电机控制基本原理 

    许多应用都会用到功率低于 300 W 的小型电机，例如汽车、打印机、复印机、纸张处理
机、工厂自动化、太空和军事载具、测试设备和机械人。整体而言，电机的产量约和其功率
大小成反比，这表示小型电机的产量远超过大型电机。应用最广泛的小型电机包括直流电

 

机、无刷直流电机和步进电机。

    步进电机、直流电机和无刷直流电机的主要区别在于它们的驱动方式。步进电机是以步
阶方式分段移动，直流电机和无刷直流电机通常则采用连续移动的模拟控制方式。由于步
进电机采用步阶移动，所以特别适合绝对寻址应用，目前市场上常见的步进电机已能提
供每一步 1.8°或 0.9°的精确移动能力。步进电机采用直接控制方式，它的主要命令和控制

 

变量都是步阶位置 (step position)；相形之下，直流电机则是以电机电压做为控制变量，
以位置或速度做为命令变量。直流电机需要反馈控制系统，它会以间接方式控制电机位置，

 

步进电机系统多半则是以「开环」方式进行操作。

    

 

步进电机

    步进电机可以根据电机结构、驱动架构和步进方式来分类。步进电机的结构有好几种，

 

包括可变磁阻 (variable reluctance)

 

、永磁和混合式永磁 (hybrid permanent magnet)，永磁步

进电机的成本很低，多半用于价格低廉的消费性产品。混合式步进电机的价格略高，是工
业移动控制应用最常见的电机。可变磁阻电机通常有 3 或 5 个相位，需要采用不同的驱动

 

电路架构。

    

 

单极性 (unipolar) 

 

和双极性 (bipolar) 是步进电机最常采用的两种驱动架构。单极性驱动

电路使用四颗晶体管来驱动步进电机的两组相位，电机结构则如图 1 所示包含两组带有
中间抽头的线圈，整个电机共有六条线与外界连接。这类电机有时又称为四相电机，但这
种称呼容易令人混淆又不正确，因为它其实只有两个相位，精确的说法应是双相位六线
式步进电机。六线式步进电机虽又称为单极性步进电机，实际上却能同时使用单极性或双
极性驱动电路。