步进电机有源抑制驱动器分析(I)

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1、万方数据徽电机2000年第33卷第2期(总第113期)繁疑筠援裹·POPULARIZATION＆RAISING#姆搠№目目雌№№鼬鼬％№№Ⅻ№镕№％糍№目醐嘲月9目№步进电机有源抑制驱动器分祈(2)元增民(中国人民解放军军蒋置溉学院，河北邢台054035)中圉分类号：TM383．6文献标识碣{B3摸他驱动器简要分析3．1墨极管——电阻抑制驱动器a1．1宽放电分析嘲5所示为二极营一电阻抑制驱动嚣。五隽疹遴电机蔡裰绕缀电感，冗为绕组电阻与外串电蔽之狂，五、R每瑟2孛懿￡、最耜围，D势续蠢=较管，r+孽图s二级管一电阻抑制驱动器为续流电阻。图中实线箭头代表通电相上升电流，廉绒箭头

2、代表断电相下降电流。豳5电路的充电方程与式(z)相霹，蔼放电方程凳；滓缸一譬；(15)如鼹逶毫摇上舞电流最夫篷，其值受装(4)决畿。幽式(15)可看出，无论放电时闻t多长，壤沦上放电电流i不可能减到o。定义断电相放电劐电机又走一步时的电流为残余电流，用厶表示。宥源抑制驱韵器带动的步进电机的残余电流i。；o，而=檄管——电隰抑制驱动器带动的步进电机的残余电流为L=f口一8执将式(4)代入到上式化简得：矗一io(1一等)1+i(16)恭翅黢众电瀛i。越小越好，实际上，炎者矗鳃缝对馕意义不夭，美键是残余电流毛与蕞大毫澈瓣岛瓣魄馕嚣摆对残余毫滚基．毂稿日期；1999一lo一2s一5

3、2一文章绾号：lOOl一6848(2000)02--0052--03关于i．与i。的比值可分两种情况讨论。第一种情况，设续流电阻r—o，则斌(16)变为沪加一警)由此作出厶一i。关系图，如隧6中曲线1。第二种情况，设续流电阻r=R，刚姣(16)变为；i,=io(1一=警)2蠢诧{筝遗毛一南关系垂，螽潜6母魏绒2。出图6可觅，歪、R一定，低速辩(帮fo=E／R)，i，一o，随着速度提高，i。减小，厶反褥变太。蘧度达到菜值时，i．就与io非常接近，使步进电机停步不前。加续流电阻r后，在中速时i。确实小科雾了，如如=E／(2R)处，i．一如／4，但达到某一高速值时，“仍然趋近于如

4、．所以加续流电阻虽然可在蔡一中速范围内加快断电相电流的衰减，但不能从根本上解央问题。；g占4Pe匿8残袅电藏^与最大电藩in之荧系用e表示残余电流己与最大电流如的比值，由式(16)可知。￡一(1一孥)1+i凸可见，提高电源电压虽能使ia增火，却也使E变大。或减小R(即用斩波恒流法)也使c变犬，都不是最好的手段．3。1．2断电相电子开关承受反压某相关断后绕组内的电流举会突变，最能在二摄营魏续流电阻麴成鲍酲踌中自由襄壤，如墨5中纛缓鹰示。续痣电疆r上懿主夏下拦懿电援降鸯：r=／rf为赣电耪灌敦电流，代入式(1s)褥：V=lore一警万方数据步进电机有源抑制驱动器分析(2)元增民

5、再代入式(4)得：v=-景m(1-c一氟)e-址f电子开关受反压为，。#一E+y—E+素E(1一f一瓢)c一曼拉由此知步进电机转速越高，电子开关承受反压就越小。电子开关承反压最大值可在上式中令tzo、t。一+。。得到为tf一(1+蠢)E由此看出增加续流电阻将增加电子开关承受的反压值。3．2二极管一稳压管抑制驱动器3．2．1充放电分析十FDZD图7二极管一稳压管抑制驱动器图7是二极管一稳压器抑制驱动器，与图5比较可发现仅用一只稳压二板管取代了续流电阻r。二极管一稳压管抑制驱动器的充电过程与前述两种驱动器相同。设稳压二极管的稳定电压为n，可列出放电微分方程；一?L翥+Rf+n一

6、0即五di十．iRi一一誓这与有源抑制驱动器的放电微分方程式式(3)形式上、实质上完全相同，仅E换成了V．，对步进电机的效果也相同。3．2．2断电相电子开关承受反压如图7所示，当电子开关断开时，线圈自感反势使稳压二极管DI反向击穿，然后使自感电势限制在Dl稳定电压n的基准上，故电子开关承受反压为电源电压E和稳定电子v，之和。P—E+n4有源抑制驱动器与其它驱动器的比较4．1断电相电流的泄放图8是二极管——电阻抑制驱动器和有源抑制驱动器带动的同1台步进电机在不同转速下绕组电流上升与下降过程。由图8可知，有源抑制驱动器带动的步进电机，无论转速多高，断电相电流总能在一步之内泄放掉

7、，通电相与断电相的电流幅度很分明，有利于提高电机转速。相比之下，二极管——电阻抑制驱动器带动的步进电机，断电相残余电流“与通电相最大电流i。大小相差无几，步进电机别说驱动负载，就连自身的转子也带不动。!l壹望三1壹速司T=I月lr=l：0缸12345678t．／to‘濂t／tod_rr曩n雨下i。(曲二极管电阻抑制驱动器(b)有源抑制驱动器图8三相步进电机单三拍通电绕组电流波形将式(15)对时间f微分可得断电相电流下降速度为：ldf．“(R+r)一墨#。‘dtI～—丁一。‘将上式与式(11)对比可知，有源抑制驱动器