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論壇公告: 中國步進電機應用網:http://using.zgbjdj.com/
  文章標題:基于TMS320F2812的步進電動機任意可變細分控制系統研究
回復文章
作者:ilovewhat  發表時間:2010-2-3 16:48:34
                                                                                基于TMS320F2812的步進電動機任意可變細分控制系統研究
  
摘要:介紹了一個為控制核心、采用電流矢量恒幅均勻旋轉技術實現對三相混合式步進電機的全數字細分控制系統,分析了細分驅動原理,并對細分的實現方法做了改進,以實現任意可變細分。實驗結果表明,系統具有良好的性能和較好的靈活性。
關鍵詞:DSP;步進電機,細分驅動,數字控制,實驗。
1細分驅動原理
    細分驅動在本質上就是把繞組的矩形電流波供電改為階梯狀電流供電。這就要求繞組中的電流以若干個等寬的階梯上升到額定值,并以同樣的階梯從額定值下降,這樣繞組所產生的磁場矢量就存在多個中間狀態,合成磁場也將有多個穩定的中狀態.轉子就沿著這些中間狀態以微步距轉動。合成磁場矢量幅值決定了電機旋轉力矩的大小,而相鄰兩合成磁場矢量夾角決定了步距角的大小。
  要使電機平穩、勻速、等步距轉動,關鍵是合理控制繞組中的電流,使步進電機內部合成磁場的幅值恒定,且合成磁場的角度變化也要均勻。為了使電流矢量實現幅值恒定的旋轉運動,需要在各相繞組中通以階梯狀的正弦電流。具體到三相混合式步進電動機,即在三相繞組A、B、C中通以電流相位相差120韻階梯狀正弦電流,即:


    由上式可見,步進電機各相在通以‘、”t的電流時,電機總的電流矢量就可以實現恒幅均勻旋轉,磁場矢量也是恒幅均勻旋轉的,因此采用正弦波細分驅動就可以實現步進電機的恒轉矩、微步運行。
2任意可變細分實現
    一般細分控制系統的處理方法是將事先根據式(1)計算出來的對應于不同n值印分數)的電流設定值,制成表格存儲在存儲器中,系統運行時基于州s320F2812的步進電動機旺意可變姻爺控制系短研宅靦墨香,等只需要對表格進行查詢即可。這樣****的優點就是程序編制簡單,對控制器的計算速度要求低。但是這種做法存在兩個方面的缺陷,第一,一種細分數對應一個電流的設定表,不可能儲存太多的設定值表格,也就不能做到真正的任意細分:第二,在伺服系統中,要求電機有很好的調速性,而電機運行的細分數跟轉速是相互聯系的,細分數的時候,電機轉速就不可能太高,也就是說對調速性有很高要求時,****是能對電機的細分數進行快速切換。但是用上面的方法,在變換細分數時,要在兩個表格之間找到結合點,實現則比較麻煩,如果要經常性的做這樣的切換那就更困難了。
    分析式(1)、式(2)可以看到,細分驅動真正要達到的目的是磁場按要求變化,即對矗和O控制;矗為常量,O以特定的lllO flllO=叢業)變化二O值對應細分數n,如果直接對lllO進行調整,就可以真正實現任意可變細分。這樣,式(1)應改為:
     

系統實現時只要在每次換步之前計算出下一步的小《](可通過三相平衡推出),對絕大部分控制器來說在一個NVM周期中完成這點運算是綽綽有余的,況且電機運行一步往往包括很多個
m,M周期。同時,為減少控制器的負擔,可以在改變細分數后,將實時計算出第一個周期的電流設定值保存起來,從第二個周期開始,系統就可以按查表法來獲取各相電流設定值。
3系統實現
3.1硬件
    本文提出的驅動系統以高性能DSP芯片刪$320F2812為核心,加入驅動電路、電流檢測電路、各種通信接口和鍵盤顯示電路,構成功能齊全的三相混合式步進電機細分驅動系統的硬件
平臺。整體框圖如圖l所示。
   

1)驅動電路
    構成三相橋的功率管采用RF530N,其功率等
級為100 v、15 A。功

 

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