F448步进电机(小功率2相4线式)驱动应用参考

1 步进电机的电机模型可以看做两个相互正交的绕组，通常采用全步工作方式和半步工作方式；通过改变两个绕组的电流分别产生每次旋转90°和45°的旋转磁场。磁场旋转一周，步进电机步进一个齿距；存在的问题：此种简易的控制方式由于步进角度过大，步数少，低速时有较明显的步进感觉，容易引起低频震动并产生较明显的运转噪音。
2 基于双H桥逆变器拓扑结构设计一种上下桥臂互补导通、对角桥臂同时导通的控制方式，结合双H桥逆变器的空间电压矢量脉宽调制方法输出PWM；分别控制二相混合式步进电机的两个绕组，施加相互正交的电流形成合成磁场；实现恒力矩输出并附带微步细分的运行效果，使二相混合式步进电机在全速度域内静音低震动运行；
3 理论推导：

N依次取值0~4M，θ从0°逐渐步进至360°，等效磁场旋转一个电气圈则可得到相应的AB绕组各自的电流值；根据电机实际运行所需要的细分级数M，在0到最大相电流之间按正弦规律等分为M-1个稳定的中间电流状态；并将每个步进状态对应的正余弦数值存入数组中；

     硬件上基于双H桥逆变器拓扑结构，采用上下桥臂互补导通、对角桥臂同时导通的控制方式，结合双H桥逆变器的空间电压矢量脉宽调制方法输出PWM至电机预驱，达到分别控制A相和B相的电流的目的。另外，在相电流达到细分点时需要控制电流进行衰减，否则就会出现角度过冲也就无法准确的停留在细分角度上。根据电机的速度不同，选择的衰减模式不同。高速时快衰减、低速时慢衰减。高速时慢衰减会出现震动大、噪音高等问题。低速时选择快衰减就会导致电机扭矩不足而出现定位不准。电机控制MCU的电流衰减具体实现是H桥开关管的控制模式。慢衰减时高侧管关闭，快衰减时高低侧管都关闭。

4 软硬件参考详见附件，欢迎留言探讨；

步进电机都是两个绕组吗  有米有可能是其他数量的啊

步进电机的步幅大小是通过什么控制的呢

力矩的大小是一直在变化的 会不会在控制的过程中造成不停地抖动呢

pwm输出频率越高 是不是控制的能力就越高啊

2相4线的话每一步走过的角度是多少呢

双H桥和单H桥的优缺点都是什么呢

tpgf 发表于 2024-7-3 09:13
步进电机都是两个绕组吗  有米有可能是其他数量的啊

步进电机可能会有多相的，但本例程是以2相4线式为例

晓伍 发表于 2024-7-3 18:00
2相4线的话每一步走过的角度是多少呢

没有细分的话，走一步是1.8°，200步一个整机械圈

木木guainv 发表于 2024-7-3 14:30
pwm输出频率越高 是不是控制的能力就越高啊

是；但是步进电机一般都有响应上限，不宜太高

xiaoqizi 发表于 2024-7-3 13:53
力矩的大小是一直在变化的 会不会在控制的过程中造成不停地抖动呢

通过A B 相电流分别按照余弦和正弦规律分配，最终形成的合成力矩可以保持恒定；

步进电机的步距能通过程序控制吗？不是由步进电机的结构固定了吗？

suncat0504 发表于 2024-7-30 20:23
步进电机的步距能通过程序控制吗？不是由步进电机的结构固定了吗？

步距角是结构固定的，但是通过特定算法，在步距角内依然可以实现多级细分。

磨砂 发表于 2024-7-3 19:00
双H桥和单H桥的优缺点都是什么呢

没有优劣之分，具体看主控能输出的波形形态；

liangzhou1988 发表于 2024-11-14 12:45
步距角是结构固定的，但是通过特定算法，在步距角内依然可以实现多级细分。 ...

厉害了