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步進電機的開環(huán)電路驅動在高速轉動時。因此,步進電機被稱為速度控制或位置控制的低成本驅動系統(tǒng)。
步進電機基本上以開環(huán)電路驅動,用于位置控制。換句話說,步進電機以外的電機尤其是高精度的步進電機之外并沒有做開環(huán)控制定位的,而用開環(huán)電路驅動的電機只有步進電機。例如無刷電機,首先為切換相,需要測出轉子位置,需要含位置傳感器的位置閉環(huán)電路。而且如果按一定速度驅動,需測出轉子的速度,此為速度閉環(huán)電路:如果想定位控制,需要含有轉子位置信號的編碼器等傳感器的閉環(huán)電路。與開環(huán)驅動的步進電機相比較,含傳感器的閉環(huán)電路成本高。因此,步進電機被稱為速度控制或位置控制的低成本驅動系統(tǒng)。
相對步距角閉環(huán)控制方式,按照步進電機轉子的運動位置(激磁磁通位置)在適當?shù)奈恢媒o各相通激磁電流,有不會受到電流閉環(huán)控制制約的優(yōu)點。但與按照負載的變化增減電流的電流閉環(huán)控制系統(tǒng)不同,它存在輕載時效率低的缺點。因此,低速時用電流閉環(huán)控制,高速時,用步距角閉環(huán)控制,尤其在步進電機靜止時保持激磁電流恒定,可以產生保持力矩,并可以隨時按照動作條件,切換控制方式。
步進電機的開環(huán)電路驅動在高速轉動時,有失步、振動(噪音)以及高速運行困難等問題,為了彌補這些缺點,步進電機安裝角度傳感器,形成閉環(huán)控制,用以檢測并避免失步。步進電機的閉環(huán)控制方式大致分為兩種:
1、使磁極磁通與電流的相位關系保持一致,使其產生能帶動負載轉矩的電磁轉矩,這種控制電機電流的方式與無刷直流電機控制方式相同,稱為無刷驅動方式或電流閉環(huán)控制方式。
2、電機電流保持一定,控制激磁磁通與電流相位角的方式,稱為功率角閉環(huán)控制方法。功率角為轉子磁極與定子激磁相(或認為是同步電機的定子旋轉磁場線也可以)相互吸引所稱的相位角。此功率角在低速時或輕載時較小,高速時或高負載時較大。
電流閉環(huán)控制方法與交流伺服控制方法相同,通過電流控制環(huán)(轉矩控制)適應負載的變化。