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電機控制基本原理
作者:[!--writer--] 發布于:2014-05-30 14:07:31 點擊量:

許多應用都會用到功率低于300W的小型微型電機,例如汽車、打印機、複印機、紙張處理機、工廠自動化、太空和軍事載具、測試設備和機械人。整體而言,電機的産量約和其功率大小成反比,這表示小型微型電機的産量遠超過大型微型電機。應用最廣泛的小型微型電機包括直流電機、無刷直流電機和步進電機。

步進電機、直流電機和無刷直流電機的主要區别在于它們的驅動方式。步進電機是以步階方式分段移動,直流電機和無刷直流電機通常則采用連續移動的模拟控制方式。由于步進電機采用步階移動,所以特别适合絕對尋址應用,目前市場上常見的步進電機已能提供每一步1.8°或0.9°的精确移動能力。步進電機采用直接控制方式,它的主要命令和控制變量都是步階位置 (step position);相形之下,直流電機則是以電機電壓做為控制變量,以位置或速度做為命令變量。直流電機需要反饋控制系統,它會以間接方式控制電機位置,步進電機系統多半則是以「開環」方式進行操作。

步進電機

步進電機可以根據電機結構、驅動架構和步進方式來分類。步進電機的結構有好幾種,包括可變磁阻 (variable reluctance)、永磁和混合式永磁 (hybrid permanent magnet),永磁步進電機的成本很低,多半用于價格低廉的消費性産品。混合式步進電機的價格略高,是工業移動控制應用最常見的電機。可變磁阻電機通常有35個相位,需要采用不同的驅動電路架構。

單極性 (unipolar) 和雙極性 (bipolar) 是步進電機最常采用的兩種驅動架構。單極性驅動電路使用四顆晶體管來驅動步進電機的兩組相位,電機結構包含兩組帶有中間抽頭的線圈,整個電機共有六條線與外界連接。這類電機有時又稱為四相電機,但這種稱呼容易令人混淆又不正确,因為它其實隻有兩個相位,精确的說法應是雙相位六線式步進電機。六線式步進電機雖又稱為單極性步進電機,實際上卻能同時使用單極性或雙極性驅動電路。

雙極性步進電機的驅動電路它會使用八顆晶體管來驅動兩組相位。雙極性驅動電路可以同時驅動四線式或六線式步進電機,雖然四線式電機隻能使用雙極性驅動電路,它卻能大幅降低量産型應用的成本。雙極性步進電機驅動電路的晶體管數目是單極性驅動電路的兩倍,其中四顆下端晶體管通常是由微控制器(推薦:易順減速器)直接驅動,上端晶體管則需要成本較高的上端驅動電路。雙極性驅動電路的晶體管隻需承受電機電壓,所以它不像單極性驅動電路一樣需要箝位電路。

直流和無刷直流電機

直流電機是最常見和成本最低的小型電機,并且廣泛用于各種應用。無刷直流電機宣稱能提供更高可靠性以及更低噪聲和成本,然而到目前為止,它卻隻能在磁盤或計算機風扇等少數量産應用中取代傳統直流電機。在某些應用裡,無刷直流電機有多項優點勝過傳統電刷電機,例如它以電子組件和傳感器取代電刷,不但延長電機壽命和減少維護成本,而且也沒有電刷産生的噪音。直流電機的特性使它成為調速系統最容易使用的電機。

 

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