混合式步进电机的微步驱动SPWM研究..docx

混合式步进电机的微步驱动SPWM研究摘要： 微步驱动技术能够改善动态特性和定向准确性。本文提出了带有SPWM固定频带电流控制的五相混合式微步电机驱动系统理论，包括斩波的约束因素、斩波定位精度的影响、拖动扭矩-频率特点分析等等。关键词：电流控制SPWM技术; 五相混合式步进电机，微步驱动器 双定子绕组感应发电机; 一 简介 应用微步驱动的步进电机是高精度和高分辨率的定位系统高的重要组成部分，它广泛应用于数控机床、柔性制造和机器人。在本文中，在五阶段的理论混合式电动机微步驱动系统电流滞环控制的SPWM技术提出了一些结论。给制造系统的向前向前发展提供了理论依据。二 微步驱动理论分析旋转磁场五相步发动机五相对称绕组流过的五相对称交流电流，空间坐标α在A相轴导向，A相电流等于到零的时刻是认为作为时间t的原点。然后对于基本五脉动磁动势波A,B,C,D,E五个个阶段分别表示为其中，Fφ1是振动的基波幅值 波，ω是角频率。 由三角形关系，（1）可以改变成 求和五个表达式，得 五相脉动的基波 磁势力其中是2602-mental波幅度，I是RMS当前的相。 p是极对。从（3），将所得的基波 五相磁脉动势力旋转 等幅波。它的转速为 式中，f是频率，n是转子齿数 。 根据（3），所得到的基本 的五相磁动势 与最大相电流的轴线。 更换T =n?ΔT入式（3），产生基波 ，可以得到 其中，表示的幅度 用N表示正弦波的每个区间。 n为 脉动数。 T为周期。 等式（5）变为： 等式（6）表示，它是一个旋转步骤的 微步驱动器的磁场，其中用同样齿距离的步进电机。旋转磁场的角可以由通过控制输入脉冲数n控制。 N是旋转磁场的脉冲数 ，转动相同的角度对应步骤角较小，实现了对斩波的制约，加强了该逆变器VSI的闭环控制 定子电流的瞬时值来改变当前的迟滞宽度。 峰 - 峰值为自适应控制范围内 迟滞宽度，它没有任何与DC总线 的电压联系。有两种性能规范来评估 逆变器作为波动幅度和 负载电流的变动频率的效果， 理想频率 忽略引起的电流和EMF变化以及 参数在很短周期内的斩波改变 。 在此，U是直流电压，2H被迟滞宽度，L是 定子绕组的电感，β是不对称 正和负电源的程度，e是电动势，ai 是参考电流。斩波频率的影响因素总结如下：（1）2H与滞回宽度成反比。2H较窄，F越高，低分量较低。因此，逆变器输出跟踪参考电流的能力越强。L是小的，斩波的频率高和跟踪效果较好。di dt较小，基波定子电流的频率是在低转速下，另外输出电流的脉动频率更高。因此，斩波频率较高di dt，跟踪效果更好。di dt的一个在高速下/的斩波频率，如果大于di dt（AI输出逆变器的电流），AI无法跟踪*ai和调节系统的能力丧失。逆变器的直流母线电压u是越高，输出电流波动的变化梯度越大和斩波的频率越高。DC总线电压由电压耐力决定。定子绕组电阻R较少，2603 斩波频率较高。? ai 越大，切碎波的频率越低，定子绕组的额定电流越大且跟踪效果越差。 积极的不对称程度和β 负电源越大，跟踪供给的效果越差。该β为零是最佳的应用实例 。、电动势越大的上坡斜度 ，逆变器的输出电流的波动越小，且 下降梯度越大，斩波频率越低和追踪供应的效果较差。所设计的系统不是一个理想的，而且退出 反馈时间，阻塞延迟时间，切换时间， 迟滞环路延迟和设备延迟不能 进行调整。 而其他延迟循环延迟可以被调整。C.为斩波导向精度的影响 目前面向每相加入了一些 在恒定电流时的脉动分量 ，斩波控制采用脉动组件给朝向精度带来了一些影响。其中K =2.5Nrφ米cosα为转矩 系数，f为斩波频率，M是 转动惯量，Δ是当前的滞回环，τ是 放电线圈的时间常数，I是RMS 绕组电流。从式（8），减少Δ和 增大M可提高定向精度。 如，θ= 0时，朝向的 误差为零。D.拉矩频分析 牵引转矩 - 频率特性是 输入和整个系统的输出特性， 它与电机和驱动器都连接 。如果当前跟踪SPWM模式 则采用的拉动扭矩表达 步进电机的图1矢量图 从图1， 转增它变成： 然后： 只有当MI和e为同相位，所述 最大扭矩可以生产。从α= 0 一个步进电动机，可变负荷使负载 角δ变化和VM-ω是不同的。该 电流跟踪SPWM模式可以使2604与 VM-ω自动匹配，使系统在最佳工作状态，以获得最大拉 转矩和广泛恒定牵引扭矩范围。E.微步驱动器的一些问题 影响平等的两个因素 微步或步进精度。一是来自控制 及驱动电路，如组件的公差， 温度漂移，三相电流不平衡， 电源的电压扰动。其他来自 马达，例如，1）马达在工作 磁性材料的非线性区域，使马达 难以通过均匀旋转恒定角度 改变电流。 2）没有面向转矩 设计步进电机使转子的旋转 仅由电磁转矩支配， 摩擦力矩尽可能小。 3）励