二相混合式步进电动机任意步距角的驱动器及其实现方式制造技术

在一个由Ｎ进制可逆计数器、给定电流发生器、Ｄ／Ａ转换器、电流检测、电流控制器、前级驱动、功放桥等构成的二相混合式步进电动机构成的步进电动机驱动系统内，通过对环分部分的给定电流波形及计数器进行特殊设计，转子转过一个齿距角范围内通电状态数可以不为整数，这时让转子转过若干个齿距角范围内通电状态数才为整数。本发明专利技术构思新颖，便于从整机系统的角度选择最佳或最希望的步距角，使整机系统的设计更灵活和方便。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种二相混合式步进电动机任意步距角运行的驱动器及其实现方式。二相混合式步进电动机的微步驱动系统。微步驱动器采用电流型驱动技术，让绕组电流为正弦阶梯波，一个电流变化周期内正弦波的阶梯数N1就是逻辑通电状态数，可以是不同的整数，且通常为偶数，N1＝2K1，(K1＝2，3，4，5……)通电状态变化一个循环，步进电动机的转子转过一个齿距角，所以微步驱动时，电动机的步距角可以是，θb=θ1N1=θ12·1K(K1=2,3,4,5......)]]>以转子齿数Zr＝50为例，采用微步驱动系统时，它的步距角可以是， 上式数列以外的步距角，如1.5°、1.25°、1°、0.75°、0.5°、0.375°、………等，也是常常希望的，但是如不改变相数或转子齿数就无法得出。本专利技术的目的，是提供一种在不改变电机相数或转子齿数的情况下，实现任意步距角运行的驱动器及其实现方式。本专利技术是这样实现的在一个由N进制可逆计数器、给定电流发生器、D/A转换器、电流检测、电流控制器、前级驱动、功放桥等构成的二相混合式步进电动机构成的步进电动机驱动系统内，通过对环分部分的给定电流波形及计数器进行特殊设计，转子转过一个齿距角范围内通电状态数可以不为整数，这时让转子转过若干个齿距角范围内通电状态数才为整数。该给定电流波形为相差90°电角度的二相正弦阶梯波，在转子转过一个齿距角范围内，电流波形的阶梯数可以不为整数，这时让转子转过若干个齿距角范围内才为整数。驱动系统内，可逆计数器的计数长度N根据所希望的步距角特殊设计；给定电流发生器由EPROM构成，预先写入所需的电流波形，包括电流的大小和极性，可由计数器扫描读出，电流波形也根据所希望的步距角特珠设计。本专利技术构思新颖，实现巧妙，能提高同一品种电机的生产量，降低生产成本及减少库存量等，有明显的效益；对用户来讲，便于从整机系统的角度选择最佳或最希望的步距角，使整机系统的设计更灵活和方便。附附图说明图1为本专利技术驱动系统的结构框图。附图2为给定电流波形示意图。附图3为θbe＝75deg.ele时的转矩相量星形图。如图所示，(1)N进制可逆计数器。可逆计数器的计数长度N根据所希望的步距角特殊设计 (2)给定电流发生器。由EPROM构成，预先写入所需的电流波形，包括电流的大小和极性，可由计数器扫描读出，电流波形也根据所希望的步距角特iA=2sin(K2θbe+Φ0)]]>iB=2cos(K2θbe+Φ0),(K2=0,1,2,3,4....N′1-1)]]>殊设计(3)D/A转换器。完成给定电流的数字量到模拟量的转换；(4)电流检测。对相电流进行检测；(5)电流控制器。根据给定电流讯号ir和检测到的电流讯号if进行调节，通过前级驱动控制功放桥，使相电流跟随给定电流变化，采用固定开关频率峰值电流型控制器，也可以采用滞环型电流控制器；(6)前级驱动。驱动功放桥(7)功放桥。针对混合式步进电动机需双极性驱动的特点，每相用全H桥结构的功放电路，功率器件根据电动机要求的功率驱动极电压及电流值选取，用MOSFET或IGBT等；(8)二相混合式步进电动机。下面结合本案实施举例进一步说明以一台57BH250C型二相混合式步进电动机为例，(1)假设要求步距角θb＝1.5°，转子齿数Zr＝50，相应的电角度θbe＝Zr·θb＝75°(2)特殊设定的电流波形以57BH250C型电动机的额定电流为基准，A相和B相电流的相对值波形为，iA=2sin(K2θbe+Φ0)]]>iB=2cos(K2θbe+Φ0),(K2=0,1,2,3,4....N′1-1)]]>作成曲线如图2所示，Φ0为电流波形的初相角，M1′为新的通电状态数。(3)通电状态数。按照传统的观念，在一个齿距角范围内电流波形的阶梯数，称为步进电动机驱动系统的通电状态数N1，按上述波形得， 只要求电流波形在K3个齿距范围内有整数个阶梯数就可以，因为对K3没有严格的限定，所以上式中θbe为所希望的值时都能满足。 θbe＝75°时，由上式可得，K3＝5 N1＝24N1便是新的驱动系统的通电状态数。通电状态变化一个循环，转子转过K3＝5个转子齿距角。(4)电流波形的初相角Φ0。从原理上讲，Φ0为任意值，电动机都可以同样获得所希望的步距角运行。但是Φ0不同时，由式(8)确定的24种不同通电状态的组合便不一样，电动机的运行性能也有一些差别。改变Φ0可以得到一种最好的通电状态的组合。本实施例中选取Φ0＝35°电角度电动机在步距角θb＝1.5°情况下运行性能良好。(5)转矩相量星形图。如图3所示。可以明显看出，K2的值每顺序变化一次，通电状态改变一次，转矩相量便转过θbe＝75°，电动机的转子便相应转过θbe＝75°电角度，即1.5°机械角度。(6)可逆计数器的计数长度N。为了获得所希望的步距角，按式(10)得到逻辑通电状态数N1‘＝24，可逆计数器的计数长度最小应有，N＝N1‘＝24设计成N1‘的倍数也可以，即N＝K4N1在举例的实际系统中取K4＝8，N＝192，这样做并不增加硬件电路的复杂性，却可以与别的所希望的步距角要求的计数器兼容，例如θb＝1.5°，0.375°，0.1875°等。权利要求1.一种二相混合式步进电动机任意步距角运行的驱动器的实现方式，其特征在于通过对环分部分的给定电流波形及计数器进行特殊设计，使得转子转过一个步距角范围内通电状态数可以不为整数，在转子转过若干个齿距角范围内通电状态数为整数就可以。2.根据权利要求1所述的实现方式，其特征在于给定电流波形为相差90°电角度的二相正弦阶梯波，在转子转过一个齿距角范围内，电流波形的阶梯数可以不为整数，在转子转过若干个齿距角范围内为整数即可。3.根据权利要求2所述的实现方式，其特征在于二相电流的相对值波形为iA=2sin(K2θbe+Φ0)]]>iB=2cos(K2θbe+Φ0),(K2=0,1,2,3,4.....N′1-1)]]>θbe为设定的步距角(电角度)；4.根据权利要求3所述的实现方式，其特征在于给定电流波形的初相角不为零。5.一种二相混合式步进电动机任意步距角运行的驱动器，由N进制可逆计数器、构成，其特征在于N进制可逆计数器的计数长度N设定为新通电状态数(N1‘)的整数倍。6.根据权利要求5所述的驱动器，其特征在于计数长度N设定为全文摘要在一个由N进制可逆计数器、给定电流发生器、D/A转换器、电流检测、电流控制器、前级驱动、功放桥等构成的二相混合式步进电动机构成的步进电动机驱动系统内,通过对环分部分的给定电流波形及计数器进行特殊设计,转子转过一个齿距角范围内通电状态数可以不为整数,这时让转子转过若干个齿距角范围内通电状态数才为整数。本专利技术构思新颖,便于从整机系统的角度选择最佳或最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二相混合式步进电动机任意步距角运行的驱动器的实现方式，其特征在于通过对环分部分的给定电流波形及计数器进行特殊设计，使得转子转过一个步距角范围内通电状态数可以不为整数，在转子转过若干个齿距角范围内通电状态数为整数就可以。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢道英，程智，王宗培，
申请(专利权)人：卢道英，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]