Page 41 - 机电技术运用及管理探究

第一章 现代电机控制技术研究

的线圈，所以电感较大，绕组通电时，电流上升率受到限制，因而影响电动机绕
组电流的大小。绕组断电时，电感中磁场的储能元件将维持绕组中已有的电流不
能突变，在绕组断电时会产生反电动势，为使电流尽快衰减，并释放反电动势，

必须适当增加续流回路。对功率放大器的要求包括：能提供足够的幅值，前后沿
较陡的励磁电流，功耗小、效率高，运行稳定可靠，便于维修，成本低廉。
步进电动机所使用的功率放大电路有电压型和电流型。电压型又有单电压型、
双电压型（高低压型）。电流型有恒流驱动、斩波驱动等。

单电压型电路结构简单，但限流电阻（5~20Ω）串在大电流回路中，要消耗
能量，使放大器功率降低。同时由于电机绕组电感 L 较大，电路对脉冲电流的反
应较慢。因此，输出脉冲波形差、输出功率低，这种放大器主要用于对速度要求

不高的小型步进电动机中。
高低压功率放大电路由于仅在脉冲开始的一瞬间接通高压电源，其余的时间
均由低压供电，故效率很高。由于电流上升率高，故高速运行性能好，但由于电
流波形陡，有时还会产生过冲，故谐波成分丰富，电动机运行时振动较大（尤其
在低速运行时）。

恒流源功率放大电路的特点是在较低的电压上，有一定的上升率，因而可用
在较高频率的驱动上，由于电源电压较低，功耗将减小，效率有所提高。由于恒
流源管工作在放大区，管压降较大，功耗很大，故必须注意对恒流源管采用较大

的散热片散热。
斩波功率放大电路由于去掉了限流电阻，效率显著提高，并利用高压给电机
绕组储能，波的前沿得到了改善，从而可使步进电动机的输出加大，运行频率得
以提高。在电源电压一定时，步进电动机绕组电流的上冲值是随工作频率的升高
而降低的，使输出转矩随电动机转速的提高而下降。要保证步进电动机高频运行

时的输出转矩，就需要提高供电电压。上述各种功放电路都是为保证绕组电流有
较好的上升沿和幅值而设计的，从而有效地提高了步进电动机的工作频率。但在
低频运行时，会给绕组中注入过多的能量，从而引起电动机的低频振荡和噪声，

为解决此问题，便产生了调频调压功放电路。调频调压电源的基本原理是当步进
电动机在低频运行时，供电电压降低，当运行在高频段时，供电电压也升高，即
供电电压随着步进电动机转速的增加而升高。这样，既解决了低频振荡问题，也
保证了高频运行时的输出转矩。

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