步進電機驅動電源的結構及原理
文章出處:漢德保(HDB MOTOR)電機 人氣:5715發表時間:2020-11-13
步進電機的驅動電源與步進電機是-個相互聯系的整體,步進電機的性能是由電機和驅動電源共同確定的,因此步進電機的驅動電源在步進電機中占有相當重要的位置。
(1)對驅動電源的基本要求
步進電機的驅動電源應滿足下述要求。
①驅動電源的相數、通電方式、電壓和電流都應滿足步進電機的控制要求。
②驅動電源要滿足啟動頻率和運行頻率的要求。
③能在較寬的頻率范圍內實現對步進電機的控制。
④能最大限度地抑制步進電機的振蕩。
⑤工作可靠,對工業現場的各種干擾有較強的抑制作用。
⑥成本低、效率高,安裝和維護方便。
(2)驅動電源的分類
步進電機的驅動電源有多種形式,相應的分類方法也很多。若按配套的步進電機容量大小來分,有功率步進電機驅動電源和伺服步進電機驅動電源兩類。
按電源輸出脈沖的極性來分,有單向脈沖和正、負雙極性脈沖電源兩種,后者是作為永磁步進電機或感應子式永磁步進電機的驅動電源。
按供出電脈沖的功率元件來分,有晶體管驅動電源、高頻晶閘管驅動電源和可關斷晶閘管驅動電源等。
按脈沖供電方式來分,有單電壓型電源:高、低壓切換型電源:電流控制的高、低壓切換型電源和細分電路電源等。
步進電機驅動電源一般由脈沖信號發生電路、脈沖分配電路和功率放大電路等構成,其原理框圖如圖1-28所示。
(1)脈沖發生器(又稱變頻信號源)
脈沖發生器可以產生頻率從幾赫茲到幾十千赫茲可連續變化的脈沖信號,脈沖信號發生電路的作用是將產生的基準頻率信號供給脈沖分配電路。脈沖信號發生器可以采用多種線路來設計,一般采用以下兩種:多諧振蕩器和單結晶體管構成的弛張振蕩器。它們都是通過調節電阻R和電容C的大小來改變電容充放電的時間常數,以達到改變脈沖信號頻率的目的。
(2)脈沖分配器
脈沖分配器(也稱環形分配器)是一個數字邏輯單元,它接收一個單相的脈沖信號,根據運行指令把脈沖信號按一定的邏輯關系分配到每一相脈沖放大器 上,使步進電機按選定的運行方式工作,實現正、反轉控制和定位。脈沖分配器可以由雙穩態觸發器和門電路組成,也可由可編程邏輯器件組成。由于脈沖分配器輸出的電流只有幾毫安,所以必須進行功率放大,由功率放大器來驅動步進電機。
(3)功率放大器(驅動器)
功率放大器的作用是進行脈沖功率的放大。因為從脈沖分配器輸出的電流很小,.般是毫安級,而步進電機工作時需要的電流較大,一般從幾安到幾十安。因此需要進行功率放大,功率放大器的種類很多,分類方法也很多。不同類型的功率放大器對步進電機性能的影響也各不相同。通常根據對步進電機運行性能的要求選擇合適的功率放大器。功率放大器一般是步進電機每相繞組一個單元電路。
(1)對驅動電源的基本要求
步進電機的驅動電源應滿足下述要求。
①驅動電源的相數、通電方式、電壓和電流都應滿足步進電機的控制要求。
②驅動電源要滿足啟動頻率和運行頻率的要求。
③能在較寬的頻率范圍內實現對步進電機的控制。
④能最大限度地抑制步進電機的振蕩。
⑤工作可靠,對工業現場的各種干擾有較強的抑制作用。
⑥成本低、效率高,安裝和維護方便。
(2)驅動電源的分類
步進電機的驅動電源有多種形式,相應的分類方法也很多。若按配套的步進電機容量大小來分,有功率步進電機驅動電源和伺服步進電機驅動電源兩類。
按電源輸出脈沖的極性來分,有單向脈沖和正、負雙極性脈沖電源兩種,后者是作為永磁步進電機或感應子式永磁步進電機的驅動電源。
按供出電脈沖的功率元件來分,有晶體管驅動電源、高頻晶閘管驅動電源和可關斷晶閘管驅動電源等。
按脈沖供電方式來分,有單電壓型電源:高、低壓切換型電源:電流控制的高、低壓切換型電源和細分電路電源等。
步進電機驅動電源一般由脈沖信號發生電路、脈沖分配電路和功率放大電路等構成,其原理框圖如圖1-28所示。
(1)脈沖發生器(又稱變頻信號源)
脈沖發生器可以產生頻率從幾赫茲到幾十千赫茲可連續變化的脈沖信號,脈沖信號發生電路的作用是將產生的基準頻率信號供給脈沖分配電路。脈沖信號發生器可以采用多種線路來設計,一般采用以下兩種:多諧振蕩器和單結晶體管構成的弛張振蕩器。它們都是通過調節電阻R和電容C的大小來改變電容充放電的時間常數,以達到改變脈沖信號頻率的目的。
(2)脈沖分配器
脈沖分配器(也稱環形分配器)是一個數字邏輯單元,它接收一個單相的脈沖信號,根據運行指令把脈沖信號按一定的邏輯關系分配到每一相脈沖放大器 上,使步進電機按選定的運行方式工作,實現正、反轉控制和定位。脈沖分配器可以由雙穩態觸發器和門電路組成,也可由可編程邏輯器件組成。由于脈沖分配器輸出的電流只有幾毫安,所以必須進行功率放大,由功率放大器來驅動步進電機。
(3)功率放大器(驅動器)
功率放大器的作用是進行脈沖功率的放大。因為從脈沖分配器輸出的電流很小,.般是毫安級,而步進電機工作時需要的電流較大,一般從幾安到幾十安。因此需要進行功率放大,功率放大器的種類很多,分類方法也很多。不同類型的功率放大器對步進電機性能的影響也各不相同。通常根據對步進電機運行性能的要求選擇合適的功率放大器。功率放大器一般是步進電機每相繞組一個單元電路。
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