步進(jìn)電機(jī)基本上以開環(huán)電路驅(qū)動,用于位置控制 。換句話說,步進(jìn)電機(jī)以外的電機(jī)尤其是高精度的步進(jìn)電機(jī)之外并沒有做開環(huán)控制定位的,而用開環(huán)電路驅(qū)動的電機(jī)只有步進(jìn)電機(jī)。
例如無刷電機(jī),首先為切換相,需要測出轉(zhuǎn)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(qū)動,需測出轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子位置信號的編碼器等傳感器的閉環(huán)電路,此為位置閉環(huán)電路。與開環(huán)驅(qū)動的步進(jìn)電機(jī)相比較,含傳感器的閉環(huán)電路成本較高。因此, 步進(jìn)電機(jī)被稱為速度控制或位置控制的低成本驅(qū)動系統(tǒng) 。
開環(huán)/閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn):
步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)電路驅(qū)動在高速轉(zhuǎn)動時,有失步、振動(噪聲)以及高速運(yùn)行困難等問題。為了彌補(bǔ)這些缺點(diǎn),步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)的閉環(huán)控制方式大致分為兩種:
使激磁磁通與電流的相位關(guān)系保持一致,使其產(chǎn)生能帶動負(fù)載轉(zhuǎn)矩的電磁轉(zhuǎn)矩,這種控制電機(jī)電流的方式與無刷直流電機(jī)控制方式相同,稱為無刷驅(qū)動方式或電流閉環(huán)控制方法。
電機(jī)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(zhuǎn)子磁極與定子激磁相(或認(rèn)為是同步電機(jī)的定子旋轉(zhuǎn)磁場軸線也可以)相互吸引所成的相位角。
位置環(huán)控制流程
閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的9大優(yōu)勢:
眾所周知伺服電機(jī)是帶編碼器并依靠編碼器工作,而帶編碼器的閉環(huán)控制步進(jìn)電機(jī)(步進(jìn)伺服電機(jī))兼有步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)兩者優(yōu)點(diǎn)。
1、可頻繁起動/停止
閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動適用于需要頻繁起動/停止的用途。
2、免增益調(diào)整
即使是在皮帶機(jī)構(gòu)、凸輪、鏈條驅(qū)動等負(fù)載發(fā)生變動的情況下,也可不用通過增益調(diào)節(jié),便實(shí)現(xiàn)定位。而伺服電機(jī)中伺服系統(tǒng)的增益對電機(jī)性能有很大影響,而且調(diào)節(jié)伺服增益是很費(fèi)時又費(fèi)力的事情。
3、穩(wěn)態(tài)靜止,無抖動
伺服電機(jī)在停止時候由于依靠編碼器定位需要增益調(diào)節(jié)因此無法做到絕對靜止,而 步進(jìn)伺服電機(jī)定位時無微小振動,通過電機(jī)自身保持力停止 ,因此最適合用于需無振動停止的低剛性機(jī)構(gòu)用途,典型應(yīng)用如光學(xué)領(lǐng)域等。
4、可實(shí)現(xiàn)大慣性負(fù)載的驅(qū)動
比起同等安裝尺寸的伺服電機(jī),步進(jìn)伺服可驅(qū)動更大慣性的負(fù)載。
5、高速
得益于連續(xù)穩(wěn)定可靠的電流控制技術(shù),閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)可運(yùn)行到3000-4000RPM不丟步。
6、高響應(yīng)
與開環(huán)步進(jìn)電機(jī)一樣,閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)與控制指令同步運(yùn)行,因此能夠在短行程、短時間完成精確定位。而通常伺服電機(jī)由于在停止時有位置整定時間不適應(yīng)短行程定位場合。
7、大力矩
與傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)相比,閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)可以在非常寬的速度范圍內(nèi)輸出很大的力矩,驅(qū)動可以做到100%的負(fù)載連續(xù)運(yùn)行。無需擔(dān)心電機(jī)驅(qū)動負(fù)載的能力,這與傳統(tǒng)的微步(細(xì)分)驅(qū)動完全不同。步進(jìn)伺服可以根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速采用獨(dú)特電流控制技術(shù)做到高速范圍內(nèi)依舊可以輸出大力矩。
8、低速無振動,靜音
由于驅(qū)動器采用了矢量控制技術(shù),可以保證電機(jī)低速時候無振動,靜音效果。
9、閉環(huán)電機(jī)發(fā)熱,實(shí)現(xiàn)高效率
閉環(huán)步進(jìn)與Coolstep技術(shù)(電流隨負(fù)載動態(tài)調(diào)節(jié))結(jié)合,能減少電機(jī)發(fā)熱,降低電機(jī)運(yùn)行溫度,提高效率的同時進(jìn)一步節(jié)能。
步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)驅(qū)動解決方案推薦
傳統(tǒng)的閉環(huán)方式是控制器、驅(qū)動器、電機(jī)分體式,控制器發(fā)出脈沖/方向控制驅(qū)動器,步進(jìn)電機(jī)將編碼器信號反饋到驅(qū)動器,有接線繁瑣、售后服務(wù)不便、脈沖/方向控制信號容易受到強(qiáng)磁場干擾導(dǎo)致定位不準(zhǔn)等諸多缺點(diǎn),同時由于編碼器信號只反饋到驅(qū)動器屬于半閉環(huán),無法檢測控制部分的脈沖丟失。
傳統(tǒng)半閉環(huán)步進(jìn)方案
采用的位置全閉環(huán)控制模式,模塊集成了總線接口、運(yùn)動控制功能、輸入輸出、電機(jī)驅(qū)動和程序存儲,編碼器的信號反饋到模塊內(nèi)部完成閉環(huán)控制,具有布線簡單、控制精確、售后維護(hù)方便等諸多優(yōu)勢。
全位置閉環(huán)步進(jìn)方案
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