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;
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