如何解決常見的步進(jìn)電機(jī)失速檢測問題
發(fā)布日期:2023-09-09
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DRV8434S、DRV8434A 和 DRV8889-Q1 等步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器包含一個(gè)失速檢測功能，可在電機(jī)步進(jìn)時(shí)檢測過載或失速情況。當(dāng)電機(jī)步進(jìn)時(shí)，由于轉(zhuǎn)子磁體的磁場，各相繞組會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)。反電動(dòng)勢(shì)和驅(qū)動(dòng)電流波形之間的相位差與步進(jìn)電機(jī)的儲(chǔ)備扭矩成正比。因此，對(duì)于空載步進(jìn)電機(jī)，反電動(dòng)勢(shì)相位差為最大值，并且在沒有儲(chǔ)備扭矩時(shí)，也即步進(jìn)電機(jī)滿載并且失速時(shí)，它將接近零。
當(dāng)失速檢測處于啟用狀態(tài)時(shí)，器件會(huì)將扭矩計(jì)數(shù) 值計(jì)算為旋轉(zhuǎn)電機(jī)最近四個(gè)電氣半周期的移動(dòng)平均值。扭矩計(jì)數(shù)值與上一段所述的反電動(dòng)勢(shì)相位差成正比。隨后，在相電流的每個(gè)電氣半周期過零期間，會(huì)更新一個(gè)新的扭矩計(jì)數(shù) 值并將其與編程設(shè)定的失速閾值進(jìn)行比較，以確定失速情況。
失速閾值 通過器件數(shù)據(jù)表中描述的兩種方法之一編程到驅(qū)動(dòng)器的失速檢測模塊。第一種方法是使用自動(dòng)失速學(xué)習(xí)過程。第二種方法是使用手動(dòng)輸入用戶定義的失速閾值。當(dāng) DRVOFF = 0 或 EN_STL = 0 時(shí)，將報(bào)告最大扭矩計(jì)數(shù) 值。
可能導(dǎo)致失速檢測不可靠的常見問題
1.失速檢測功能需要采用智能調(diào)優(yōu)紋波控制衰減模式。在具有失速檢測功能的器件上，這是默認(rèn)的衰減模式。
2.為了使失速檢測正常工作，不僅必須正確定義失速閾值，而且反電動(dòng)勢(shì)振幅也應(yīng)滿足失速檢測器計(jì)算扭矩計(jì)數(shù) 所需的 SNR。步進(jìn)電機(jī)的相繞組電阻越高，反電動(dòng)勢(shì)的振幅越小。因此，具有大約幾十歐姆高繞組電阻的步進(jìn)電機(jī)可能無法與失速檢測器良好配合使用。
3.小尺寸和/或低扭矩步進(jìn)電機(jī)可能具有弱永磁體，并且可能無法提供足夠的 SNR（來產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)），而且可能無法與失速檢測器良好配合使用。
4.在極低的步進(jìn)速率條件下，反電動(dòng)勢(shì)振幅可能不足以處于失速檢測器的可檢測范圍內(nèi)。在低步進(jìn)速率條件下，失速檢測可能無法正常工作?？捎糜谑贆z測的最低步進(jìn)速率可通過使用特定于器件的 TI EVM 在各種 VM 和電流設(shè)置下評(píng)估不同的電機(jī)來確定。
5.先前在一個(gè)速度下獲知的失速閾值 可能不適合在另一個(gè)速度下檢測失速。每次改變步進(jìn)速度時(shí)，都必須完成新的學(xué)習(xí)過程。
6.同樣地，在一個(gè)速度下手動(dòng)輸入的失速閾值 可能不適合在另一個(gè)速度下檢測失速。每次步進(jìn)速度改變時(shí)，都必須輸入新的失速閾值。
7.如果在應(yīng)用中實(shí)施，則使用失速閾值學(xué)習(xí)的失速檢測在加速階段可能不可靠。在這種情況下，必須手動(dòng)設(shè)置適當(dāng)?shù)氖匍撝怠?/div>
8.用于失速檢測的扭矩計(jì)數(shù) 計(jì)算依賴于在每個(gè)電流調(diào)節(jié)斬波器周期中觀察有限 TOFF 持續(xù)時(shí)間。如果電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源電壓 VM 不足以通過相繞組電感推入足夠的電流，以在給定的步進(jìn)速率下保持穩(wěn)壓，則不僅會(huì)失去電流調(diào)節(jié)功能，而且失速檢測也不會(huì)起作用。如果扭矩計(jì)數(shù)值在步進(jìn)速度增加時(shí)突然跳至異常高的值，則表明在該速度下失去了電流調(diào)節(jié)和失速檢測能力。當(dāng)失去電流調(diào)節(jié)功能時(shí)，電機(jī)可能會(huì)也可能不會(huì)出現(xiàn)失速，具體取決于系統(tǒng)的慣性和加速度曲線。
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