反向emf法實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的精確控制

1、反向反向EMF法實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的精確控制法實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的精確控制上網(wǎng)日期:2001年09月01日有[2]名讀者發(fā)表評論申請免費(fèi)雜志訂閱收藏打印版歡迎您!來自Baidu的用戶.請點擊了解更多“EMF控制控制”資訊關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：EMF電磁力Kalmanfilter卡爾曼濾波器步進(jìn)電機(jī)在對電機(jī)信號進(jìn)行數(shù)字處理過程中，可以通過多種方法實現(xiàn)位置控制。本文首先從最常用的步進(jìn)電機(jī)方案入手，然后再介紹如何用更常用、性能更優(yōu)的反向EMF法實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的精

2、確控制，該方法利用了電機(jī)本身換向周期的相關(guān)信息。DonMgan高級工程師高級工程師Ultrastereo實驗室實驗室Email:dgm@實現(xiàn)無傳感器控制的最簡單易行的方法可能就是使用步進(jìn)電機(jī)。該方法占用的系統(tǒng)資源很少，可以作為DSP系統(tǒng)的一個附屬驅(qū)動器。步進(jìn)電機(jī)是多相電機(jī)，只需對其運(yùn)動做少量記錄，并結(jié)合系統(tǒng)機(jī)械和電的限制條件就可得到轉(zhuǎn)子位置。簡單來說，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子由兩個帶齒的磁極組成。在磁極之間，有磁場方向沿轉(zhuǎn)子軸向的永久磁體。這樣，

3、轉(zhuǎn)子的一端是北極，而另一端是南極。齒分布在南極端和北極端，盡管彼此相鄰但不在同一條線上。電機(jī)的定子是一個帶四個齒的軸套，其長度與轉(zhuǎn)子相同。線圈繞在定子的齒上，并成對地連接在一起(圖1)。由于繞組中電流的方向決定了定子受力的方向，通過控制繞組中電流的方向，可以預(yù)先定位轉(zhuǎn)子和定子的相對位置。對于給定的轉(zhuǎn)子磁通量，E和N的符號相同，所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向決定了反向EMF的符號。當(dāng)磁通量最大時，E也最大，這個最大值對應(yīng)著轉(zhuǎn)子由北極轉(zhuǎn)向南極的時刻。這

4、意味著當(dāng)轉(zhuǎn)子磁通量與相位垂直時，反向EMF最大。有用電功率(機(jī)械功率)為：Pe=EI其中E表示反向EMF，I表示電機(jī)電流。力矩為：C=kFI其中I表示電機(jī)電流，F(xiàn)表示磁通量，k是比例常數(shù)。電機(jī)功率為：Pm=CW上式中W表示轉(zhuǎn)子角速度。根據(jù)以上公式可以選擇最適合的電機(jī)。利用反向EMF進(jìn)行無傳感器的控制當(dāng)電機(jī)達(dá)到足夠的轉(zhuǎn)速時，可以使用反向EMF對電機(jī)進(jìn)行監(jiān)測控制。用六步法就可使電機(jī)達(dá)到足夠的速度，但是六步法效率較低，所以一般不單獨用該方法實

5、現(xiàn)電機(jī)控制。在圖3中可以看到用于控制三相電機(jī)繞組電流的幾對開關(guān)。由于不能同時開啟同組的頂部和底部的開關(guān)，所以電流在電機(jī)中的實際流動方向只有六種組合，其中任一電流組合都可以使轉(zhuǎn)子的磁場轉(zhuǎn)到與電極方向一致。轉(zhuǎn)子可以在六步內(nèi)實現(xiàn)一個完整的控制周期。在反向EMF法應(yīng)用中，電機(jī)啟動時反向EMF值小到難以測量。使反向EMF足夠大的時間與電機(jī)和檢測電路有關(guān)。在無激勵相的每一步進(jìn)中，反向EMF檢測讀取反向EMF過零時刻的狀態(tài)，如圖3所示。為了使電機(jī)效率

6、最大，當(dāng)繞組中電流與該繞組中的反向EMF同相時，要進(jìn)行換向。當(dāng)反向EMF過零點時，要經(jīng)過一段時延才換向。當(dāng)繞組退磁后，控制周期重新開始。下列三個事件要依次發(fā)生：1.首先探測到反向EMF過零點。在這一點，處理器計算出延時，延時時間長度隨轉(zhuǎn)速的變化而改變。隨著電機(jī)速度的增加，過零發(fā)生的時間越來越短，必須縮短過零和換向之間的延時。這一延時根據(jù)步進(jìn)速度和電機(jī)的延時系數(shù)計算。2.延時后，電機(jī)進(jìn)行下一輪換向。3.等待繞組退磁，繞組退磁后，立即重新起