步进数控机床伺服体系驱动器的原理及组成
更新日期:2019-10-14  来历:本站收拾

步进电动机的驱动伺服体系,加到步进电动机的定子绕组上的电脉冲信号,是由步进电动机的驱动操控器给出的,驱动操控器由环形分配器和功率扩大器两部分组成。在许多CNC体系中,环形分配器的功用由软件发作,在这种情况下,驱动器就不包含环形分配器。

 

1三相硬件环形分配器的驱动操控示意图

1.环形分配器

环形分配器输入端的指令脉冲是CNC插补器输出的一系列指令脉冲,输出则加到步进电动机相应绕组的功率扩大器的输入端。也就是说环形分配器的使命是把来自CNC的一列脉冲信号,依照必定的次序分配到步进电机的每一相绕组上。

环形分配器是依据步进电动机的相数和操控方法规划的。

硬件的环形分配器可用数字集成电路系列中的根本门电路和触发器构成,但这样构成的环形分配器过于杂乱,跟着大规模集成电路技能的开展,现在,有用的环形分配器均是集成化的专用电路芯片,这些芯片一般还包含除脉冲分配操控之外的其它他功用。图1为三相硬件环形分配器的驱动操控示意图。图中CLK为数控设备宣布的脉冲信号,DIR为正负方向信号,FVLL/HALF用于操控整步或半步运转。每来一个脉冲信号,环形分配器依照必定的次序(正负方向,整步、半步条件)把脉冲分配到某一相驱动的输入端。

2.功率扩大器(驱动扩大电路)

步进电动机是几相的,在驱动设备中就有几路驱动扩大电路,如图1中,三相步进电动机,在驱动设备中就有三路驱动电路,每一路衔接步进电动机的一相绕组。功率扩大器的效果是将环形分配器宣布的TTL电平信号扩大至几安到十几安的电流送至步进电动机的各绕组。下面主要以高低压切换驱动为例介绍典型的驱动功率扩大电路。

1)高低压切换驱动电路

2所示为一高低压驱动扩大电路,图中由脉冲变压器T组成了高压操控电路。当输入信号为低电平时,V1V2VgVd均截止,电动机绕组中无电流流过,步进电动机不滚动,当输入信号为高电平时,V1V2Vd饱满导通,在V2由截止过渡到饱满导通期间,与T一次侧串联的V2集电极回路电流急剧添加,在T的二次侧发作一个感应电压,加到高压功率管Vg的基极上,使Vg导通,80V的高压经过Vg加到电动机绕组上,使电流按La/(Rd+r)的时间常数向电流安稳值Vg/(Rd+r)上升。经过过渡进程后,V2进入安稳状况(饱满导通)后,T一次侧电流抵达安稳值,无磁通量改变,T的二次侧感应电压为零,Vg截止。这时12V低压电源经二极管VDd加到绕组La上,保持La中的额定电流。

当输入脉冲完毕后,V1V2VgVd、又都截止,储存在La中的能量经过RgVDg构成放电回路,进行释能。该电路因为脉冲开端选用高压驱动,电流增加加速,使绕组的脉冲电流的前沿变陡,使电动机的转矩和起动及运转频率都得到进步。又因为额定电流是低压保持的,故只需较小的限流电阻,功耗效小。

2所示为一高低压驱动扩大电路

2)斩波驱动电路

3 斩波驱动操控电路

斩波驱动电路的呈现是为了补偿双电压电路的高低压电路波形衔接处的凹形,改进输出转矩下降,使励磁绕组中的电流保持在额定值邻近。这种驱动方法的电路结构尽管杂乱一些,但因为没有外接电阻,使整个体系的功耗下降许多,相应进步了功率。一起因为驱动电压较高,电机绕组回路又不串电阻。所以电流上升很快,当抵达需求的数值时,因为取样电阻的反应操控效果,绕组电流能够稳定在确认的数值上,然后确保在很大的频率范围内,步进电动机都能输出稳定的转矩,大大改进了高频呼应特性,这种驱动方法的另一长处是减少了电机共振现象的发作。