步进电机驱动器与伺服电机驱动器的区别.docx

步进电机驱动器与伺服电机驱动器的区别网络导语：本文主要是关于步进电机驱动器与伺服电机驱动器的相关介绍，并着重对步进电机驱动器与伺服电机驱动器进展了详尽的比照区分。导读本文主要是关于步进电机驱动器与伺服电机驱动器的相关介绍，并着重对步进电机驱动器与伺服电机驱动器进展了详尽的比照区分。步进驱动器步进电机驱动器是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度称为“步距角，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，进而到达准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，进而到达调速和定位的目的。分类步进电机按构造分类：步进电动机也叫脉冲电机，包括反响式步进电动机VR、永磁式步进电动机PM、混合式步进电动机HB等。1反响式步进电动机：也叫感应式、磁滞式或者磁阻式步进电动机。其定子和转子均由软磁材料制成，定子上均匀分布的大磁极上装有多相励磁绕组，定、转子周边均匀分布小齿和槽，通电后利用磁导的变化产生转矩。一般为三、四、五、六相；可实现大转矩输出消耗功率较大，电流最高可达20A，驱动电压较高；步距角小最小可做到10；断电时无定位转矩；电机内阻尼较小，单步运行指脉冲频率很低时震荡时间较长；启动和运行频率较高。2永磁式步进电动机：通常电机转子由永磁材料制成，软磁材料制成的定子上有多相励磁绕组，定、转子周边没有小齿和槽，通电后利用永磁体与定子电流磁场互相作用产生转矩。一般为两相或者四相；输出转矩小消耗功率较小，电流一般小于2A，驱动电压12V；步距角大例如7.5度、15度、22.5度等；断电时具有一定的保持转矩；启动和运行频率较低。3混合式步进电动机：也叫永磁反响式、永磁感应式步进电动机，混合了永磁式和反响式的优点。其定子和四相反响式步进电动机没有区别但同一相的两个磁极相对，且两个磁极上绕组产生的N、S极性必须一样，转子构造较为复杂转子内部为圆柱形永磁铁，两端外套软磁材料，周边有小齿和槽。一般为两相或者四相；须供应正负脉冲信号；输出转矩较永磁式大消耗功率相对较小；步距角较永磁式小一般为1.8度；断电时无定位转矩；启动和运行频率较高；开展较快的一种步进电动机。1系统控制步进电动机不能直接接到直流或者沟通电源上工作，必须使用专用的驱动电源步进电动机驱动器。控制器脉冲信号发生器可以通过控制脉冲的个数来控制角位移量，进而到达准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，进而到达调速的目的。型号F3922、F3722L、F3722、F3722A、F3722M、F368、F3522A、F3522H、F3522、F2611、F268C、中科F223步进电机驱动器中科F223步进电机驱动器F875、F556、F256B、F265、F255、F235B、F245、F223F35221、F表示步进驱动器2、表示相数，2表示两相，3表示3相3、5表示电流5安培4、22表示电压220V根本原理步进电机驱动器的原理，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按适宜的时序通电，就能使步进电机步进转动。图1是该四相反响式步进电机工作原理示意图。四相步进电机步进示意图开场时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，那么转子会沿着A、B、C、D方向转动。四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以进步控制精度。步进电机驱动器与伺服电机驱动器的区别单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.a、b、c所示。驱动器相当于开关的组合单元。通过上位机的脉冲信号有顺序给电机相序通电使电机转动。伺服电机驱动器伺服驱动器servodrives又称为“伺服控制器、“伺服放大器，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通沟通马达，属于伺服系统的一局部，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进展控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。工作原理目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器DSP作为控制核心，可以实现比拟复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块IPM为核心设计的驱动电路，IPM内部集成了驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，在主回路中还参加软启动电路，以减小启动经过对驱动器的冲击。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或市电进展整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或者市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步沟通伺服电机。功率驱动单元的整个经过可以简单的讲就是AC-DC-AC的经过。整流单元AC-DC主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。随着伺服系统的大规模应用，伺服驱动器使用、伺服驱动器调试、伺服驱动器维修都是伺服驱动器在当今比拟重要的技术课题，越来越多工控技术效劳商对伺服驱动器进展了技术深层次研究。伺服驱动器是当代运动控制的重要组成局部，被广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。尤其是应用于控制沟通永磁同步电机的伺服驱动器已经成为国内外研究热点。当前沟通伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置3闭环控制算法。该算法中速度闭环设计合理与否，对于整个伺服控制系统，十分是速度控制性能的发挥起到关键作用。根本要求伺服进给系统的要求1、调速范围宽2、定位精度高3、有足够的传动刚性和高的速度稳定性4、快速响应，无超调为了保证消费率和加工质量，除了要求有较高的定位精度外，还要求有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应要快，因为数控系统在启动、制动时，要求加、减加速度足够大，缩短进给系统的过渡经过时间，减小轮廓过渡误差。5、低速大转矩，过载才能强一般来讲，伺服驱动器具有数分钟甚至半小时内1.5倍以上的过载才能，在短时间内可以过载46倍而不损坏。6、可靠性高要求数控机床的进给驱动系统可靠性高、工作稳定性好，具有较强的温度、湿度、振动等环境适应才能和很强的抗干扰的才能。对电机的要求1、从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r/min或者更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。2、电机应具有大的较长时间的过载才能，以知足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载46倍而不损坏。3、为了知足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。4、电机应能承受频繁启、制动和反转。步进电机驱动器与伺服电机驱动器的区别1，如何选择步进和伺服电机？主要视详细应用情况而定，简单地讲要确定：负载的性质如程度还是垂直负载等，转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求，上位控制要求如对端口界面和通讯方面的要求，主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。供电电源是直流还是沟通电源，或者电池供电，电压范围。据此以确定电机和配用驱动器或者控制器的型号。2，选择步进电机还是伺服电机系统？其实，选择什么样的电机应根据详细应用情况而定，各有其特点。3，怎样配用步进电机驱动器？根据电机的电流，配用大于或者等于此电流的驱动器。假如需要低振动或者高精度时，可配用细分型驱动器。对于大转矩电机，尽可能用高电压型驱动器，以获得良好的高速性能。4，2相和5相步进电机有何区别，怎样选择？2相电机本钱低，但在低速时的震动较大，高速时的力矩下降快。5相电机那么振动较小，高速性能好，比2相电机的速度高3050%，可在局部场合取代伺服电机。5，何时选用直流伺服系统，它和沟通伺服有何区别？直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机本钱低，构造简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便换碳刷，产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对本钱敏感的普通工业和民用场合。无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵敏，可以方波换相或者正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。沟通伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因此合适做低速平稳运行的应用。6，使用电机时要注意的问题？上电运行前要作如下检查：1电源电压是否适宜过压很可能造成驱动模块的损坏；对于直流输入的/-极性一定不能接错，驱动控制器上的电机型号或者电流设定值是否适宜开场时不要太大；2控制信号线接牢靠，工业现场最好要考虑屏蔽问题如采用双绞线；3不要开场时就把需要接的线全接上，只连成最根本的系统，运行良好后，再逐步连接。4一定要搞清楚接地方法，还是采用浮空不接。5开场运行的半小时内要亲密观察电机的状态，如运动是否正常，声音和温升情况，发现问题立即停机调整。7，步进电机启动运行时，有时动一下就不动了或者原地来回动，运行时有时还会失步，是什么问题？一般要考虑以下方面作检查：1电机力矩是否足够大，能否带动负载，因此我们一般推荐用户选型时要选用力矩比实际需要大50%100%的电机，因为步进电机不能过负载运行，哪怕是瞬间，都会造成失步，严重时停转或者不规那么原地反复动。2上位控制器来的输入走步脉冲的电流是否够大一般要）10mA，以使光耦稳定导通，输入的频率是否过高，导致接收不到，假如上位控制器的输出电路是CMOS电路，那么也要选用CMOS输入型的驱动器。3启动频率是否太高，在启动程序上是否设置了加速经过，最好从电机规定的启动频率内开场加速到设定频率，哪怕加速时间很短，否那么可能就不稳定，甚至处于惰态。4电机未固定好时，有时会出现此状况，那么属于正常。因为，实际上此时造成了电机的强烈共振而导致进入失步状态。电机必须固定好。5对于5相电机来讲，相位接错，电机也不能工作。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或者线位移的开环控制元步进电机件，在非超载的情况下，电机的转速停顿的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲个数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机安设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，进而到达准确定位的目的，同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，进而到达高速的目的。伺服电机又称执行电机，在自动控制系统中，用作执行元件，把收到的电信号转换成电机轴上的角位移或者角速度输出。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反应信号给驱动器，驱动器根据反应值与目的值进展比拟，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度线数也就是讲伺服电机本身具备发出脉冲的功能，它每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样伺服驱动器和伺服电机编码器的脉冲形成了照应，所以它是闭环控制，步进电机是开环控制。步进电机和伺服电机的区别在于：1、控制精度不同。步进电机的相数和拍数越多，它的准确度就越高，伺服电机取块于自带的编码器，编码器的刻度越多，精度就越高。2、控制方式不同；一个是开环控制，一个是闭环控制。3、低频特性不同；步进电机在低速时易出现低频振动现象，当它工作在低速时一般采用阻尼技术或者细分技术来克制低频振动现象，伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。沟通伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性缺乏，并且系统内部具有频率解析机能FFT，可检测出机械的共振点便于系统调整。4、矩频特性不同；步进电机的输出力矩会随转速升高而下降，沟通伺服电机为恒力矩输出，5、过载才能不同；步进电机一般不具有过载才能，而沟通电机具有较强的过载才能。6、运行性能不同；步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或者负载过大易丢步或者堵转的现象，停顿时转速过高易出现过冲现象，沟通伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反应信号进展采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或者过冲的现象，控制性能更为可靠。7、速度响应性能不同；步进电机从静止加速到工作转速需要上百毫秒，而沟通伺服系统的加速性能较好，一般只需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。综上所述，沟通伺服系统在许多性能方面都优于步进电机，但是价格比就不一样了。