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标题: 二相混合式步进电机的高性能驱动器研究 [打印本页]

作者: 520503 时间: 2013-12-10 17:56 标题: 二相混合式步进电机的高性能驱动器研究

摘要：研究二相混合式步进电机高性能驱动控制方法，实现减小低频振荡和改善矩频特性的目的。在常用升降速控制技术的基础上改进一种指数形式结合台阶模式的加减速控制方法。以Logistic增长方程为模型，提出一种基于调频调压驱动模式的电流补偿控制算法，即电机的供电电压实时跟踪运行频率的驱动方式。实验结果显著改善低频稳定性和矩频特性，具有一定的研究和经济价值。
关键词：步进电机；升降速控制；逻辑斯谛模型；电流补偿

引言
步进电机是一种数字电机，具有无累积误差、性价比高等优点，被广泛应用于生活和生产领域中。异于其他电机，步进电机必须使用驱动器才能工作。步进电机运行时存在低频振荡和矩频特性，是设计驱动系统时必须考虑的两大难题。另外，步进动电机需要有升降速过程才能运行平稳。起动时，如果加在电机上的脉冲信号频率过高，则会出现失步或振荡，电机会抖动并有呼啸声。驱动器的性能影响着步进电机的发展前景，因此研究一种高性能步进电机驱动方法具有重要的实际意义。

1 驱动系统的原理与设计
本系统的设计方案采用调频调压驱动方式，系统的硬件电路按功能来划分，主要包含以STM32F103为核心的主控模块、功率驱动电路、调频调压驱动电源和电机电流检测模块。基本框图如图1所示。

驱动系统的核心是微处理器控制模块。由STM32F103单片机及其外设电路组成，用于实现电机PWM时序信号的输出、转速和方向的控制、软件控制算法的实现、与计算机通信等功能。增强型STM32单片机有80个GPIO口，高达72 MHz的内部时钟频率的定时器，通过改变PWM的频率实现电机速度的变化，完全满足驱动的设计要求。
二相混合式步进电机需要双极性驱动方式才能工作，即绕组在一个周期内需要有正反两个方向的电流流过。采用H桥电路可以很容易解决电机双向通电的问题，二相步进电机需要8个开关管构成两个H桥，其中一相的H桥驱动电路如图2所示。MOS管驱动采用驱动芯片L6384，2片L6384和4个功率MOSFET管IFR640构成H桥。Q1、Q4和Q2、Q3轮流导通，绕组中的电流方向在周期内不断地改变。

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