单管控制方式对应于慢续流方式, 双管控制方式对应于快续流方式, 此外结合功放级电压V , 斩波频率F PWM , 电机自身参数L 、R 对续流的影响, 不难得出如下结论。
(1) 单管控制(慢续流) 适合于中大功率应用。在这种场合电压较高、电流较大, 这就限制了斩波频率FPWM 不能太高, 以避免产生较大的开关损耗。否则以较低的斩波频率FPWM 进行快续流控制, 势必造成在续流期间电流下降过快, 使绕组电流纹波增大, 造成电机损耗增加, 此外也不利于进行细分运行。当然当绕组有较大电感时例外。以某一驱动器为例, 功放级电压V = 180V , 绕组电相电流I P= 12A , 斩波频率FPWM = 10kHz, 电感L = 115mH。当处于稳态平衡位置时, 由于功放级电压较高, 可忽略旋转电压u、功率管、续流管压降以及绕组电阻压降, 假定在一个斩波周期前10Ls 主开关管导通使相电流达到12A , 若采用快续流方式时, 则在斩波周期后90Ls 内电流下降量:
d I= dU/L*dt=180V/15mH*90Ls= 10.8A , 显然是不合适。
(2) 双管控制(快续流) 方式适合于中小功率应用。由于功率等级较低, 允许采用较高的斩波频率F PWM。由于斩波频率较高, 在一个斩波周期中用于续流时间较短, 快续流亦不会使绕组电流下降太多,相反的可克服慢续流方式因反电势原因使绕组电流在续流期间不降反升的现象, 因此可以使绕组电流得到较好的控制, 即纹波较小, 能跟踪指令电流。
实际上, 当我们对单管控制方式作进一步考察时, 可以发现: ①在较低频段, 一方面反电势较小, 另一方面在斩波周期中有较长时间用于续流, 因此绕组电流能得到较好控制。②反电势影响较大频域下,反电势也仅仅影响指令电流对应于下降段, 而对指令电流为上升段(包括指令电流的正、负半周均一样) 影响甚微。综上所述, 可以得出以下最佳控制方式: 在较低运行频域采用慢续流方式, 在较高运行频域时采用快、慢续流结合的方式, 即对应指令电流上升段用慢续流, 而对于指令电流下降段在续流开始时采用快续流, 余下时间采用慢续流。这种控制方式能以较低的频率F PWM (较低的开关损耗) 得到最好的电流控制效果。
(1) 分析表明, 在(步进电机) 电流型驱动中应根据实际的应用情况, 包括电机的参数、驱动功率、允许的电流纹波、开关损耗、电机损耗等条件来选择单管控制(慢续流) 方式和双管控制(快续流) 方式。一般地单管控制(慢续流) 方式适合于中大功率应用,而双管控制方式适合于中小功率应用。
(2) 更好的控制方式应是单管控制(慢续流) 方式和双管控制(快续流) 方式相结合, 即低频用单管控制(慢续流) 方式, 而在较高频率时在电流的上升段用慢续流, 电流下降段的前部分时间用快续流后部分时间用慢续流, 这样可以取得损耗和电流控制效果最佳平衡。