雙極踏腳車(chē)(第二部分):微步和衰減模式

In 第一部分 第一部分 第一部分在此系列中,我們覆蓋了雙極繼子發(fā)動(dòng)機(jī)的三個(gè)控制模式及其機(jī)械結(jié)構(gòu),包括雙全橋驅(qū)動(dòng)器。 在第二部分中,我們將討論微步器及其控制雙全橋驅(qū)動(dòng)器的方式。

Microstepping

以前,半步制是作為單步制和全步制相結(jié)合的組合引入的,以獲得更多的電角位置。 微步制增加了中間角位置,這創(chuàng)造了更精細(xì)的步驟。

圖1顯示了微梯度中的8個(gè)分區(qū)。單級(jí)階梯的90°電氣角度分為8個(gè)等距部分,代表8個(gè)現(xiàn)有位置。每個(gè)位置的當(dāng)前位置是按A階段向風(fēng)和B階段向風(fēng)的當(dāng)前狀態(tài)合成的矢量。由此產(chǎn)生的矢量的振幅始終為1。

每個(gè)職位的當(dāng)前位置必須分別投射到A階段和B階段,以獲得控制值(見(jiàn)表1)。

適用說(shuō)明

理解 MP6500 MP6500 當(dāng)前控制

A階段和B階段的電流可以根據(jù)表1中的相應(yīng)值加以控制,通過(guò)控制當(dāng)前值,有可能在相應(yīng)的角度上合成A階段和B階段的當(dāng)前矢量。

在八個(gè)分區(qū)(或階梯)的控制下,雙極繼子發(fā)動(dòng)機(jī)的電流類(lèi)似于正弦波(見(jiàn)圖2 ) 。 如果有更多步驟的話(huà),雙極繼子繼子發(fā)動(dòng)機(jī)的電流類(lèi)似于標(biāo)準(zhǔn)的正弦波。 正弦波形電波可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)輸出力的波動(dòng),并形成一個(gè)循環(huán)旋轉(zhuǎn)的空間磁場(chǎng),從而改善雙極繼子發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。

Figure 2: A階段 A階段 and B階段B階段 Current Waveform under Eight-Step Microstepping

Current Regulation with Decay Modes

緩慢的衰減和快速的衰減是用來(lái)穩(wěn)定當(dāng)前每一步的典型控制方法。 圖3顯示了A階段的單步。 圖3顯示了A階段目前的監(jiān)管波形,這是通過(guò)控制A階段全橋驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的四個(gè)MOSFET的開(kāi)關(guān)/停機(jī)功能實(shí)現(xiàn)的。

下文將進(jìn)一步詳細(xì)討論這兩種衰變模式。

Figure 3: A階段 A階段's Current Regulation Waveform

Slow Decay

當(dāng)Q1和Q4開(kāi)關(guān)時(shí),供應(yīng)電壓(U)應(yīng)用于A階段的刮線(xiàn),而電流開(kāi)始上升。 在相應(yīng)的等效電路中,R是阻風(fēng)力,L是推力(具有等效阻力 ) , E是轉(zhuǎn)子移動(dòng)磁場(chǎng)在刮線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的反電磁力(見(jiàn)圖4)。

當(dāng)當(dāng)前值達(dá)到理想值時(shí),必須降低當(dāng)前值。 否則,當(dāng)前值可能會(huì)繼續(xù)增加并超過(guò)其設(shè)定值。 在此情況下,需要慢衰減 。

圖4顯示了A級(jí)全橋驅(qū)動(dòng)器的緩慢衰減過(guò)程。

Figure 4: Slow Decay Process for A階段 A階段's Full-Bridge Drive

輸入慢衰變, 關(guān)閉 Q1 并打開(kāi) Q2( 點(diǎn)燃死時(shí)) 。 這相當(dāng)于短路繞過(guò) A 階段的繞線(xiàn) 。 由于通過(guò) 刮風(fēng)的通氣, 當(dāng)前方向不會(huì)突變, 而當(dāng)前在兩個(gè)較低的 MOSFET 中形成循環(huán)流。 只有后電動(dòng)力量( E) 作用在電路上, 電流會(huì)發(fā)生逆電壓下降 (- E) 并開(kāi)始下降 。 如果阻力造成的電壓下降被忽略, 目前的電流會(huì)以( E/ L) 速度下降 。

在當(dāng)前下降一段時(shí)間后, Q2 將被關(guān)閉 Q1 以允許當(dāng)前再次上升 。 此過(guò)程將穩(wěn)定當(dāng)前在每一步的狀態(tài) 。

Fast Decay

當(dāng)電流即將進(jìn)入一個(gè)需要較低時(shí), 電流必須進(jìn)一步下降。 如果電流下降速度不夠快, 慢衰減速度可能不夠快, 無(wú)法將電流降低到理想水平 。 在這種情況下, 需要快速衰減( 見(jiàn)圖 5)。

Figure 5: Fast Decay Process for A階段 A階段’s Full-Bridge Drive

在快速衰變期間, Q1 和 Q4 關(guān)閉后 , Q2 和 Q3 打開(kāi) Q1 和 Q4 關(guān)閉后 , ( 點(diǎn)燃死的時(shí)間 ) 。 此時(shí), 供應(yīng)電壓被逆向應(yīng)用到 A 階段, 與 EMF (E) 序列一起使用 EMF (E) 。 當(dāng)前的流量從 Q2 到 Q3 , 因?yàn)橥ㄟ^(guò) 風(fēng)動(dòng) 的 電流不會(huì)突然改變 。 當(dāng)前的降速以 (( EU) / L) 的速度( eU) , 因此當(dāng)前降速快于慢衰減的速度 。

Comparison of the Different Current Controls

當(dāng)當(dāng)前跌至下一個(gè)步驟的設(shè)定值時(shí),當(dāng)前監(jiān)管方案可以從快速衰變變?yōu)榫徛プ儭?利用慢衰變和快速衰變讓受控電流快速變化,同時(shí)將當(dāng)前波紋最小化。 圖6顯示了使用快速衰變、慢衰變以及快速和緩慢衰變組合的當(dāng)前波形,而當(dāng)前波狀是綠色的。

Figure 6: Current Waveforms under Different Current Controls

在緩慢衰變期間,目前的衰變?cè)谳^長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)減少,而下降到下一步,但這導(dǎo)致了扭曲的波形。

當(dāng)快速衰變和慢衰變同時(shí)起作用時(shí),當(dāng)雙極繼子體運(yùn)動(dòng)處于一個(gè)階梯位置時(shí),慢衰變調(diào)節(jié)著當(dāng)前,而當(dāng)電流必須迅速下降到下一個(gè)階梯值時(shí),快速衰變則更有效地控制當(dāng)前。

Conclusion

微步動(dòng)可以比全步或半步模式更精細(xì)的定位和平穩(wěn)的操作。 本條討論了如何利用各個(gè)步驟之間的慢衰變和快速衰變來(lái)穩(wěn)定當(dāng)前。 此外, 這些衰變模式結(jié)合可以減少扭扭波,減少振動(dòng)和噪音。

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審核編輯：彭菁