低损耗混合式步进电机驱动控制方法

摘要

本发明涉及一种低损耗混合式步进电机驱动控制方法及电路，该控制直接在定子坐标系下估计出电磁转矩后，计算出q轴有功电流分量；利用绕组电压闭环输出d轴无功电流分量；根据电流的有功和无功分量计算出电流幅值给定，构成可变电流幅值的混合式步进电机微步控制。该控制对两相及多相混合式步进电机均适用，能有效降低驱动控制系统发热，延长电机使用寿命。

主权项

1. 一种低损耗混合式步进电机驱动控制方法，其特征在于：根据混合式步进电机微步控制系统已存在的绕组反馈电流、和绕组给定电压、，估计出电磁转矩，然后进一步计算出转子同步旋转坐标系下的q轴电流及由绕组电压闭环给出的d轴电流；根据d、q轴电流计算出电流幅值，进而利用电流闭环实现绕组电流随负载大小变化而自动调节，最大限度地减小电流的无功分量；所述控制方法适用于两相或多相混合式步进电机；所述的两相或多相混合式步进电机的控制步骤如下：（1）电机输入脉冲送入一电流给定相位角发生器得到电流给定相位角；（2）将所述同时送给余弦和正弦信号发生器，得到余弦和正弦信号、；（3）利用、分别与计算得到的绕组给定电流幅值相乘得到两绕组电流给定值、，即、；（4）计算电流误差，，并通过PI调节器得到绕组电压给定、，，，其中：，；（5）、通过脉宽调制及功率管驱动得到控制逆变桥中功率管开关控制信号，实现绕组电流闭环控制；上述步骤（3）中，绕组给定电流幅值由如下步骤得到：（3.1）通过电流传感器以及相应的信号处理电路从逆变桥电路中测得所述的绕组反馈电流、；（3.2）将、及、送入磁链估计器，得到磁链、，，，其中为绕组电阻；（3.3）将、及、送入转矩估计器中，得到转矩，，其中：为转子齿数；（3.4）将送入q轴电流计算单元，得到q轴电流给定，，其中：为转子磁链；（3.5）将、送给电流幅值给定计算环节，得到电流幅值预给定值，；（3.6）将、送入电流幅值限幅环节输出电流幅值给定值，若，则，反之，，其中：一般取定子绕组额定峰值电流；在上述的步骤（3.5）中，d轴电流给定值由如下步骤得到：（3.5.1）根据直流母线电压，计算绕组电压幅值给定，对于两相电机：=，对于三相电机：=；（3.5.2）根据、计算出实际绕组电压幅值，；（3.5.3）、经过PI调节器，得到d轴电流预给定值，，其中：，，；（3.5.4）将、、送给d轴电流限幅环节，得到d轴电流给定，当时，，当时，，其中：取定子绕组额定峰值电流；取10%。