步進電機如何消除力距變化引起的滯后角問題

我們在使用步進電機的時候會出現(xiàn)一種因為力距變化而引起的滯后角問題，這就會涉及到細分驅(qū)動中關(guān)于額定電流的細分。

首先，我們需要在這里簡單解釋一下關(guān)于細分驅(qū)動的概念。細分驅(qū)動是指在每次脈沖切換時，不是將繞組的全部電流通入或切除，而是只改變相應(yīng)繞組中電流的一部分，電機的合成磁勢也只旋轉(zhuǎn)步距角的一部分。細分驅(qū)動時，繞組電流不是一個方波而是階梯波，額定電流是臺階式的投入或切除。比如：電流分成n個臺階，轉(zhuǎn)子則需要n次才轉(zhuǎn)過一個步距角，即n細分。其最主要的優(yōu)點是步距角變小，分辨率提高，且提高了電機的定位精度、啟動性能和高頻輸出轉(zhuǎn)矩;其次，減弱或消除了步進電機的低頻振動，降低了步進電機在共振區(qū)工作的幾率。可以說細分驅(qū)動技術(shù)是步進電機驅(qū)動器與控制技術(shù)的一個飛躍。

通常，我們在使用細分驅(qū)動的方法是改變某一相的電流，并保持另一相電流不變。在O°～45°，Ia保持不變，Ib由O逐級變大;在45°～90°，Ib保持不變，Ia由額定值逐級變?yōu)?。該方法的優(yōu)點是控制較為簡單，在硬件上容易實現(xiàn);但所合成的矢量幅值是不斷變化的，輸出力矩也跟著不斷變化，從而引起滯后角的不斷變化。我們在這個分析中，這就是目前常用的細分方法的缺陷，那么有沒有一種方法讓矢量角度變化時同時保持幅值不變呢?由上面分析可知，只改變單一相電流是不可能的，那么同時改變兩相電流呢?

接下來我們提出一種新的數(shù)學模型形成的驅(qū)動方法。合成矢量幅值保持不變的數(shù)學模型：當Ia=Im·cosx，Ib=Im·sinx時(式中Im為電流額定值，Ia、Ib為實際的相電流，x由細分數(shù)決定)，其合成矢量始終為圓的半徑，即恒力距。即Ia、Ib以某一數(shù)學關(guān)系同時變化，保證變化過程中合成矢量幅值始終不變。基于此，當細分數(shù)很大、微步距角非常小時，滯后角變化的差值已大于所要求細分的微步距角，使得細分實際上失去了意義。而等角度是指合成的力臂每次旋轉(zhuǎn)的角度一樣。額定電流可調(diào)是指可滿足各種系列電機的要求。例如，86系列電機的額定電流為6～8 A，而57系列電機一般不超過6 A，步進電機驅(qū)動器有各種檔位電流可供選擇。細分為對額定電流的細分。

我們可以看出以上的方式能夠?qū)崿F(xiàn)額定電流可調(diào)的等角度恒力矩細分的驅(qū)動方法，它可以消除力由于距不斷變化引起滯后角的問題。這樣就能夠解決了本文在一開始提出的步進電機如何消除力距變化引起的滯后角問題。