步进电机是由脉冲控制运行的特殊同步电动机,对应每一供电脉冲,都产生一个恒定量的步进运动,可以是角位移或线位移。步进电机可以实现信号变换,是数字控制系统中广泛应用的执行元件。它具有一定的开环控制精度,步距误差不长期积累,易于启动、停止、正反转及变速,与上位机接口简单方便等特点。随着电力电子技术、控制技术以及电机本体的发展,步进电机在办公自动化、产业自动化机器、数控机械等众多领域获得更广泛的应用。
同时步进电机驱动器也得到了很大的发展和改进[2,3,4]。但是目前在产业应用中,多数驱动器体积较大,通用性不强,往往要求外接多路电源,而且本钱不低。为此,本文提出了一种单一电源输进、宽电压、宽电流、低本钱的两相混合式步进电机驱动器设计方案,并通过试验和实际使用验证了其通用性强,控制简单,可靠性高的特性。
恒流斩波控制技术是目前步进电机控制的主流技术,驱动方式采用PWM等方式,使相绕组电流无论在低频或高频段工作时都保持基本恒定。由于电机的电磁转矩只与电机相绕组电流相关,所以恒流斩波控制技术能够保证电机牵出转矩的均匀值基本恒定。同时,电机的高频响应得以进步,共振现象减弱。该两相混合式步进电动机驱动器充分利用了L297的功能,采用恒流斩波驱动控制方法。通过采样电阻反馈相绕组电流值与设定的相绕组电流峰值相比较,产生驱动控制信号,使电源电压工作在开关状态,进而使绕组电流保持在设定值四周波动。由于电源电压并不是一直向绕组供电,而只是一个个窄脉冲,总的输进能量是各脉冲时间的电压与电流乘积的积分,取自电源的能量大幅度下降,降低了发热量,具有较高的效率。兴丰元机电,此公司专业生产和销售步进电机、步进驱动器、伺服电机、伺服驱动器,代理日本多摩川伺服、德科斯(TKS)行星减速机以及运动控制产品。