專利名稱：三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
低頻振蕩步進(jìn)電機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起動(dòng)頻率的一半。步進(jìn)電機(jī)在極低頻率下做連續(xù)步進(jìn)運(yùn)行，即每改變一次通電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。如果阻尼較小，這種運(yùn)動(dòng)是一個(gè)衰減的振蕩過程，轉(zhuǎn)子是按自由振蕩頻率振蕩幾次才衰減到新的平衡位置而停止下來。每來一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)子都從新的轉(zhuǎn)矩曲線的躍變中獲得一次能量的補(bǔ)充，這種能量越大，振蕩越厲害。當(dāng)脈沖頻率等于或者接近于電機(jī)的自由振蕩頻率時(shí)電機(jī)會出現(xiàn)嚴(yán)重的振動(dòng)，甚至失步導(dǎo)致無法工作，這就是步進(jìn)電機(jī)的低頻共振現(xiàn)象。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。失步，有多種情況會產(chǎn)生失步，比如起動(dòng)或停止頻率超過突跳頻率，電機(jī)高速運(yùn)行的脈沖頻率超過了最大運(yùn)行頻率，所帶負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，共振等。通過改善驅(qū)動(dòng)器的性能，可以減小運(yùn)行中失步的可能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題在于提供一種三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，以解決上述背景技術(shù)中的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括直流電源、MOS管、三相電機(jī)、功率管驅(qū)動(dòng)芯片、比較器、反相加法器、PI調(diào)節(jié)器、光耦隔離器、單片機(jī)、三角波生成器、D/A轉(zhuǎn)換器、細(xì)分設(shè)置器， 所述的直流電源連接MOS管，MOS管連接三相電機(jī)和功率管驅(qū)動(dòng)芯片，功率管驅(qū)動(dòng)芯片連接至少三個(gè)比較器，一個(gè)比較器連接反相加法器和三角波生成器，另外兩個(gè)比較器均連接PI 調(diào)節(jié)器，所述的光耦隔離器連接單片機(jī)，單片機(jī)連接細(xì)分設(shè)置器和D/A轉(zhuǎn)換器，所述的D/A 轉(zhuǎn)換器連接PI調(diào)節(jié)器。本系統(tǒng)電源采用直流電源，直流電源的可靠性十分重要，因?yàn)殚_關(guān)電源用來給驅(qū)動(dòng)與控制電路中的單片機(jī)、運(yùn)放和逆變橋中的功率MOSFET驅(qū)動(dòng)電路提供低壓直流電?？刂齐娐芬孕酒珹TMEGA8為核心，包括電流檢測電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和控制信號接口電路，構(gòu)成功能齊全的全數(shù)字三相混合式步進(jìn)電機(jī)脈沖細(xì)分驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本系統(tǒng)是一個(gè)有電流反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。系統(tǒng)參數(shù)由撥碼開關(guān)設(shè)定，控制信號主要有脈沖信號和方向信號。脈沖信號主要用于控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的控制特性，每接收到一個(gè)外部脈沖產(chǎn)生一個(gè)步距角的運(yùn)動(dòng)，因此步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離與脈沖個(gè)數(shù)成正比，而步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行速度則正比于脈沖的頻率。方向信號用于控制步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。信號經(jīng)過判斷處理，輸出相應(yīng)的細(xì)分控制數(shù)據(jù)至D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器根據(jù)電流設(shè)定值，輸出模擬階梯電壓V outA和VoutB作為參考電壓信號，然后和經(jīng)過放大的反饋信號進(jìn)行比較，誤差信號經(jīng)過PI調(diào)節(jié)和處理，通過驅(qū)動(dòng)芯片來驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，同時(shí)可以根據(jù)需要設(shè)置過電流保護(hù)、過熱保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)電路等對驅(qū)動(dòng)器檢測保護(hù)。包括為了提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能，目前對各種驅(qū)動(dòng)電源和控制電路的控制方法很多，常用的有以下幾種措施(1)提高驅(qū)動(dòng)電源性能主要是在功率驅(qū)動(dòng)部分改善各相繞組電流波形上升下降的前后沿，達(dá)到各相電流在高低頻時(shí)都能保持額定值，提高步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的矩角特性。(2)采用閉環(huán)控制系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)之一是能在開環(huán)系統(tǒng)中工作，這種運(yùn)行方式由于控制線路經(jīng)濟(jì)簡單，不需反饋編碼器及相應(yīng)的線路，所以在很多位置和轉(zhuǎn)速控制中，在精度和穩(wěn)定性要求不高的場合得到廣泛應(yīng)用。目前市場上90%的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)都是屬于開環(huán)控制。但是步進(jìn)電機(jī)在開環(huán)方式下工作，其性能常常受到一些限制，開環(huán)運(yùn)行會帶來失步的風(fēng)險(xiǎn)，從而引起定位不準(zhǔn)。增加反饋閉環(huán)控制可避開對傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的這些限制，糾正偏差實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。反饋需要檢測，例如用編碼器檢測偏差，通過控制器進(jìn)行補(bǔ)償。采用閉環(huán)理論上雖然可以克服一些缺點(diǎn)但是檢測裝置的精度仍存在一些問題并帶來了一些額外的成本，增加的成本是否物有所值還要根據(jù)具體系統(tǒng)對控制性能的要求。(3)采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)近年來發(fā)展起來的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)，就是通過驅(qū)動(dòng)器把電機(jī)步距角細(xì)分。 由于可以顯著的減小步進(jìn)電機(jī)的步距角，并且步距角越小，進(jìn)入穩(wěn)定區(qū)域越容易，這樣就增加了步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性，還可以減弱甚至消除步進(jìn)電機(jī)的低頻振蕩和噪聲，提高起動(dòng)頻率和高速下轉(zhuǎn)矩，同時(shí)也可以提高電機(jī)進(jìn)給分辨率和精度。有益效果本實(shí)用新型采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)，即增大運(yùn)行拍數(shù)時(shí)，步距角變小，動(dòng)態(tài)誤差變小， 穩(wěn)定裕度增大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，起動(dòng)頻率提高，能有效的提高步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性能，抑制振蕩和噪聲，運(yùn)行拍數(shù)足夠大時(shí)，可以有效的避開低頻振蕩區(qū)。

圖1為本實(shí)用新型三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1，三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括直流電源、MOS管、三相電機(jī)、功率管驅(qū)動(dòng)芯片、比較器、反相加法器、PI調(diào)節(jié)器、光耦隔離器、單片機(jī)、三角波生成器、D/A轉(zhuǎn)換器、細(xì)分設(shè)置器，其特征在于，所述的直流電源連接MOS管，MOS管連接三相電機(jī)和功率管驅(qū)動(dòng)芯片， 功率管驅(qū)動(dòng)芯片連接至少三個(gè)比較器，一個(gè)比較器連接反相加法器和三角波生成器，另外兩個(gè)比較器均連接PI調(diào)節(jié)器，所述的光耦隔離器連接單片機(jī)，單片機(jī)連接細(xì)分設(shè)置器和D/ A轉(zhuǎn)換器，所述的D/A轉(zhuǎn)換器連接PI調(diào)節(jié)器。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征及本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)，本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括直流電源、MOS管、三相電機(jī)、功率管驅(qū)動(dòng)芯片、比較器、 反相加法器、PI調(diào)節(jié)器、光耦隔離器、單片機(jī)、三角波生成器、D/A轉(zhuǎn)換器、細(xì)分設(shè)置器，其特征在于，所述的直流電源連接MOS管，MOS管連接三相電機(jī)和功率管驅(qū)動(dòng)芯片，功率管驅(qū)動(dòng)芯片連接至少三個(gè)比較器，一個(gè)比較器連接反相加法器和三角波生成器，另外兩個(gè)比較器均連接PI調(diào)節(jié)器，所述的光耦隔離器連接單片機(jī)，單片機(jī)連接細(xì)分設(shè)置器和D/A轉(zhuǎn)換器，所述的D/A轉(zhuǎn)換器連接PI調(diào)節(jié)器。
專利摘要三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括直流電源、MOS管、三相電機(jī)、功率管驅(qū)動(dòng)芯片、比較器、反相加法器、PI調(diào)節(jié)器、光耦隔離器、單片機(jī)、三角波生成器、D/A轉(zhuǎn)換器、細(xì)分設(shè)置器，所述的直流電源連接MOS管，MOS管連接三相電機(jī)和功率管驅(qū)動(dòng)芯片，功率管驅(qū)動(dòng)芯片連接至少三個(gè)比較器，一個(gè)比較器連接反相加法器和三角波生成器，另外兩個(gè)比較器均連接PI調(diào)節(jié)器，所述的光耦隔離器連接單片機(jī)，單片機(jī)連接細(xì)分設(shè)置器和D/A轉(zhuǎn)換器，所述的D/A轉(zhuǎn)換器連接PI調(diào)節(jié)器。本實(shí)用新型采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)，即增大運(yùn)行拍數(shù)時(shí)，步距角變小，動(dòng)態(tài)誤差變小，穩(wěn)定裕度增大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，起動(dòng)頻率提高，能有效的提高步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性能，抑制振蕩和噪聲。
文檔編號H02P8/22GK202026272SQ201120159410
公開日2011年11月2日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者張利國, 張慶鋼, 羅晨, 鄒文燕, 陳明亮, 黃全國 申請人:江西英菲賽科技有限公司