简述步进电机的特性及其设计选择㊣精品文档值得下载

种电源电压来驱动，因这两个电源分别是个为高压个为低压，因此也称为高低压驱动电路。

双电压驱动电路的缺点是在高低压连接处电流出现谷点，这样必然引起力矩在谷点处下降。

不宜于电机的正常运行。

对于斩波电路驱动则可以克服这种缺点，并且还可以提高步进电机的效率。

所以从提高效率来看这是种很好的驱动电路，它可以用较高的电源电压，同时无需外接电阻来限定期额定电流和减少时间常数。

但由于其波形顶部呈现锯齿形波动，所以会产生较大的电磁噪声。

细分驱动是用脉冲电压来供电的，对于个电压脉冲，转子就可以转动步，般会根据电压脉冲的分配方式，步进电机各相绕阻会轮流切换，固可以使步进电机的转子旋转。

细分控制的电路般分为两类，类是采用线性模拟功率放大器的方法获得阶梯形电流，这种方法简单，但效率低。

别种是用单片机采用数子脉宽调制的方法获得阶梯电流，这种方法需要复杂的计算可使细分后的步距角致。

但因本次设计对步进电机的精度要求比较高转速的调节范围比较广，固应选用驱动芯片来驱动，并通过软件来实现步进电机的调速。

硬件电路的设计单片机的选择本次设计以选用作为步进电机的控制芯片的结构简单并可以在编程器上实现闪烁式的电擦写达几万次以上使用方便等优点，而且完全兼容系列单片机的所有功能。

是种带字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能位微处理器，俗称单片机。

该器件采用高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能位和闪烁存储器组合在单个芯片中，的是种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了种灵活性高且价廉的方案单片机的引脚功能电源。

接地，也就是。

和振荡电路。

单片机是种时序电路，必须有脉冲信号才能工作，在它的内部有个时钟产生电路，有两种振荡方式，种是内部振荡方式，只要接上两个电容和个晶振即可另种是外部振荡方式，采用外部振荡方式时，需在上加外部时钟信号。

片外选通信号，低电平有效。

地址锁存信号输出端编程脉冲输入端。

复位信号输入端备用电源输入端。

内外部选择端口双向口。

口准双向通用口。

口准双向口。

原理图如下图所示图管脚图主要特性与兼容字节可编程闪烁存储器寿命写擦循环数据保留时间全静态工作三级程序存储器,但双三拍运行时每拍总有相绕组持续通电，例如由两相通电变为两相通电时，相保持持续通电状态相磁拉力图使转子逆时针方向转动，而相磁拉力却起有阻止转子继续向前转动的作用。

即起到定的电磁阻尼作用所以电机工作比较平稳，而在三相单三拍运行时由于没有这种阻尼作用，所以转子达到新的平衡位置容易产生振荡稳定性不如双三拍运行方式。

三相双三拍运行方式相与相导通的结构如图所示相导通相导通图三相双三拍运行方式在分析步进电动机动态运行时，不仅要知道相控制绕组通电时的矩角特性，而且要知道整个运行过程中各相控制绕组通电状态下的矩角特性，即所谓矩角特性族以三相单三拍的通电方式为例，若将失调角的坐标轴统取在相磁极的轴线上，显然相通电时矩角特性如图中曲线所示稳定平衡点为，点相通电时转子转过齿距相当于转过电角度,它的稳中曲线,这三条曲线就构成了三相单三拍通电方式时的矩角特性族总之矩角特性族中的每条曲线依次错开个用电角度表示的步矩角同理可得到三相单双六拍通电方式时的矩角特性族如图所示图三拍时的矩角特性族图六拍时的矩角特性族步进电机的动态特性是指步进电动机在运行过程中的特性它直接影响系统工作的可靠性和系统的快速反应。

致谢本课题在选题及研究过程中得到郑小梅老师的悉心指导。

老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨热忱鼓励。

刘天才老师丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，虽历时三载，却终生受益。

对各位老师的感激之情是无法用言语表达的。

感谢老师等对我的教育培养。

他们细心指导我的学习与研究，在此，我要向诸位老师深深地鞠上躬。

感谢我三年来对我学习生活的关心和帮助。

参考文献国家电网公司建设统坚强智能电网天津，年月余贻鑫智能电网的原动力技术组成和实施路线天津，年月日本三菱公司和寺崎公司产品说明书施耐德公司塑壳断路器系列和框架断路器产品说明书公司选择性微型断路器和系列产品说明书三菱电机技报西门子公司与公司有关综合性服务的产品说明书周孝信电网和电网技术的代际传承和发展北京，年月锁定位内部可编程线两个位定时器计数器个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路振荡器特性和分别为反向放大器的输入和输出。

该反向放大器可以配置为片内振荡器。

石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。

如采用外部时钟源驱动器件，应不接。

有余输入至内部时钟信号要通过个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。

芯片擦除整个阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持管脚处于低电平来完成。

在芯片擦操作中，代码阵列全被写且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。

此外，设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。

在闲置模式下，停止工作。

但定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。

在掉电模式下，保存的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下个硬件复位为止。

步进电机的选择因本次设计的要求，步进电机的应选用三相三拍的步进电机，关于步进电机的具体说明如下反应式步进电动机是利用凸极转子交轴磁阻与直轴磁阻之差所产生的反应转矩而转动的所以也称为磁阻式步进电动机现以个最简单的三相反应式步进电动机为例说明其工作原理图是台三相反应式步进电动机的原理图定子铁芯为凸极式共有三对六个磁极每两个相对的磁极上绕有相控制绕组转子用软磁性材料制成也是凸极结构只有四个齿齿宽等于定子的极靴宽下面通过几种基本的控制方式来说明其工作原理。

图三相反应式步进电动机的原理图三相单三拍通电方式当相控制绕组通电,其余两相均不通电,电机内建立以定子相极为轴线的磁场由于磁通具有力图走磁阻最小路径的特点,使转子齿,的轴线与定子相极轴线对齐,如图所示若相控制绕组断电,相控制绕组通电时,转子在反应转矩的作用下,逆时针方向转过使转子齿,的轴线与定子相极轴线对齐,即转子走了步,如图所示,若再断开相,使相控制绕组通电,转子又转过使转子齿,的轴线与定子相极轴线对齐,如图所示如此按的顺序轮流通电,转子就会步步地按逆时针方向转动,其转速取决于各相控制绕组通电与断电的频率,旋转方向取决于控制绕组轮流通电的顺序若按的顺序通电,则电机按顺时针反方向转动。

上述通电方式称为三相单三拍运行，三相是指三相步进电动机，单是指每次只有相控制绕组通电，控制绕组每改变次通电方式称为拍，三拍是指经过三次改变通电方式为个循环，我们称每拍转子转过的角度为步距角三相单三拍运行时的步距角为度。

其原理图如所示三相双三拍通电方式控制绕组的通电方式为或每拍同时有两相绕组通电三拍为个循环，当两相控制绕组同时通电时转子齿的位置应同时考虑到两对定子极的作用，只有相极和相极对转子齿所产生的磁拉力相平衡才是转子的平衡位置如所示，可见双三拍运行时的步距角仍是转时运转的步数，不等于理论上的步数。

称之为失步。

失调角转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。

最大空载起动频率电机在种驱动形式电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。

最大空载的运行频率电机在种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。

运行矩频特性电机在种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩特性，这是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根本依据。

如下图所示电机的共振点步进电机均有固定的共振区域，二四相感应子式步进电机的共振区般在之间步距角度或在左右步距角为度，电机驱动电压越高，电机电流越大，负载越轻，电机体积越小，则共振区向上偏移，反之亦然，为使电机输出电矩大，不失步和整个系统的噪音降低，般工作点均应偏移共振区较多。

其它特性还有惯频特性起动频率特性等。

电机旦选定，电机的静力矩确定而动态力矩却不然，电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流而非静态流平均电流越大，电机输出力矩越大，即电机的频率特性越硬。

如下图所示图力矩频率曲线图力矩频率特性曲线其中，曲线电流最大或电压最高曲线电流最小或电压最低，曲线与负载的交点为负载的最大速度点。

要使平均电流大，尽可能提高驱动电压，使采用小电感大电流的电机。