本发明涉及一种升频升压型步进电机的驱动方法, 首先将外部步进脉冲信号和方向信号转换成功率转换 控制信号,将外部控步进脉冲信号的频率转换成电压信 号,将由功率变换产生的电流进行检测,与电压信号进 行比较及脉宽调制处理,产生电流控制信号,该信号与 通电顺序控制信号共同放大合成,产生控制功率变换的 信号,从而将直流电压调制成为能够控制电机的电压。 本发明实现了闭环升频升压控制和升频升流控制,提高 了电机控制的可靠性灵活性。
1、一种升频升压型步进电机的驱动方法,其特征在于,该方法包括以下各步骤: (!)将外部电源输入的交流电压整流成为直流电压,该直流电压经功率转换后成 为控制步进电机运行所需要的电压和电流;
2、将外部控制用的步进脉冲信号和方向信号通过信号转换生成控制步进电机通 电顺序所需的方波信号,该信号经放大后成为上述第一步的功率转换所需的控制信号; 对上述第一步的用于功率转换的的直流电压进行检测、采样形成电压反馈信号;
3、将外部控制用的步进脉冲信号的频率转换成电压信号,该信号用以控制功率 转换的电压和电流;
4、将上述第二步的电压反馈信号和第三步的电压信号进行比例积分调节,形成 一个电压控制信号,该信号再经脉宽调制处理,变换为占空比可变的方波脉冲信号, 此信号用来控制直流斩波,进而控制用于功率变换的直流电压,保证电压跟随升频升 压控制的要求而变化对上述第1步的由功率变换产生的电流进行检测,并通过****值检测处理, 得到电流反馈信号,该信咢与上述第3步的电压信号进行比较及脉宽调制处理,产生 电流控制信号。
上述电流控制信号与上述第1步的步进电机通电顺序控制信号共同放大,两 者在此进行信号合成,产生一个可以控制功率变换的信号,该信号控制功率变换,从 而将直流电压调制成为能够控制电机的电压。
本发明涉及一种升频升压型步进电机的驱动方法,属混合式步进电机驱动控制技 术领域。
步进电机及其驱动装置因其具有较好的定位性能和^^低的成本,在经济型数控领 域和其它需要准确定位的加工、制造及检测设备当中获得了广泛的应用。但是由于步 进电机本身所固有的低频振动问题,使得步进电机在一些对振动及噪音有所要求的场 合的应用受到限制;如何对步进电机的低频振动通过驱动控制技术进行减轻和抑制, 是步进电机应用中的一个重要问题。在现有的步进电动机驱动技术当中,细分控制技 术和升频升压控制技术是能够较为有效的降低步进电机低频运转时的振动和噪音的主 要控制方法,前者是通过对步进电机相电流进行阶梯化正弦控制,使电机以较小的单 位步距角运行(机械步距角的几分之一或几十分之一〉,从而降低低频振动,但此项技 术实现较为复杂,特别是当电机相数较多时(如五相)不易实现且成本较高;升频升 压控制技术是通过降低电机低速运行时的相绕组供电电压以降低低频振动的方法,目 前升频升压控制主要是开环控制,因而存在以下主要问题:①电压幵环控制,易受供 电电压波动影响;②电机绕组电流由驱动器输出电压与绕组电阻决定,因此电流易受 环境(电源电压、电机参数等)影响,导致电机发热或转矩下降;③由于电机电阻很 小,低速运行时驱动器输出电压必须较小才能不致过电流,而过低的绕组电压使得电 机的快速响应性较差;④驱动器适应性差,针对不同规格型号的电机须相应调整。
本发明的目的是设计一种升频升压型步进电机的驱动方法,克服目前升频升压控 制所存在的上述问题,将电流控制技术与升频升压技术有机地结合,以提高驱动器电 压和电流的可控制性,从而提高驱动性能及可靠性。本发明提出的升频升压型步进电机的驱动方法,包括以下各步骤: 1、将外部电源输入的交流电压整流成为直流电压,该直流电压经功率转换.后成为 控制步进电机运行所需要的电压和电流;
2将外部控制用的步进脉冲信号和方向信号通过信号转换生成控制步进电机通电 顺序所需的方波信号,该信号经放大后成为上述第一步的功率转换所需的控制信号;
3、对上述第一步的用于功率转换的的直流电压进行检测、釆样,形成电压反馈信号;
4、将外部控制用的步进脉冲信号的频率转换成电压信号,该信号用以控制功率转 换的电压和电流;
5、将上述第二步的电压反馈信号和第三步的电压信号进行比例积分调节,形成一 个电压控制信号,该信号再经脉宽调制处理,变换为占空比可变的方波脉冲信号,此 信号用来控制直流斩波,进而控制用于功率变换的直流电压,保证电压跟随升频升压 控制的要求而变化;
6、对上述第1步的由功率变换产生的电流进行检测,并通过****值检,处理, 得到电流反馈信号,该信号与上述第3步的电压信号进行比较及脉宽调制处理,产生 电流控制信号。
7、上述电流控制信号与上述第1步的步进电机通电顺序控制信号共同放大,两者 在此进行信号合成,产生一个可以控制功率变换的信号,该信号控制功率变换,从而 将直流电压调制成为能够控制电机的电压。
本发明改进了原有的升频升压驱动控制技术,通过釆用电压反馈及比例积分调节, 实现闭环升频升压控制,消除了外界环境对驱动装置输出的影响,提高了可靠性;同 时,将电流闭环控制技术弓丨入升频升压控制中,实现了升频升流控制,增加了升频升 压控制的灵活性和输出电流的可控制性,提高了驱动装置的快速性能和对电机的适应 性,也进一步提高了装置的可靠性。