步進(jìn)電機(jī) 是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移或直線運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由步進(jìn)電機(jī)及其功率驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成一個(gè)開環(huán)的定位運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)接受一個(gè)電脈沖信號(hào)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸將轉(zhuǎn)過一定的角度或移動(dòng)一定的直線距離，電脈沖輸入越多，電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的角度或直線位移就越多；同時(shí)，輸入電脈沖的頻率越高，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速或位移速度就越快。圖1是步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的基本功能框圖。

由于步進(jìn)電機(jī) 系統(tǒng)具有較好的定位性能和較低的成本，在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控領(lǐng)域和其它需要準(zhǔn)確定位加工、制造及檢測設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于步進(jìn)電機(jī)本身所固有的低頻振動(dòng)問題，使得步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用受限于一些在振動(dòng)及噪音有所要求的場合；如何對(duì)步進(jìn)電機(jī)的低頻振動(dòng)通過驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行減輕和抑制，是步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用中的一個(gè)重要問題。在現(xiàn)有的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)當(dāng)中，細(xì)分控制技術(shù)和升頻升壓控制技術(shù)是能夠較為有效的降低步進(jìn)電機(jī)低頻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)和噪音的主要控制方法，前者是通過對(duì)步進(jìn)電機(jī)相電流進(jìn)行階梯化正弦控制，使電機(jī)以較小的單位步距角運(yùn)行（機(jī)械步距角的幾分之一或幾十分之一），從而降低低頻振動(dòng)，但此項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，特別是當(dāng)電機(jī)相數(shù)較多時(shí)（如五相）不易實(shí)現(xiàn)且成本較高；升頻升壓控制技術(shù)是通過降低電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)的相繞組供電電壓從而降低低頻振動(dòng)的方法，目前升頻升壓控制主要是開環(huán)控制，因而存在以下主要問題：

1. 電壓開環(huán)控制，易受供電電壓波動(dòng)影響；

2. 電機(jī)繞組電流由驅(qū)動(dòng)器輸出電壓與繞組電阻決定，因此電流易受環(huán)境（電源電壓、電機(jī)參數(shù)等）影響，導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱或轉(zhuǎn)矩下降；

3. 由于電機(jī)電阻很小，低速運(yùn)行時(shí)驅(qū)動(dòng)器輸出電壓必須較小才能不致過電流，而過低的繞組電壓使得電機(jī)的快速響應(yīng)性較差；

4. 驅(qū)動(dòng)器適應(yīng)性差，針對(duì)不同規(guī)格型號(hào)的電機(jī)須相應(yīng)調(diào)整。

為改善和克服目前升頻升壓控制所存在的上述問題，本文提出和設(shè)計(jì)了一種新型的升頻升壓型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，該方法將電流控制技術(shù)與升頻升壓技術(shù)有機(jī)的結(jié)合，提高驅(qū)動(dòng)器電壓和電流的可控制性，從而提高驅(qū)動(dòng)性能及可靠性。

圖2給出了新型升頻升壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)的原理框圖，由環(huán)形分配器、頻率/電壓轉(zhuǎn)換、電壓檢測、比例積分調(diào)節(jié)、直流斬波、脈寬調(diào)制、電流檢測、電流控制、前級(jí)驅(qū)動(dòng)、功放橋等單元構(gòu)成步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；外部輸入的步進(jìn)脈沖和方向信號(hào)由環(huán)形分配器轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)的通電順序控制信號(hào)以驅(qū)動(dòng)功放橋工作，進(jìn)而控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行；由頻率/電壓轉(zhuǎn)換、電壓檢測、比例積分調(diào)節(jié)、直流斬波構(gòu)成電壓閉環(huán)控制環(huán)節(jié)，對(duì)供給步進(jìn)電機(jī)的直流電壓進(jìn)行比例積分控制，保證該直流電壓跟隨升頻升壓控制所要求的電壓給定而變化；由電流檢測和電流控制兩部分構(gòu)成電流控制環(huán)節(jié)，以控制功放橋的輸出電流幅度，并在一定范圍內(nèi)使電機(jī)電流隨電機(jī)運(yùn)行速度提高而提高，實(shí)現(xiàn)升頻升壓電流控制效果。

驅(qū)動(dòng)裝置采用上述技術(shù)后，改進(jìn)了原有的升頻升壓驅(qū)動(dòng)控制，通過采用電壓反饋及比例積分調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)升頻升壓控制，消除了外界環(huán)境對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置輸出的影響，提高了可靠性；同時(shí)，將電流閉環(huán)控制技術(shù)引入升頻升壓控制中，實(shí)現(xiàn)了升頻升流控制，增加了升頻升壓控制的靈活性和輸出電流的可控制性，提高了驅(qū)動(dòng)裝置的快速性能和對(duì)電機(jī)的適應(yīng)性，也進(jìn)一步提高了裝置的可靠性。該項(xiàng)技術(shù)目前已向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)了專利，并已成功地應(yīng)用于四通驅(qū)動(dòng)器SH50806A中。

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