内容发布更新时间 : 2025/11/7 3:38:58星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
重庆理工大学毕业设计 三相步进电机驱动电源软件设计
成本较低。
(2)高精度的定位控制。位移与输入脉冲信号数相对应，步距误差不长期积累，可以组成结构较为简单而又具有一定精度的开环控制系统，也可在要求更高精度时组成闭环控制系统。
(3)高可靠性。不使用电刷，电机本体部件少，电机的寿命主要取决于轴承，寿命较长。
(4)位置及速度控制简便。易于启动、停止、正反转及变速控制，响应性好。 (5)有定位保持力矩。永磁式、混合式步进电机在停止状态下，仍具有励磁保持力矩，故即使不靠机械式的刹车，也能做到停止位置的保持。
(6)中低速时具备高转矩。通常可以在超低速下高转矩稳定运行，可以不经减速器直接驱动负载。
但是，步进电机也有一些缺点
(1)步进电机带惯性负载的能力较差。步进电机离散运动的运行方式决定了其带惯性负载的能力有限，常应用于小惯性负载的位置控制。
(2)存在失步和振荡。步进电机低频运行时，易出现低频振动现象，输出转矩随转速的升高而下降，这些使得步进电机的加减速控制复杂化。
(3)需要专门的驱动电源。步进电机不能直接使用普通的交直流电源驱动，在电机本体选定的情况下，驱动电源的好坏很大程度上影响着整个系统的运行性能。
2.2步进电机驱动电源的基本要求及各种电路形式比较
步进电机的运行性能，如运行频率、输出力矩等，除受电机自身性能的影响外，还直接受驱动电源的制约。步进电机驱动电源应满足以下要求: (1)驱动电源的相数、通电方式、和电压电流都要满足步进电机的要求。 (2)要满足步进电动机起动频率和运行频率的要求。 (3)能最大限度的抑制步进电动机的振荡。 (4)工作可靠抗干扰能力强。
(5)成本低，效率高，安装维护方便。
步进电机的驱动电源技术在发展和成熟的过程中出现过各种各样的驱动电路拓扑结构和驱动方式。根据驱动方式的不同可分为单电压驱动、高低压驱动、
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调频调压驱动·斩波恒流驱动、电流细分驱动等。 1.单电压驱动
所谓单电压驱动，是指在步进电机绕组工作过程中，只用一个方向电压对绕组供电，其原理线路如图2-3所示。三极管导通时，电源电压全部作用在电机绕组上。流经绕组中的电流很快上升，直到达到最大电流。当电机高速运行时，流经绕组的电流还未上升到额定电流就被关断，相应的平均电流减少而导致输出转矩下降。单电压驱动方式的特点有:线路简单、成本低、低频时响应较好。但高频时带载能力迅速下降。虽然它的整体性能较差，所以在实际中应用较少，但是它是最基本最简单的驱动电路。
图2-3单电压驱动方式原理图
2.高低压驱动方式
高低压驱动的思想是，不论电动机工作频率多大，当相绕组导通时，高压功率管和低压功率管同时导通，在导通相的初始阶段加到绕组上的电压为高电压，用来提高电流的前沿上升率，增加绕组电流前端的陡度。而当电流上升到一定值时，高压功率管关闭，只剩下低压功率管继续导通，用低电压供电以维持相电流。高低压驱动的线路原理如图2-4所示。这种方式的特点是功耗较低，高频运行时电机的转矩特性较好，启动和运行频率得到较大的提高。缺点是低频共振现象仍
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然存在，另外由于电机旋转反电势、相间互感等因素的影响，易使电流波形在高压工作结束和低压工作开始的衔接处呈凹形，致使电机的输出力矩有所下降。
图2-4高低压驱动方式原理图 3.调频调压驱动方式
调频调压驱动方式的电路原理如图2-5所示。这种驱动方式下，电机绕组上的电压随着工作频率的变化而变化。即低频时用低压驱动，高频时用高压驱动。与一般驱动电路相比，这种驱动电路增加了一套比较电路和调压电路。调压电路输出的电压高低由比较器的输出控制，比较器的输出又由积分器的输出与锯齿波发生器的比较结果决定。因此，当控制步进电机的频率变化时，积分器的输出和比较器的输出都跟着改变，从而达到改变调压器的目的。输入控制脉冲频率低，绕组所加电压低，电流上升缓慢;输入控制脉冲频率高，绕组所加电压高，电流上升较快。这样既可提高高频输出又能避免低频可能出现的振荡。调频调压驱动基本克服了单电压驱动和高低压驱动的不足，矩频特性较好，能够在较宽的频率范围内运行。但是这种驱动方式线路比较复杂，在实际运行时需要针对不同参数的电机相应地调整电压U2与输入控制脉冲频率的特性。
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图2-5调频调压驱动方式原理图 4.斩波恒流驱动方式
斩波恒流驱动原理如图2-6所示。电路开始工作时，给定电平的高电平使比较器输出高电平，使功率管导通，电流流经电机绕组，在采样电阻上产生一个压降。由于驱动电压较高，电流上升很快，当采样电阻上的压降超过给定电压时，比较器输出低电平，关断高压管TH，之后电流沿着原方向经低压管TL、采样电阻、地线、二极管D:回路续流。电流下降，当采样电阻上的电压小于给定电压时，比较器翻转，输出高电平，打开高压管，电源又向绕组供电，电流又上升。斩波恒流驱动方式存在一些缺点,线路较复杂、低速运行时绕组电流冲击大，使低频产生振荡，运行不平稳，噪声大、定位精度没有提高等。但它的优点也很显著:由于使用了电流反馈，绕组电流可以恒定，且不随电机的转速而变化，从而保很在很大的频率范围内电机都能输出恒定的转矩。
图2-6斩波恒流驱动方式原理图
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