【摘 要】在步进电动机的的使用中，随着社会的发展和生产的需要在一定程度上显示出了不足的一面，这就需要在步进电动机的使用过程中及时的发现其存在的不足，并且及时的进行改正和完善，在步进电动机的低频震荡和高频输出之间的转矩中仍然存在不足，所以本文对步进电动机的这项不足展开细分控制结合续流回路的改进，通过电动机的绕组电流时间和电磁力来有效的解决，希望能对以后的工作提供帮助。
【关键词】步进电动机；驱动控制；方法研究
引言：步进电动机的驱动系统之所以能够在数控机床等领域进行广泛的应用主要是由于其自身存在一定的优势，在其系统的可靠性比较高、成本投入较低、控制简单等方面都是其得到广泛引用的原因，但是在实际的应用中在高频失步和低频振荡等方面还存在一定程度上的不足，这样的问题的产生都会给步进电动机的应用带来限制因素，如何有效的克服这些问题的产生已经成为主要的研究内容，本文提出改进细分的驱动控制方法从而达到互补驱动进行讨论。
一、互补驱动法的原理和实现
互补驱动的方法主要就是通过对绕组电感的原理进行充分的考虑，并且在这个基础上对其的非线性因素下降到最小的程度，通过这样的驱动方式能够对细分驱动的优点进行有效的保留，对低频震荡的不足也能够起到一定的改善作用，并且这样的互补驱动方法对步进电动机的换相频率也会进行提高，对输出转矩的效率同步提高。
（一）低频振荡的分析处理
振荡的不断减小是转子运动的过程，当然这样的运动主要前提是依靠与步进电动机的运行状态下的，绕组的通电状态发生一次改变就会使转子同步的转动一次步距角，在不断的进步的过程中，转子就会在新落点的平衡位置上振荡一次，还有一个方面就是要对阻尼的变化情况进行充分的考虑，在阻尼不强的情况下并且脉冲周期是振荡周期的证整数倍的时候步进电动机会发生低频共振的现象，所以，从步进电动机的原理上来看是不能够彻底的对振荡现象进行消除的，所以在振荡的现象中只能通过一些方法来最大程度上的减少振荡的发生，其中主要包括以下四个方面；增加阻尼系数、采用闭环控制法、细分驱动控制以及脉宽调整法这四种，本文所采用的改进步进电动机的驱动控制的方法是通过细分驱动控制的犯法结合增加阻尼系数来展开的。
（二）绕组电感特性对电机运行的影响
说到绕组电感特性对电机的运行所产生的影响就不得不说到细分的理论基础，在以上分析的基础上，我们可以了解到如果想要对电机的振荡问题进行有效的改善就要对电机的运行中平滑性进行提高，细分的驱动控制方式能够进行有效的改善，从分析研究中我们可以了解到对于二相的混合式步进电动机来说其在矩角上具有正弦曲线的特性，可以说这样的特性为细分的驱动控制带来了理论基础上的可行性依据。
在步进电动机的绕组电感特性中还存在非线性的因素，就步进电动机的内部合成磁场上来说是等幅的圆形旋转磁场，主要行程等幅的圆形旋转磁场的原因就是在步进电动机的内部会产生绕组电流的正弦曲线的变化，在这其中PWM在电机的运行过程中只能起到电压的控制作用，对电机绕组的电流数值并不能完成很好的控制，并且上文中还提到的绕组的电感非线性的影响因素使得其在电机的励磁绕组中不能够有效的进行正弦曲线的控制。那一台二相的六线混合步进电动机来说，为了保证高频输出转矩的有效获得，主要是采用单级的驱动方式，这样能够有效的改善步进电动机的高频特性，在转换的时间上也得到了有效的改善，从而对步进电动机的驱动控制质量进行有效的改善。
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（三）互补驱动方式的实现
在步进电动机的单级驱动方式中，首先要在四个开关的的器件上满足以下的要求：第一，在四个开关之间的联系上要保证开关一和开关三之间的信号保持互补，另外两个开关之间也要保证信号上的互补；第二，在两组互补的开关之间信号的位置要相差九十度。在分析中可以了解到单位时间内的电机绕组静转矩变化加快会对步进电动机的高频特性进行有效的改善。
二、续流回路
（一）续流回路的作用
在对步进电动机的驱动实验的过程中，我们不难发现高频的运转给步进电动机带来的危害，在运行中不仅会使电动机造成发热、失步的现象同时还会造成力矩的下降，这都会对步进电动机的运行产生不利的影响，之所以会产生这样的问题主要的问题根源在于电机换相的过程中绕组电流的下降速度太慢，这样就会使运行中的步进电动机的反向力矩加大，电流在波形上产生了畸形的状况，这就是会发生前文中说到的电动机发生发热等状况的根本原因，另外在不进行采取续流的措施就会使得绕组中的反电动势比较高，这样的长期运行会对步进电动机本身以及MOS管带来严重的损坏，如果在这样的长时期的不合理运行下严重的则会使电动机产生严重的毁坏，造成严重的损失。
为了能够对电流波形的后沿进行有效的改善在驱动电路的设计环节上就要进行充分的考虑，可以在驱动电路中增加一个续流泄放的回路装置，这样能够对电流中的多余电流通过续流泄放的处理加快的泄放出去，避免对步进电动机的运行产生不利的影响，续流泄放的方法能够在步进电动机的运行中有效的降低，对步进电动机中的绕组颠电波的波形同样起到了改善的作用，这样对于步进电动机中的功率器件的安全进行了有效的保护。
（二）续流方式的选择和实现
在步进电动机饿运行过程中对绕组电流的泄放速度要进行有效的控制，保证其泄放的速度控制在一个合理的范围之内，绕组电流的泄放速度太快或者是太慢都会对步进电动机的运行产生不利的影响，与此同时在步进电动机的换相时反电动势太高就会对MOS管产生损坏，所以在步进电动机的换相中电流的控制要对其的阻尼系数进行合理的控制，避免反电动势数值过高的现象发生，同时对电流的变化程度控制也要尽最大的可能保证其一致度，从而对步进电动机的走步轻重不一的现象进行有效的改善。根据上文中所说到的设计的理论基础，在步进电动机的续流电路的设计环节上要使其能够保证绕组电流的快速的泄放，将反电动势的水平控制在合理的范围内，从而对MOS管进行很好的保护工作。
三、仿真实验
在MOS管进行瞬间关断的情况下步进电动机中的绕组会在瞬间产生高能的反电动势，这个时候的续流环节上的二极管被击穿，电压被控制在预设的水平上，从而能够对MOS管起到有效的保护驱动作用，在电路系统中加入续流模块的情况下时，电机绕组电流所显示出来的波形的特征同没有加入续流的电机绕组的电流相比具有一定程度上的优越性，在这一情况下驱动控制的效率也会得到明显的提高，之所以产生这样的表现主要的原因还是由于在步进电动机的换相的过程中绕组电流不能够进行很快的变化，导致在换相前的电流变成了换相后的"阻碍电流"，这些所谓的"阻碍电流"就会在绕组中进行一定的消耗，从而导致步进电动机产生发热的现象，使得电动机的电流波形发生畸形的变化。所以说在步进电动机的改善工作中，进行续流回路和阻尼系数的合理化控制是很有必要的，在一定程度上能够有效的减少步进电动机的运行中存在的不足，减少了对电机中功率器件的损耗。
结论：在如何改进步进电动机驱动控制方法的这个问题中的研究中，本文对步进电动机的低频振荡和高频失步的问题产生的原因和相应的解决方法展开了分析讨论，可以通过细分驱动和续流回路的方法进行有效的解决，同时也为步进发动机的稳定性带来了一定程度上的提升，提高了步进发动机的驱动性能。
参考文献：
[1]张洪波.宽速自适应细分步进电机驱动器研究[D].西北工业大学，2007.
[2]孙宏刚.两相混合式步进电机细分驱动控制器的研究[D].华中科技大学，2006.
[3]吴优，胡清.一种改进的步进电动机驱动控制方法[J].微特电机，2012，01：24-26.
论文作者:吴开斌
论文发表刊物:《低碳地产》2016年13期
论文发表时间:2016/11/11
标签：步进论文; 电动机论文; 绕组论文; 电流论文; 电机论文; 电动势论文; 阻尼论文; 《低碳地产》2016年13期论文;