步进电机的驱动控制装置和驱动控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种电机驱动控制装置和驱动控制方法。基于本发明专利技术，可以利用检测到的步进电机的相电压和相电流可以确定步进电机的反电动势，并且可以根据步进电机的反电动势确定步进电机的转速，由此实现对步进电机的无感观测；根据以无感观测方式确定的转速，可以调节逆变驱动模块对步进电机产生的驱动功率，以通过电压补偿、或电压补偿与电流补偿的结合而使驱动功率跟随于与转速相匹配的负载变化而自适应变化，以避免步进电机失步。而且，根据以无感观测方式确定的转速，还可以在转速过低时切换至较低的驱动功率以减少步进电机的功耗。

【技术实现步骤摘要】
步进电机的驱动控制装置和驱动控制方法
本专利技术涉及电机驱动技术，特别涉及一种步进电机的驱动控制装置、以及一种步进电机的驱动控制方法。
技术介绍
步进电机的驱动控制通常采用开环控制方式，当使用基于开环控制方式的步进电机为摄像机的云台提供动力输出时，容易出现失步的现象。例如，摄像机为了追踪移动目标、或在不同目标之前切换，会存在短时的高速移动需求，这样的短时高速移动会对步进电机产生瞬时的负载增量，若负载增量过大，就会导致步进电机失步，进而导致摄像机的监控失位。从而，如何避免步进电机的失步，成为现有技术有待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供的技术方案旨在避免步进电机的失步。在一个实施例中，提供了一种步进电机的驱动控制装置，包括：逆变驱动模块，用于产生对步进电机的驱动功率；测速采样模块，用于从逆变驱动模块检测步进电机的相电压和相电流；驱动控制模块，用于利用检测到的相电压和相电流，确定步进电机的反电动势的过零周期；根据步进电机的反电动势的过零周期，确定步进电机的转速；以及，根据步进电机的转速，调节逆变驱动模块对步进电机产生的驱动功率，其中：当转速大于预设第一高速阈值、且小于或等于预设第二高速阈值时，对逆变驱动模块的驱动电压提供电压补偿，以弥补驱动功率相比于转速提升而引发的负载增量的功率差额；当转速大于预设第二高速阈值时，在电压补偿的基础上对逆变驱动模块的驱动电流提供电流补偿，以弥补基于电压补偿的驱动功率相比于负载增量的功率差额。r>可选地，进一步包括电压调节模块，并且，驱动控制模块进一步向电压调节模块产生电压补偿信号，其中，电压补偿信号用于驱动电压调节模块将为逆变驱动模块提供的驱动电压的电压值提升为大于额定电压值的补偿电压值。可选地，驱动控制模块进一步在产生电压补偿信号的期间内向逆变驱动模块产生具有补偿占空比的PWM信号，其中，PWM信号的补偿占空比大于PWM信号在转速小于或等于预设第二高速阈值时的额定占空比，以提升逆变驱动模块中的各相桥臂的导通开关的开启幅度。可选地，进一步包括PWM驱动模块，并且，驱动控制模块进一步在产生电压补偿信号的期间内向PWM驱动模块产生电流补偿信号，其中，电流补偿信号用于控制PWM驱动模块向逆变驱动模块产生具有补偿占空比的PWM信号，PWM信号的补偿占空比大于PWM信号在转速小于或等于预设第二高速阈值时的额定占空比，以提升逆变驱动模块中的各相桥臂的导通开关的开启幅度。可选地，驱动控制模块进一步用于当转速小于预设低速阈值时，将逆变驱动模块的驱动电压调节为小于额定电压值，以降低步进电机的功耗。可选地，进一步包括电压调节模块，其中，电压调节模块包括择一启用的第一电源和第二电源：当转速大于或等于预设低速阈值、并且小于或等于预设第一高速阈值时，驱动控制模块向电压调节模块产生第一电源选择信号，其中，第一电源选择信号用于启用第一电源为逆变驱动模块提供电压值为额定电压值的驱动电压；当转速大于预设第一高速阈值、且小于或等于预设第二高速阈值时，驱动控制模块向电压调节模块产生第一电源选择信号和电压补偿信号，其中，电压补偿信号用于驱动第一电源将为逆变驱动模块提供的驱动电压的电压值提升为大于额定电压值的补偿电压值；当转速小于预设低速阈值时，驱动控制模块进一步向电压调节模块产生第二电源选择信号，将逆变驱动模块的驱动电压调节为小于在转速落入在预设第一高速阈值内时的额定电压值，其中，第二电源选择信号用于启用第二电源为逆变驱动模块提供电压值小于额定电压值的驱动电压。在另一个实施例中，提供了一种步进电机的驱动控制方法，包括：利用从逆变驱动模块检测到的步进电机的相电压和相电流，确定步进电机的反电动势的过零周期；根据步进电机的反电动势的过零周期，确定步进电机的转速；根据步进电机的转速，调节逆变驱动模块对步进电机产生的驱动功率，其中：当转速大于预设第一高速阈值、且小于或等于预设第二高速阈值时，对逆变驱动模块的驱动电压提供电压补偿，以弥补驱动功率相比于转速提升而引发的负载增量的功率差额；当转速大于预设第一高速阈值、且超过了预设第二高速阈值时，在电压补偿的基础上对逆变驱动模块的驱动电流提供电流补偿，以弥补基于电压补偿的驱动功率相比于负载增量的功率差额。可选地，对逆变驱动模块的驱动电压提供电压补偿，包括：向电压调节模块产生电压补偿信号，其中，电压补偿信号用于驱动电压调节模块将为逆变驱动模块提供的驱动电压的电压值提升为大于额定电压值的补偿电压值。可选地，在电压补偿的基础上对逆变驱动模块的驱动电流提供电流补偿，包括：在产生电压补偿信号的期间内，向逆变驱动模块产生具有补偿占空比的PWM信号，其中，PWM信号的补偿占空比大于PWM信号在转速小于或等于预设第二高速阈值时的额定占空比，以提升逆变驱动模块中的各相桥臂的导通开关的开启幅度。可选地，在电压补偿基础上对逆变驱动模块的驱动电流提供电流补偿，包括：在保持向电压调节模块产生电压补偿信号的期间内，向PWM驱动模块产生电流补偿驱动信号，其中，电流补偿驱动信号用于控制PWM驱动模块向逆变驱动模块产生具有补偿占空比的PWM信号，PWM信号的补偿占空比大于PWM信号在转速小于或等于预设第二高速阈值时的额定占空比，以提升逆变驱动模块中的各相桥臂的导通开关的开启幅度。可选地，根据步进电机的转速，调节逆变驱动模块对步进电机产生的驱动功率，进一步包括：当转速小于预设第一高速阈值时，将逆变驱动模块的驱动电压的电压值调节为小于额定电压值，以降低步进电机的功耗。可选地，对逆变驱动模块的驱动电压提供电压补偿，包括：向电压调节模块产生第一电源选择信号和电压补偿信号，其中，第一电源选择信号用于启用电压调节模块中用于提供驱动电压的额定电压值的第一电源，电压补偿信号用于驱动第一电源将为逆变驱动模块提供的驱动电压的电压值提升为大于额定电压值的补偿电压值；将逆变驱动模块的驱动电压的电压值调节为小于额定电压值，以降低步进电机的功耗，包括：向电压调节模块产生第二电源选择信号，其中，第二电源选择信号用于启用电压调节模块中的第二电源为逆变驱动模块提供电压值小于额定电压值的驱动电压。基于上述实施例，可以利用检测到的步进电机的相电压和相电流可以确定步进电机的反电动势，并且可以根据步进电机的反电动势确定步进电机的转速，由此实现对步进电机的无感观测；根据以无感观测方式确定的转速，可以调节逆变驱动模块对步进电机产生的驱动功率，以通过电压补偿、或电压补偿与电流补偿的结合而使驱动功率跟随于与转速相匹配的负载变化而自适应变化，以避免步进电机失步。而且，根据以无感观测方式确定的转速，还可以在转速过低时切换至较低的驱动功率以减少步进电机的功耗。附图说明以下附图仅对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围：图1为一个实施例中的步进电机的驱动控制装置的原理示意图；图2为如图1所示驱动控制装置实现相电压和相电流检测的实例结构示意图；图3为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种步进电机的驱动控制装置，其特征在于，包括：/n逆变驱动模块，用于产生对步进电机的驱动功率；/n测速采样模块，用于从逆变驱动模块检测步进电机的相电压和相电流；/n驱动控制模块，用于利用检测到的相电压和相电流，确定步进电机的反电动势的过零周期；根据步进电机的反电动势的过零周期，确定步进电机的转速；以及，根据步进电机的转速，调节逆变驱动模块对步进电机产生的驱动功率，其中：/n当转速大于预设第一高速阈值、且小于或等于预设第二高速阈值时，对逆变驱动模块的驱动电压提供电压补偿，以弥补驱动功率相比于转速提升而引发的负载增量的功率差额；/n当转速大于预设第二高速阈值时，在电压补偿的基础上对逆变驱动模块的驱动电流提供电流补偿，以弥补基于电压补偿的驱动功率相比于负载增量的功率差额。/n

【技术特征摘要】
1.一种步进电机的驱动控制装置，其特征在于，包括：
逆变驱动模块，用于产生对步进电机的驱动功率；
测速采样模块，用于从逆变驱动模块检测步进电机的相电压和相电流；
驱动控制模块，用于利用检测到的相电压和相电流，确定步进电机的反电动势的过零周期；根据步进电机的反电动势的过零周期，确定步进电机的转速；以及，根据步进电机的转速，调节逆变驱动模块对步进电机产生的驱动功率，其中：
当转速大于预设第一高速阈值、且小于或等于预设第二高速阈值时，对逆变驱动模块的驱动电压提供电压补偿，以弥补驱动功率相比于转速提升而引发的负载增量的功率差额；
当转速大于预设第二高速阈值时，在电压补偿的基础上对逆变驱动模块的驱动电流提供电流补偿，以弥补基于电压补偿的驱动功率相比于负载增量的功率差额。


2.根据权利要求1所述的驱动控制装置，其特征在于，进一步包括电压调节模块，并且，驱动控制模块进一步向电压调节模块产生电压补偿信号，其中，电压补偿信号用于驱动电压调节模块将为逆变驱动模块提供的驱动电压的电压值提升为大于额定电压值的补偿电压值。


3.根据权利要求2所述的驱动控制装置，其特征在于，驱动控制模块进一步在产生电压补偿信号的期间内向逆变驱动模块产生具有补偿占空比的PWM信号，其中，PWM信号的补偿占空比大于PWM信号在转速小于或等于预设第二高速阈值时的额定占空比，以提升逆变驱动模块中的各相桥臂的导通开关的开启幅度。


4.根据权利要求2所述的驱动控制装置，其特征在于，进一步包括PWM驱动模块，并且，驱动控制模块进一步在产生电压补偿信号的期间内向PWM驱动模块产生电流补偿信号，其中，电流补偿信号用于控制PWM驱动模块向逆变驱动模块产生具有补偿占空比的PWM信号，PWM信号的补偿占空比大于PWM信号在转速小于或等于预设第二高速阈值时的额定占空比，以提升逆变驱动模块中的各相桥臂的导通开关的开启幅度。


5.根据权利要求1所述的驱动控制装置，其特征在于，驱动控制模块进一步用于当转速小于预设低速阈值时，将逆变驱动模块的驱动电压调节为小于额定电压值，以降低步进电机的功耗。


6.根据权利要求5所述的驱动控制装置，其特征在于，进一步包括电压调节模块，其中，电压调节模块包括择一启用的第一电源和第二电源：
当转速大于或等于预设低速阈值、并且小于或等于预设第一高速阈值时，驱动控制模块向电压调节模块产生第一电源选择信号，其中，第一电源选择信号用于启用第一电源为逆变驱动模块提供电压值为额定电压值的驱动电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：万心，
申请(专利权)人：杭州海康威视数字技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33