混合式步進電機spwm微步驅(qū)動技術(shù)的研究
林 波，李興根
(浙江大學(xué)，浙江杭州 310027)
摘要：提出軟硬件結(jié)合的數(shù)字模擬控制技術(shù)實現(xiàn)電流追蹤型混合式步進電機spwm微步驅(qū)動，使混合式步進電機各相電流接近正弦波，以得到準同步交流電動機的圓形旋轉(zhuǎn)磁場，大大削除了步進工況，同時使該驅(qū)動電源能運
用于數(shù)字伺服調(diào)速系統(tǒng)，
關(guān)鍵詞：spwm步進電機、微步驅(qū)動
中圖分類號；tm301.2 文獻標識碼：a 文章編號：1001-6848(2000)03-0016-03
1引 言
步進電機在工業(yè)控制的各方面應(yīng)用十分廣泛，其主要優(yōu)點是開環(huán)運行的機制獲得了接近閉環(huán)的良好性能。但在控制要求高的場合卻只能用帶位置閉環(huán)的直流電機，系統(tǒng)成本大大增加。
理論上，只要將一個整步無限細分便可看作是連續(xù)運行。實際上受元器件的限制，雖不能完全連續(xù)運行，當微步數(shù)足夠大時，便能滿足精度要求。本文實現(xiàn)的微步驅(qū)動方法具育簡潔、可變、普適性及推廣的價值。
2原理
以二相混合式步進電機為例，先介紹轉(zhuǎn)矩表達式和圓形旋轉(zhuǎn)磁場的形式。
如果忽略渦流和飽和效應(yīng)等其他非線性因素，其力矩方程為。
為進行細分，可令相電流為。
j為額定電流，口為時間函數(shù)，其值為所要求的步進位置。空載時，轉(zhuǎn)子的平衡位置決定，可見平衡位置移動了a角，也就是需要的角位移。
兩相對稱繞組通入兩相對稱電流就能產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場，這是因為由電流產(chǎn)生的磁密相量為：
a相和b相的磁密矢量和長度在整個時域內(nèi)，且其方向是隨時間的變化在空間進行旋轉(zhuǎn)。
3系 統(tǒng)
整個系統(tǒng)主要由微步信號發(fā)生環(huán)節(jié)，線性pwm斬波環(huán)節(jié)，自舉驅(qū)動環(huán)節(jié)，全h橋主回路4部分構(gòu)成。
3.1參考波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生
先用c或matlab等語言對正弦波進行3600n微步角庋均分，即需要多少微步就把3600均分成多少個采樣點，算出各采樣點的正弦值，然后對
得到的浮點數(shù)進行2進制量化處理，針對8位dla轉(zhuǎn)換得到2進制偏移量，將此數(shù)據(jù)輸入eprom，這樣數(shù)據(jù)處理工作即完成。
以8微步為例，圖1中參考波形之間有900的相位差，由于全h橋?qū)驅(qū)ǖ囊螅鞠到y(tǒng)巧妙地對每相參考波形值分三類作了兩種控制狀態(tài)的同步控制標記位，即大于零的點標為0，等于零的點標為1，小于零的點標為1，控制標記o表示該相導(dǎo)通，1表示該相截止，這些標記和參考波形值分放在不同的eprom中，但它們一一對應(yīng)地存放在相同的地址下，以便同步可逆計數(shù)器按地址同步選出。該控制標記用來控制tl494的死區(qū)端，從而控制pwm信號的輸出。這樣處理的好處有兩點，一是控制標記和參考波形的輸出是同步的，二是每相信號都有天然的橋臂互鎖時間，即參考波形的零值所對應(yīng)的標記1，為1時關(guān)斷橋臂，避免了直通現(xiàn)象。參考波形相位見圖1。
3.2微步信號發(fā)生環(huán)節(jié)
同步可逆計數(shù)器由兩片cd4516級連而成，二者共受同一個清零信號控制，以便周期循環(huán)可變進制計數(shù)，高位計數(shù)器的cp脈沖由低位計數(shù)器的進位輸出送入。8位數(shù)據(jù)輸出線可尋址256個單元，27c64有很多頁，這里用了4頁，存放4檔微步參考波形值，即8、32、64、128微步4種，頁的尋址由高位地址線來完成。
3片eprom分別存放a相，b相，控制標記。其中控制標記eprom的do，dl輸出a和-a相通斷信號，d4 |
