第三章--执行元件的选择与设计ch课件

第三章第三章执行元件的选择与设计 第一节 执行元件的种类、特点及基本要求 第二节 常用的控制用电动机 第三节 直流(DC)与交流(AC)伺服电动机及驱动 第四节 步进电动机及驱动机电一体化系统设计返回目录 2作用：执行元件主要用来根据控制信息和指令，将来自电、液压、气压等各种能源的能量转换成旋转运动、直线运动等方式机械能，并完成要求动作的能量转换装置。它在机电一体化系统中所处的位置参见下图：第一节第一节 执行元件的种类、特点及基本要求执行元件的种类、特点及基本要求返回目录 3一、执行元件的种类及特点根据使用能量的不同，可以将执行元件分为电气式电气式、液压式液压式和气压式气压式等几种类型。(1)电气电气(磁磁)式：式：是将电能变成电磁力，并用该电磁力驱动运行机构运动的。电动执行装置由于能源容易获得，使用方便，所以得到了广泛的应用。(2)液压式：液压式：是先将电能变换为液压能并用电磁阀改变压力油的压力和流向，从而使液压执行元件驱动运行机构运动，包括液压油缸、液压马达等。具有体积小、输出功率大等特点。(3)气压式：气压式：与液压式的原理相同，只是将介质由油改为气体，包括气缸和气动马达。特点是重量轻、价格便宜。(4)其它执行元件：其它执行元件：与使用材料有关，如使用双金属片、形状记忆合金或压电元件。返回目录 4图3.1 执行元件的分类种类种类特点特点优点优点缺点缺点电电气气式式 可用商业电源；信可用商业电源；信号与动力传送方向相号与动力传送方向相同；有交流直流之分；同；有交流直流之分；注意使用电压和功率。注意使用电压和功率。操作简便；编程容易；操作简便；编程容易；能实现定位伺服控制；能实现定位伺服控制；响应快、易与计算机响应快、易与计算机（CPUCPU）连接；体积小、）连接；体积小、动力大、无污染。动力大、无污染。瞬时输出功率大；瞬时输出功率大；过载能力差；一旦过载能力差；一旦卡死，会引起烧毁卡死，会引起烧毁事故；受外界噪音事故；受外界噪音影响大。影响大。气气压压式式 气体压力源压力气体压力源压力5-5-7 7MpaMpa；要求操作人；要求操作人员技术熟练。员技术熟练。气源方便、成本低；气源方便、成本低；无泄露污染；速度快、无泄露污染；速度快、操作比较简单。操作比较简单。功率小、体积大、功率小、体积大、难于小型化；动作难于小型化；动作不平稳、远距离传不平稳、远距离传输困难；噪音大；输困难；噪音大；难于伺服。难于伺服。液液压压式式 液体压力源压力液体压力源压力20-8020-80MpaMpa；要求操；要求操作人员技术熟练。作人员技术熟练。输出功率大，速度快、输出功率大，速度快、动作平稳，可实现定动作平稳，可实现定位伺服控制；易与计位伺服控制；易与计算机（算机（CPUCPU）连接。）连接。设备难于小型化；设备难于小型化；液压源和液压油要液压源和液压油要求严格；易产生泄求严格；易产生泄露污染。露污染。表3.1 执行元件的特点以及优缺点 返回目录 6 二、对执行元件的基本要求 1.惯量小、动力大表征执行元件惯量惯量的性能指标：l直线运动质量 m；l回转运动转动惯量 J。表征输出动力动力的性能指标：推力 F、转矩 T、功率 P。另一种表征动力大小的综合性指标是比功率比功率，它包含了功率 P、加速性能 与转速 三种因素：比功率还可以理解为功率的时间变化率：返回目录 72.体积小、重量轻通常用执行元件的单位重量所能达到的输出功率或比功率，即用功功率率密密度度或比比功功率率密密度度来评价这项指标。设执行元件的重量为 G，则功率密度功率密度：P/G。比功率密度比功率密度：(T2/J)/G。3.便于维修、安装执行元件最好不需要维修，如无刷DC及AC伺服电动机。4.宜于微机控制根据这个要求，用微机控制最方便的是电气式执行元件。因此机电一体化系统所用执行元件的主流是电气式。返回目录 8 第二节第二节 常用的控制用电动机常用的控制用电动机 控制用电动机有力矩电动机、脉冲（步进）电动机、变频调速电动机、开关磁阻电动机和各种AC/DC电动机等。控制用电动机是电气伺服控制系统的动力部件，是将电能转换为机械能的一种能量转换装置，可在很宽的速度和负载范围内进行连续、精确的控制。控制用电动的基本控制形式：目标运动不同，电动机及其控制方式也不同。步进电动机的开环方式、其它电动机的半闭环方式和全闭环方式是控制用电动机的基本控制方式。闭环方式比开环方式的伺服控制精度高。返回目录 9伺服电动机控制方式的基本形式伺服电动机控制方式的基本形式返回目录 10伺服伺服 servo（随动）：（随动）：系统由如此几种设备组成，它们可以连续地监测系统的实际信息（位置、速度、加速度等），把这些信息与理想的给定信号相比较，然后做出适当的必要的调整以使差值为最小。伺服电动机（伺服电动机（servo motor）：）：在伺服系统中用作执行元件的电动机。要求方便调速。返回目录 11一、机电一体化系统对控制用电机的基本要求一、机电一体化系统对控制用电机的基本要求1.性能密度大，即功率密度和比功率大；2.快速性好，加减速扭矩大，频率特性好；3.位置控制精度高，调速范围宽，低速运行平稳，分辨率高；4.适应启、停频繁的工作要求；5.可靠性高，寿命长。二、控制用电动机的种类、特点及选用二、控制用电动机的种类、特点及选用不同的应用场合对控制用电动机的性能密度的要求不同：起停频率低：要求整个调速范围内均可稳定运动的机械，主要要求的性能指标是功率密度功率密度；起停频率高：不特别要求低速平稳的产品，主要要求的性能指标是高的比功率比功率。返回目录 12 表表3.3 3.3 伺服电动机的特点及应用实例伺服电动机的特点及应用实例 返回目录 13表3.4 伺服电动机的性能比较返回目录 14表3.5 伺服电动机优缺点比较 返回目录 15返回目录 16返回目录 17第三节第三节 直流直流（DCDC）与交流与交流（ACAC）伺服电动机及驱动伺服电动机及驱动 一、直流(DC)伺服电动机及其驱动 1.直流伺服电动机的特性及选用 直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。因此，为了保持由浅入深的教学顺序，应该首先很好地掌握直流拖动控制系统。返回目录 18工作原理：工作原理：直流伺服电动机的结构原理如下图所示，由永磁体定子、线圈转子（电枢）、电刷和换向器组成，磁场中的线圈通入电流时，就会产生电磁力，驱动转子转动。为了得到连续的旋转运动，就必须随着转子的转动角度不断改变电流方向，因此，必须有电刷和换向器。返回目录 19直流伺服电动机的特点：直流伺服电动机的特点：有较高的响应速度、精度和频率，优良的控制特性等优点；由于使用电刷和换向器，故寿命较低，需要定期维修；在位置控制和速度控制时，必须使用角度传感器来实现闭环控制。返回目录 20直流伺服电动机的种类：直流伺服电动机的种类：（1）小惯量直流伺服电动机：60年代研制，其电枢无槽，绕组直接粘接固定在电枢铁心上，因而转动惯量小、反应灵敏、动态特性好，适用于高速且负载惯量较小的场合，否则需根据其具体的惯量比设置精密齿轮副才能与负载惯量匹配，增加了成本。返回目录 21（2）直流印刷电枢电动机：是一种盘形伺服电动机，电枢由导电板的切口成形，裸导体的线圈端部起整流子作用，这种空心式高性能伺服电动机大多用于工业机器人、小型NC机床及线切割机床上。返回目录 22（3）大惯量宽调速直流伺服电动机：70年代研制成功。它在结构上采取了一些措施，尽量提高转矩改善动态特性，既具有一般直流电动机的各项优点，又具有小惯量直流电动机的快速响应性能，易与较大的惯性负载匹配，能较好地满足伺服驱动的要求，因此在数控机床、工业机器人等机电一体化产品中得到了广泛应用。返回目录 23l宽调速直流伺服电动机是目前机电一体化闭环闭环伺服系统伺服系统中应用较广泛的一种控制用电动机。l其主要特点：调速范围宽、低速运行平稳；负载特性硬、过载能力强，在一定的速度范围内可以做到恒力矩输出，反应速度快，动态响应特性好。当然，宽调速直流伺服电动机体积较大，其电刷易磨损，寿命受到一定限制。l一般的直流伺服电动机均配有专门的驱动器。返回目录 24伺服电动机与驱动器伺服电动机与驱动器驱动器电动机返回目录 25 宽调速直流伺服电动机应根据负载条件来选择。加在电动机轴上的有两种负载，即负载转矩负载转矩和负载惯量负载惯量。根据负载，电动机必须满足下列条件：在整个调速范围内，其负负载载转转矩矩应在电动机连续额定转矩范围以内；工作负载工作负载与过载时间过载时间应在规定的范围以内；应使加速度加速度与希望的时间常数一致。等效惯性负载等效惯性负载与电机的转子惯量相匹配。如果负载惯量达到转子惯量的三三倍倍，灵敏度要受到影响，当负载惯量比转子惯量大三倍时响响应应时时间间将将降降低低很很多多，而当惯量大大超过时，伺服放大器就不能在正常条件范围内调整，必须避免使用这种惯性负载。返回目录 262.直流伺服电动机与驱动 直流伺服电动机为直流供电，为调节电动机转速和方向,需要对其直流电压的大小和方向进行控制。目前常用晶闸管直流调速驱动晶闸管直流调速驱动和晶体管脉宽调速驱动晶体管脉宽调速驱动两种方式。（1 1）晶闸管（）晶闸管（SCRSCR，可控硅）直流驱动方式，可控硅）直流驱动方式主要通过调节触发装置控制晶晶闸闸管管的的触触发发延延迟迟角角(控制电压的大小)来移动触发脉冲的相位，从而改变整流电压的大小，使直流电动机电枢电压的变化易于平滑调速。螺栓型平板型A-阳极K-阴极G-门极返回目录 27由于晶闸管本身的工作原理和电源的特点，导通后是利用交流(50Hz)过零来关闭的，因此，在低整流电压时其输出是很小的尖峰值的平均值，从而造成电流的不连续性。晶闸管直流调速系统在上世纪6070年代得到广泛应用，目前主要用于大容量系统大容量系统。返回目录 28（2）晶体管脉宽调速（）晶体管脉宽调速（PWM）驱动方式）驱动方式原理：当在电枢绕组输入一个直流控制电压时，通过控控制制开开关关周周期期 T 内的占占空空比比 就可得到一个与之成比例的 平平均均电电压压 Ua，来给伺服电动机电枢回路供电。一个周期内的平均电压为：S返回目录 29l只要连续地改变(0T)就可以得到 0U 的连续平均电压，从而达到连续改变电动机转速的目的。l实际应用的PWM系统，采用大功率晶体管大功率晶体管代替开关K，其开关频率一般为2000Hz。使功率放大器的晶体管工作在开关状态下，开关周期 T（或频率）保持恒定，用调整开关周期内晶体管导通时间开关周期内晶体管导通时间的方法来改变输出，以使电机两端获得宽度随时间变化的电压脉冲，从而改变电枢电压的平均值达到调节电机转速的目的。返回目录 30 PWM系统的优点：（1）主电路线路简单，需用的功率器件少；（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小；（3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1:10000左右；（4）若与快速响应的电机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；（5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；由于功率晶体管比晶闸管具有更优良的特性，而且，目前功率晶体管的功率、耐压等都已有了很大的提高，所以在中小功率直流伺服驱动系统中，晶体管脉宽调制方式（PWM）驱动系统得到了广泛的应用。返回目录 31返回目录 33一、直流(DC)伺服电动机及其驱动二、交流(AC)伺服电动机及其驱动由于直流伺服电动机具有优良的调速性能，因此长期以来，在要求调速性能较高的场合，直流电动机调速系统一直占据主导地位。但直流伺服电动机结构上存在机械整流子、电刷维护困难、造价高、寿命短、应用环境受到限制的缺点。近年来交流驱动技术有了飞速的发展，它具有坚固耐用、经济可靠及动态响应好等优点。因此，交流伺服系统已在很大程度上取代了直流伺服系统。返回目录 34（1）常用交流伺服电动机&永磁同步型（永磁同步型（SM）、电磁感应型（电磁感应型（IM）伺服电动机。&在小功率伺服系统中，一般使用永磁式同步电动机，因为它有优良的动态性能，过载能力大等优点。感应型交流伺服电动机结构简单，质量轻，价格低，可用做主轴电机。（2）基本工作原理检测交流伺服电动机（SM型/IM型）气隙磁场的大小和方向，用电力电子变换器电力电子变换器代替整流子和电刷整流子和电刷，通过控制与气隙磁场方向相同的磁化电流磁化电流和与气隙磁场方向相垂直的有效电流有效电流的方法，最终控制交流伺服电动机主磁通量大小和转矩，实现对电机的有效控制。返回目录 35采用永久磁铁磁场的同同步步电电动动机机不需要磁化电流控制，只要检测磁铁转子的位置即可。这种交流伺服电动机也叫做无无刷刷直直流流伺伺服服电电动动机机（如SM型伺服电动机）。由于它不需要磁化电流控制，故比IM型伺服电动机容易控制。返回目录 363.3 步进电动机与驱动步进电动机与驱动 3.3.1 3.3.1 步进电动机的特点、种类、工作原理步进电动机的特点、种类、工作原理步进电动机的特点、种类、工作原理步进电动机的特点、种类、工作原理 （1）步进电动机的特点步进电动机的特点 控制精度由步距角决定（控制精度由步距角决定（=360/zKN）。）。抗干扰能力强，在电机电特性工作范围内，抗干扰能力强，在电机电特性工作范围内，不产生丢步或无法工作等现象。不产生丢步或无法工作等现象。电机每转动一步距角，尽管存在一定的转角电机每转动一步距角，尽管存在一定的转角误差，但电机转动误差，但电机转动360360时，转角累计误差将归时，转角累计误差将归零。零。控制性能好，不易产生控制性能好，不易产生“丢步丢步 ”现象（频繁现象（频繁启动、停止、变换）。启动、停止、变换）。易于与计算机实现对接。易于与计算机实现对接。返回目录 37（2 2）步进电动机的种类）步进电动机的种类）步进电动机的种类）步进电动机的种类 种类种类 按转子构成分类：按转子构成分类：可变磁阻型（可变磁阻型（VR）步进电机）步进电机 转子为导磁体，也转子为导磁体，也称反应式步进电机。称反应式步进电机。永磁型（永磁型（PM）步进电机）步进电机 转子为永磁铁。转子为永磁铁。混合型（混合型（HB-Hybrid）步进电机）步进电机 转子为导磁体转子为导磁体和永磁铁的组合。和永磁铁的组合。按定子绕组对数分类：按定子绕组对数分类：分为分为2相、相、3相、相、4相、相、5相、相、10相等相等步进电机。步进电机。按定子绕组通电极性分类：按定子绕组通电极性分类：分为单极性和双极性（每个绕组都可以两个方向通分为单极性和双极性（每个绕组都可以两个方向通电）步进电机。电）步进电机。返回目录 38（3 3）步进电动机的工作原理）步进电动机的工作原理）步进电动机的工作原理）步进电动机的工作原理 当第一个脉冲通入当第一个脉冲通入A A相时，磁通企图沿着磁阻最相时，磁通企图沿着磁阻最小的路径闭合，在此磁场力的作用下，转子的小的路径闭合，在此磁场力的作用下，转子的1 1、3 3齿要和齿要和A A级对齐。当下一个脉冲通入级对齐。当下一个脉冲通入B B相时，磁通同相时，磁通同样要按磁阻最小的路径闭合，即样要按磁阻最小的路径闭合，即2 2、4 4齿要和齿要和B B级对级对齐，则转子就按逆时针方向转动一定的角度：齐，则转子就按逆时针方向转动一定的角度：返回目录 39步距角：步距角：步进电机每改变一次通电状态（一拍）转子所转步进电机每改变一次通电状态（一拍）转子所转 过的角度称为步距角。过的角度称为步距角。步距角的计算公式：步距角的计算公式：式中：式中：N 为步进电机的相数；为步进电机的相数；K 为通电状态系数，相邻两为通电状态系数，相邻两次通电的相数相同次通电的相数相同 K=1，不同时，不同时 K=2；z 为步进电机转子的为步进电机转子的齿数。齿数。步进电机的控制方式分三种：步进电机的控制方式分三种：(1)三相单三拍工作方式，三相单三拍工作方式，A-B-C-A，K=1；(2)三相六拍工作方式三相六拍工作方式，A-AB-B-BC-C-CA-A，K=2；(3)三相双三拍工作方式三相双三拍工作方式，AB-BC-CA-AB，K=1。返回目录 403.3.2 3.3.2 步进电动机的运行特性与性能指标步进电动机的运行特性与性能指标步进电动机的运行特性与性能指标步进电动机的运行特性与性能指标 （1 1 1 1）分辨力）分辨力）分辨力）分辨力主主 要要 指指 步步 距距 角角=360/zKN。如如：0.6/1.2、0.75/1.5、0.9/1.8、。（2 2 2 2）静态特性）静态特性）静态特性）静态特性 主要指步进电机在稳态工作条件下的特性，包括：主要指步进电机在稳态工作条件下的特性，包括：静转静转矩、矩矩、矩角特性、静态稳定区角特性、静态稳定区等。等。失调角失调角和和静态转矩静态转矩：电动机转子上的电磁转矩（电动机转子上的电磁转矩（Tj）与负载转矩（）与负载转矩（TL）相等）相等时，转子齿的中心线和定子齿的中心线将错过一个时，转子齿的中心线和定子齿的中心线将错过一个电角度电角度（e=p j，p-极对数，极对数，j-机械角机械角），才能稳定下来。），才能稳定下来。这个转矩为这个转矩为静态转矩静态转矩（Tj），这个角度为），这个角度为失调角失调角（e）。）。返回目录 41图图3.15 3.15 失调角示意图失调角示意图返回目录 42矩矩角角特特性性：静静态态特特性性（电电磁磁转转矩矩T Tj j）和和失失调调角角（e）之之间间的的关关系系大大致致为为一一条条正正弦弦曲曲线线，该该曲曲线线称称之为之为矩角特性曲线。矩角特性曲线。图图3.16 3.16 矩角特性曲线矩角特性曲线静态稳定区静态稳定区最大静转矩最大静转矩T Tjmax jmax：失调角失调角=9090时的时的电磁转矩。电磁转矩。静态转矩越大，自锁静态转矩越大，自锁力矩越大，静态误差力矩越大，静态误差越小。越小。静态稳定区静态稳定区：失调角在失调角在-到到+的的区域。区域。返回目录 43（3 3）动态特性动态特性动态特性动态特性 动态特性参数：主要指动态特性参数：主要指动态稳定区动态稳定区、起动转矩起动转矩、矩频特矩频特性性、惯频特性惯频特性等。等。动动态态稳稳定定区区：指指步步进进电电机机从从一一个个稳稳定定状状态态切切换换到到另另一一稳稳定状态而不失步的区域。定状态而不失步的区域。图图3.17 3.17 矩角特性曲线族矩角特性曲线族 a a）ABCOM动态稳定区动态稳定区返回目录 44稳定裕量角：稳定裕量角：稳定区的边界点稳定区的边界点M M 到初始稳定平衡点到初始稳定平衡点O O 的角的角度度r r。图图3.17 3.17 矩角特性曲线族矩角特性曲线族 a a）ABCOM返回目录 45AABCOM步进电机工作的拍数越多，稳定裕量角越大，动态稳定工步进电机工作的拍数越多，稳定裕量角越大，动态稳定工作区越接近静态稳定工作区，步进电机越不容易丢步，运作区越接近静态稳定工作区，步进电机越不容易丢步，运行越稳定。行越稳定。图图3.17 3.17 矩角特性曲线族矩角特性曲线族 b b）返回目录 46 起动转矩起动转矩T Tq q：两相（两相（A A、B B）矩角特性之交点）矩角特性之交点T Tq q表示步进表示步进电机单相励磁时所能带动的极限负载转矩，与步进电机的电机单相励磁时所能带动的极限负载转矩，与步进电机的相数和通电方式有关。相数和通电方式有关。图图3.17 3.17 矩角特性曲线族矩角特性曲线族 a a）返回目录 47AABCOM三相六拍通电方式的起动转矩比三相单三拍的起动转矩大。三相六拍通电方式的起动转矩比三相单三拍的起动转矩大。图图3.17 3.17 矩角特性曲线族矩角特性曲线族 b b）返回目录 48 最高连续运转频率最高连续运转频率 fmax max 及矩频特性：及矩频特性：步进电机步进电机连续运转时所能接受的最高控制频率连续运转时所能接受的最高控制频率 fmaxmax，称，称最高连最高连续运转频率续运转频率；步进电机连续运转转矩随频率的增加；步进电机连续运转转矩随频率的增加而降低，称而降低，称矩频特性矩频特性。步进电机的运行矩频特性步进电机的运行矩频特性返回目录 49 空载起动频率空载起动频率 fq 及及惯频特性：惯频特性：空载状态下，转子从空载状态下，转子从静止状态能够不失步起动时的最高控制频率静止状态能够不失步起动时的最高控制频率 fq，称，称空载起空载起动频率动频率。带载起动时，所允许的起动频率会降低。步进电。带载起动时，所允许的起动频率会降低。步进电机带动惯性负载时的起动频率与负载转动惯量之间的关系机带动惯性负载时的起动频率与负载转动惯量之间的关系称为称为惯频特性惯频特性。步进电机的起动惯频特性步进电机的起动惯频特性返回目录 503.3.3 步进电机的驱动与控制步进电机的驱动与控制 步进电机的驱动电路步进电机的驱动电路：主要由：主要由脉冲分配器脉冲分配器和和功功率放大率放大器两部份组成。器两部份组成。步进电机步进电机驱动电路的组成驱动电路的组成 变频控制信号变频控制信号：主要有脉冲频率信号和方向控：主要有脉冲频率信号和方向控制信号。制信号。返回目录 51（1 1）环形脉冲分配器环形脉冲分配器环形脉冲分配器环形脉冲分配器 由于步进电机的工作原理是各绕组必须按一定的由于步进电机的工作原理是各绕组必须按一定的顺序通电变化才能正常工作（顺序通电变化才能正常工作（A B C A B ；A AB B BC C CA A AB B ），完成），完成这种通电这种通电顺序变化规律的部件称为顺序变化规律的部件称为环形脉冲分配器。环形脉冲分配器。实现脉冲环形分配的方法主要有三种：实现脉冲环形分配的方法主要有三种：软件分频软件分频、ICIC集成电路分频集成电路分频、专用环形分频器。、专用环形分频器。返回目录 52 软件分频软件分频利用查表或计算方法来进行脉冲的环形分配。利用查表或计算方法来进行脉冲的环形分配。返回目录 53 软件分频特点：软件分频特点：可充分利用计算机资源降低硬件成本，可可充分利用计算机资源降低硬件成本，可适用多相脉冲分配，但将占用计算机运行时间，影响步进电适用多相脉冲分配，但将占用计算机运行时间，影响步进电机的运行速度。机的运行速度。IC集成电路分频集成电路分频采用小规模集成电路（触发器）搭接采用小规模集成电路（触发器）搭接而成脉冲分配器。（课本图而成脉冲分配器。（课本图3.19）IC集成电路分频特点：集成电路分频特点：灵活性强，可搭接成任意通电顺序灵活性强，可搭接成任意通电顺序的环形分配器，不占用计算机的工作时间。但柔性较差，硬的环形分配器，不占用计算机的工作时间。但柔性较差，硬件一旦完成就不易修改。件一旦完成就不易修改。返回目录 54图图图图3.20 CH250 3.20 CH250 三三三三相六拍工作状态的相六拍工作状态的相六拍工作状态的相六拍工作状态的接线图接线图接线图接线图 专用环形分频器专用环形分频器使用方便，接口简单，专业化使用方便，接口简单，专业化生产质量可靠，成本低等。如：生产质量可靠，成本低等。如：CH250，通过其控制，通过其控制端的不同接法可以组成三相双三拍和三相六拍不同的端的不同接法可以组成三相双三拍和三相六拍不同的工作方式。工作方式。CPCP或者或者ENEN脉冲输脉冲输入端；入端；A A、B B、C C相输出相输出端；端；J6RJ6R、J6LJ6L转向转向控制；控制；ABCCH250返回目录 55J6R J6LEN=1，进给脉冲接CP，脉冲上升沿使环形分配器工作。正转：J6R=1；J6L=0 反转：J6R=0；J6L=1ABCCPCH250 CH250 三相六拍工作状态三相六拍工作状态三相六拍工作状态三相六拍工作状态返回目录 56（2 2）功率放大器功率放大器功率放大器功率放大器 功率放大器是实现控制信号与步进电机匹配的重要组功率放大器是实现控制信号与步进电机匹配的重要组件。件。常见的步进电机功率放大器的组成与特点如下：常见的步进电机功率放大器的组成与特点如下：单电压功率放大电路单电压功率放大电路（图（图3.213.21）返回目录 57特点：特点：电路结构简单，但串联电路结构简单，但串联R R消耗能量降低放大功率；电消耗能量降低放大功率；电感较大使电路对脉冲反应较慢感较大使电路对脉冲反应较慢,输出波形差。主要用于转速输出波形差。主要用于转速要求不高的小型步进电机控制。要求不高的小型步进电机控制。返回目录 58 高低压功率放大电路高低压功率放大电路高低压功率放大电路高低压功率放大电路 特点：高压供电是用来加速电流增长速度，而低压是用来特点：高压供电是用来加速电流增长速度，而低压是用来维持稳定的电流值。具有功效高、电流上升率高，电机的维持稳定的电流值。具有功效高、电流上升率高，电机的扭矩和频率高，高速运转性能好。但波形陡有时存在过冲扭矩和频率高，高速运转性能好。但波形陡有时存在过冲现象，谐波丰富，在低速运转时易产生振动。现象，谐波丰富，在低速运转时易产生振动。返回目录 59（3 3）细分驱动电路细分驱动电路细分驱动电路细分驱动电路 采用细分驱动电路的目的：采用细分驱动电路的目的：整步运转或半步运转基础上，整步运转或半步运转基础上，不改变步进电机结构，提高步进电机的运转、控制精度不改变步进电机结构，提高步进电机的运转、控制精度。细分驱动电路的基本工作原理细分驱动电路的基本工作原理：对每一控制脉冲，细分对每一控制脉冲，细分使其电流逐步增加达到脉冲的最大电流（使其电流逐步增加达到脉冲的最大电流（Imax），又逐步减），又逐步减少达到脉冲的最小电流（少达到脉冲的最小电流（0），从而可实现高精度运转、控），从而可实现高精度运转、控制、分辨，以及提高步进精度。制、分辨，以及提高步进精度。