原理是通过硬件设计当电流达到某个设定值的时候通过硬件将其电流关闭,然后转为另一个绕组通电,另一个绕组通电的电流到某个固定的电流的时候,又能通过硬件将其关闭,如此反复,推进步进电机运转。 优点:噪音大大减小,转速一定程度上提高了,性能比前两种有一定的提高。 缺点:对电路设计要求比较高,对电路抗干扰要求比较高,容易引起高频,烧坏驱动元件,对元件性能要求比较高。

  4、电流比较斩波驱动(目前市场上主要采用的技术) 电流比较斩波驱动是把步进电机绕组电流值转化为一定比例的电压,与D/A转换器输出的预设值进行比较,比较结果来控制功率管的开关,从而达到控制绕组相电流的目的。 优点:使运动控制模拟正弦波的特点,大大提高性能,运动速度和噪音都比较小,可以使用比较高的细分,是当前流行的控制方法。 缺点:电路比较复杂,对电路中的干扰难以控制和理论要求相吻合,容易产生抖动,在控制形成正弦波的波峰和波谷,容易导致高频干扰,进而导致驱动元件发热或者由于频率过高而老化,这也是很多驱动器使用1年多的时候容易出现红灯保护的主要原因。

  5、潜进式驱动 这是一种全新的运动控制技术,该技术是在当前电流比较斩波驱动技术的前提下,克服其中的缺点而创新的一种全新的驱动方法。其核心技术是在电流比较斩波驱动的前提下增加了驱动元件发热和高频抑制保护技术。

  优点:兼有电流比较斩波驱动的优点外,发热特别小,使用寿命较长。 缺点:全新技术,价格比较高,目前每种步进电机和驱动器匹配要求相对比较严格。

  步进电机型号选择的方法及注意事项

  步进电机型号选择的方法:

  1、判断需多大力矩:静扭矩是选择步进电机的主要参数之一。负载大时,需采用大力矩电机。力矩指标大时,电机外形也大。

  2、判断电机运转速度:转速要求高时,应选相电流较大、电感较小的电机,以增加功率输入。且在选择驱动器时采用较高供电电压。

  3、选择电机的安装规格:如57、86、110等,主要与力矩要求有关。

  4、确定定位精度和振动方面的要求情况:判断是否需细分,需多少细分。

  5、根据电机的电流、细分和供电电压选择驱动器。

  选用步进电机的注意事项:

  1、一般应选用力矩比实际需要大百分之五十到百分之百的步进电机,因为步进电机不能过负载运行,即便是瞬间过载都可能造成失步、停转或不规则原地来回作动。

  2、上位控制器输入的脉冲电流必须够大(一般要》;10ma),以确保光电耦合器稳定导通,否则会导致步进电机失步;如果输入脉冲频率过高,会因个别脉冲接收不到,导致步进电机失步。

  3、启动频率不应太高,应在启动程序中设置加速过程,即从规定的启动频率开始,加速到设定频率,否则就可能不稳定,甚至处于惰态。

  4、电机如果未固定好,造成强烈共振,也会导致步进电机失步。

  5、应了解步进电机的固有弱点:输入脉冲频率过高,易导致丢步;输入脉冲频率过低,易出现共振;转速偏高时扭矩降低明显。

  6、应了解最新型步进电机的性能,必要时选用采用了最新控制技术的高级步进电机系统,高级系统既可以使步进电机在高速状态下减少共振,还能运用减少步进电机反电动势的技术,增加电机在高速状态下的扭矩。

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