电机控制4---步进电机模型及控制(1)
一、步进电机模型
1.步进电机分类
广义上可将步进电机分为机械式、电磁式、组合式。
按结构特点电磁式步进电机可分为:反应式(VR)、永磁式(PM)、混合式(HB)
按相数可分为:单相、两相、多相
2.步进电机的基本原理
电机将电能转换成机械能，步进电机将电脉冲转换成特定的旋转运动。每个脉冲所产生的运动是精确的，并可重复，这就是为什么步进电机在定位应用中如此有效的原因。
图2显示了一个两相电机的典型的步进顺序。在第一步中，两相定子中的A相被通电，因异性相吸，其磁场将转子固定在图示位置。当A相被关闭、B相被通电时，转子顺时针旋转90°。在第三步中，B相关闭、A相被通电，但极性与第一步相反，这促使转子再次旋转90°。在第四步中，A相关闭、B相通电，极性与第2步相反。重复该顺序促使转子按90°的步距角顺时针旋转。
图2中显示的步进顺序称为"单相通电"步进。更常用的步进方法是"双相通电"，即电机的两相一直通电。但是，一次只能转换一相的极性，见图3所示。两相步进时，转子与定子两相之间的轴线处对直。由于两相一直通电，本方法比"单相通电"步进多提供了41.1%的力矩，但输入功率为2倍。
此外，电机 也可以转换相位之间插入一个关闭状态而走"半步"。这将步进电机的整个步距角一分为二。这种方式称为半步步进。
下面为步进图片
3.步距角
(1)
式中： Zr--转子齿数；
M1----运行拍数，通常等于定子相数或相数的整数倍，即m1=km；
M--定子相数；
K--电机驱动方式。
步距角的大小由电机自身参数m、Zr和电机驱动方式k决定，受电机制造工艺的限制，靠增加m和Zr来减小步距角受到一定限制，此时必须通过增大k来获得更小的步距角。当步进电机工作于整步时，k=1当步进电机工作于半步工作方式时，k=2;为了获得更大的k,就必须采用细分控制方法。
上述为步进电机基本模型，在此基础之上还可以做出更复杂的电机模型。具体可以参考专业的电机学书籍。
4.两个关于步进电机的公式
- 电动机运转量［°］ ＝ 步级角［°／ｓｔｅｐ］ × 脉冲数
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