一種電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置的制作方法

專利名稱：一種電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及步進電機技術領域，具體地，涉及一種電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置。
背景技術：
步進電機是一種作為控制用的特種電機，是把數字量轉化為角位移的電氣傳動器件，它的運轉與控制脈沖同步，步距誤差不長期積累，可以組成結構較為簡單而又具有一定精度的開環控制系統，也可在要求更高精度時組成閉環控制系統。步進電機由于高精度的定位控制、位置及速度控制簡便、步距誤差無累積等優點，在低負載、低速度的工業控制中應用十分廣泛。它被廣泛運用于數控機床、自動化生產線、工業儀器儀表、計算機設備等領域中，成為不可或缺的重要電機組件。但是，步進電機的運行不能由普通的交直流電源供電，需要專用的驅動設備，所以步進電機的性能很大程度上取決于其驅動系統性能的優劣。目前，市場上的步進電機驅動器大多是由單片機和分立元件組成，系統集成度低， 抗干擾能力差，步距角分辨率不高，導致步進電機定位精度不高，存在失步和振蕩兩個問題，制約了步進電機的應用。對這個問題的解決辦法，除了改善負載特性及附加機械阻尼外，還可以在驅動電源方面加以改善，如引入電磁阻尼、采用細分驅動等辦法來解決。步進電機細分驅動技術是20世紀70年代中期發展起來的，它是一種可以顯著改善步進電機綜合使用性能的驅動控制技術。1975年美國學者T. R. Fredriksen首次在美國增量運動控制系統及器件年會上提出了步進電機步距角細分的控制方法。在其后的20多年里，步進電機細分驅動技術得到了很大的發展，并在實踐中得到了廣泛的應用。實踐證明，步進電機細分驅動技術可以減小步進電機的步距角，提高步進運行的平穩性，增加控制的靈活性等。步進電機驅動器作為一種電力電子器件，對它的控制實時性要求很高，因此微主控單元的高速發展，是推動步進電機驅動器發展的一個重要因素。基于單片機實現步進電機控制是目前重要的一種手段。步進電機本身就是離散型自動化執行元件，所以它特別適合采用單片機及嵌入式系統控制。同專用相比，單片機有更大的靈活性，更易實現復雜的控制策略。隨著微主控單元技術的飛速發展以及單片機的性價比得提高，利用單片機實現步進電機控制己經非常普遍。傳統的恒流斬波驅動電路通過電阻對電機繞組上電流采樣得到相應的電壓信號， 與給定電壓比較輸出高低電平控制開關管的導通與關斷，這樣確保繞組電流在給定值附近較小范圍內反復震蕩，其平均值穩定在給定值上。盡管在斬波驅動下繞組電流恒定，轉矩輸出均勻。但是由于電流波形時鋸齒形，這種驅動方式會產生較大的電磁噪聲，而且由于比較操作無法控制與門輸出斬波頻率，過高的變化頻率會增大開關管的開關損耗，影響其使用壽命ο電流滯環控制技術將恒流斬波驅動中的電流給定由一個恒定的值轉化為由電壓量模擬的正弦階梯波，將它與實際檢測得到的電機電流信號進行比較，再經滯環比較單元去導通或關斷逆變器的相應開關器件，使實際電流跟蹤給定電流的變化。這種方法減小了步距角，提高了分辨率，但電機轉速在升降時開關頻率變換產生的電磁噪聲同樣存在。固定開關頻率型電流控制則是將給定正弦電流信號與實測的電流信號的誤差，經電流調節器處理后再與一個固定頻率的三角波信號相比較而產生PWM波。其占空比受經電流調節器處理后的誤差信號的控制，PWM波的頻率即為三角載波的頻率。其中電流調節器應具有比例或比例積分的作用，以調整電流誤差信號使電機電流大小和相位的誤差最小。由于固定開關頻率型在電磁噪聲和輸出電流諧波方面具有很大優勢。因此成為目前以單片機作為主控芯片的正弦電流細分模擬控制方式。但是，單片機受計算速度與精度局限，當采用細分控制時，細分數不能達到很高， 低頻下噪聲大，電機易抖動，正常運行下溫升也大。另外，為彌補單片機運算速度劣勢，通常采用模擬比較單元構成的調節器，其參數一經設定，不易經常調整，對工況的變化和對象的變化適應能力差；而且模擬主控單元也很難實現高級的控制策略和控制方法，檢測精度不高，控制精度差；還有用模擬器件構成的控制電路集成度不高，硬件設計復雜可靠性低，可重復性差。在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在可調性差、控制精度低、
可靠性低與可重復性差等缺陷。

發明內容
本發明的目的在于，針對上述問題，提出一種電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置，以實現可調性好、控制精度高、可靠性高與可重復性好的優點。為實現上述目的，本發明采用的技術方案是一種電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置，包括RS232接口電路、光耦隔離電路、LED指示電路、電壓電流保護電路、細分驅動電源電路、主控單元、功率驅動電路、兩相步進電機與電流檢測調理電路，其中所述 RS232接口電路、光耦隔離電路、LED指示電路、電壓電流保護電路、細分驅動電源電路與電流檢測調理電路，分別與主控單元連接；所述主控單元、功率驅動電路與兩相步進電機依次連接，功率驅動電路與電流檢測調理電路依次連接。進一步地，所述主控單元包括串口通訊接口 SCI、片內增強型PWM模塊、定點處理模塊、片內增強型eCAP與片內AD采樣保持電路，其中所述串口通訊接口 SCI、片內增強型 PWM模塊、片內增強型eCAP與片內AD采樣保持電路，分別與定點處理模塊連接；所述RS232 接口電路與串口通訊接口 SCI連接，所述電流檢測調理電路與片內AD采樣保持電路連接， 所述片內增強型PWM模塊與功率驅動電路連接；所述光耦隔離電路、LED指示電路、電壓電流保護電路與細分驅動電源電路，分別與定點處理模塊連接。進一步地，所述主控單元的型號為TMS320F2 (。進一步地，所述電流檢測調理電路包括+5V直流電源，2. 5V直流電源，型號為 AD623的集成單電源儀表放大器Ul，型號為ACS712的電流傳感器U2，電容Cl、C2與C4，以及可調電阻R15 ；其中所述集成單電源儀表放大器Ul的-RG端，經可調電阻R15與集成單電源儀表放大器Ul的+RG端連接；-IN端接2. 5V直流電源，+IN端為Bphase端，-VS端接地，+VS端接+5V直流電源，并經電容Cl后接地，OUT端為fed-IN端，REF端接地；所述電流傳感器U2的IP+端為adOinput端，IP-端為AGND端；VCC端接+5V電源，并經電容C4后接地；VIOUT端為Bphase端，filter端經電容C2后接地，GND端接地。進一步地，所述電壓電流保護電路包括比較單元OPl、0P2、0P3與0P4，以及二極管；其中所述比較單元OPl的同相輸入端為VCC端，比較單元0P3的同相輸入端為VREFl 端；比較單元0P1、比較單元0P2與比較單元0P3的輸出端連接，并與二極管的陽極連接；比較單元0P2的同相輸入端為VREF2端，反相輸入端為VCC端；比較單元0P4的同相輸入端為 VREF3端，反相輸入端為過流信號連接端，輸出端為保護信號連接端、且與二極管的陰極連接。進一步地，所述細分驅動電源電路包括20-80V直流輸入電源，開關電源電路，專用電源芯片，半橋驅動芯片，核心控制電路及其它外圍電路與開關管；其中所述20-80V直流輸入電源，分別與開關電源電路及半橋驅動芯片連接；所述開關電源電路，分別與專用電源芯片與半橋驅動芯片連接；所述專用電源芯片，與核心控制電路及其它外圍電路連接。進一步地，所述功率驅動電路包括第一半橋驅動芯片、第二半橋驅動芯片、第一開關管、第二開關管、第三開關管與第四開關管，其中所述第一半橋驅動芯片的輸入端為 PWM信號連接端，第一輸出端接第一開關管的輸入端，第二輸出端接第二開關管的輸入端， 第一開關管的輸出端與第二開關管的輸出端連接、且均為A+端；所述第二半橋驅動芯片的輸入端為PWM信號連接端，第一輸出端接第三開關管的輸入端，第二輸出端接第四開關管的輸入端；第三開關管的輸出端與第四開關管的輸出端連接、且均為A-端。進一步地，所述片內AD采樣保持電路包括抗積分飽和PI調節單元。進一步地，所述抗積分飽和PI調節單元包括第一比較單元Ni、第二比較單元N2、 第三比較單元N3、第四比較單元N4、比例調節模塊Kp、限幅模塊、被控對象、積分控制模塊 Ki、Z變換模塊？—1與微分調節模塊Kd，其中所述第一比較單元m的同相輸入端為Yfae端， 輸出端經比例調節模塊Kp后與第二比較單元N2的第一同相輸入端連接、并經積分控制模塊Ki后與第三比較單元的第一同相輸入端連接；所述第二比較單元N2的輸出端，與限幅模塊的輸入端及第四比較單元N4的反相輸入端M連接；限幅模塊的輸出端，與被控對象的輸入端及第四比較單元N4的同相輸入端UK’連接；被控對象的輸出端Yk與第一比較單元m 的反相輸入端連接；所述Z變換模塊Z—1的輸入端&與第三比較單元N3的輸出端及第二比較單元N2的第二同相輸入端連接，輸出端Xlri與第三比較單元N3的第二同相輸入端連接； 第四比較單元N4的輸出端與微分調節模塊Kd的輸入端連接，微分調節模塊Kd的輸出端與第三比較單元N3的第三同相輸入端連接。本發明各實施例的電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置，由于包括RS232 接口電路、光耦隔離電路、LED指示電路、電壓電流保護電路、細分驅動電源電路、主控單元、 功率驅動電路、兩相步進電機與電流檢測調理電路，其中RS232接口電路、光耦隔離電路、 LED指示電路、電壓電流保護電路、細分驅動電源電路與電流檢測調理電路，分別與主控單元連接；主控單元、功率驅動電路與兩相步進電機依次連接，功率驅動電路與電流檢測調理電路依次連接；可以采用數字控制單元摒棄復雜的硬件電路，硬件復雜度明顯降低可以提高可靠性；高速時鐘對實現復雜的高精度控制算法提供了可能，采用新型電流控制方式，即虛擬倍頻技術以實現內部微細分技術，使得低細分檔位電機的運行特性與高細分檔位電機的運行性能相同；從而可以克服現有技術中可調性差、控制精度低、可靠性低與可重復性差的缺陷，以實現可調性好、控制精度高、可靠性高與可重復性好的優點。
本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。


附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中
圖1為根據本發明電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置的工作原理示意圖； 圖加和圖2b為根據本發明電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置中電流檢測調理電路的電氣原理示意圖3為根據本發明電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置中電壓電流保護電路的電氣原理示意圖4為根據本發明電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置中主控單元的功能管腳圖5為根據本發明電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置中細分驅動電源電路的工作原理示意圖6為根據本發明電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置中功率驅動電路的工作原理示意圖7為根據本發明電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置中片內AD采樣保持電路的抗積分飽和(ant windup)PI調節單元的工作原理示意圖8a、圖8b與圖8c為根據本發明電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置的工作流程示意圖。結合附圖，本發明實施例中附圖標記如下
1-RS232接口電路；2-光耦隔離電路2 ；3-LED指示電路3 ；4-電壓電流保護電路4 ； 5-細分驅動電源電路5 ;6-主控單元6 ;61_串口通訊接口 SCI 61串口通訊接口 SCI 6161 ； 62-片內增強型PWM模塊62 ；63-定點處理模塊63 ；64-片內增強型eCAP 64 ；65-片內AD 采樣保持電路65 ；7-功率驅動電路7 ；8-兩相步進電機8 ；9-電流檢測調理電路9。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。根據本發明實施例，如圖1-圖8c所示，提供了一種電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置。如圖1所示，本實施例包括RS232接口電路1、光耦隔離電路2、LED指示電路3、電壓電流保護電路4、細分驅動電源電路5、主控單元6、功率驅動電路7、兩相步進電機8與電流檢測調理電路9，其中RS232接口電路1、光耦隔離電路2、LED指示電路3、電壓電流保護電路4、細分驅動電源電路5與電流檢測調理電路9，分別與主控單元6連接；主控單元6、 功率驅動電路7與兩相步進電機8依次連接，功率驅動電路7與電流檢測調理電路9依次連接。其中，上述主控單元6包括串口通訊接口 SCI 61串口通訊接口 SCI 6161、片內增強型PWM模塊62、定點處理模塊63、片內增強型eCAP 64與片內AD采樣保持電路65，其中 串口通訊接口 SCI 61串口通訊接口 SCI 6161、片內增強型P麗模塊62、片內增強型eCAP 64與片內AD采樣保持電路65，分別與定點處理模塊63連接；RS232接口電路1與串口通訊接口 SCI 61串口通訊接口 SCI 6161連接，電流檢測調理電路9與片內AD采樣保持電路 65連接，片內增強型PWM模塊62與功率驅動電路7連接；光耦隔離電路2、LED指示電路3、 電壓電流保護電路4與細分驅動電源電路5，分別與定點處理模塊63連接。這里，主控單元6的型號為TMS320F28X，具體功能管腳如圖4所示。如 TMS320F2806芯片，采用高性能的CMOS技術，時鐘可達100MHZ，1. 8與3. 3V低電壓供電，支持JTAG在線掃描調試，高性能的32位CPU可以實現32位的乘累加運算，支持c、c++以及匯編高效編程；同時，提供3IX 16位flash以及IOkX 16位的SARAM，片內增強型PWM單元支 16路PWM輸出以及12位片內AD采樣保持電路65，以及增強型局域網絡主控單元6eCAN。
在上述實施例中，主控單元6與光耦隔離電路2相連接收外部指令脈沖信號、方向信號以及使能信號；與電流檢測調理電路9相連，對電機繞組電流取樣；與LED電路相連， 用來指示步進電機的運行狀態；與RS232通訊電路相連，用于接收上位機的控制信號和上傳步進電機的轉角信息；與電源電路相連，接收外設與內核的工作電壓；與電壓電流保護電路4相連，保證系統在額定的電壓與電流范圍內正常工作，防止關鍵元件損壞；功率驅動電路7與步進電機相連，將主控單元6輸出的PWM信號功率放大，驅動功率管使電機工作； 電流檢測調理電路9與功率驅動電路7相連，采集處理電機繞組電流信號；與CPU (即定點處理模塊63)的AD 口相作為采樣單元輸入；與電流電壓保護電路相連，提供開關管、主控單元6與電機保護。在上述實施例中，定點處理模塊63，支持定點計算的數字信號處理算法，同時片內帶豐富的外設資源，如AD接口、SCI串行通信接口、增強型PWM產生單元ePWM、增強型捕獲接口 eCAP、片內SRAM、片內FLASH，低電壓雙電源供電；片內AD接口單元實現對電流繞組電流的實時采樣，作為電流PI模塊的輸入信號，CPU根據外部指令脈沖信號查詢片內FLASH的電流數據表與電流調節模塊PI輸出作定點乘運算，計算結果送ePWM單元，輸出占空比按一定規律變化的PWM波形。在上述實施例中，功率驅動電路7包含兩部分，驅動電路與功率主電路；驅動電路將CPU產生的PWM信號轉化為足以驅動開關管動作的信號；功率主電路是一個逆變電路，將外部電源供給的直流電變換為驅動混合式步進電機的交流電。電流檢測調理電路9通過電流互感器對功率主電路直流母線電流做電壓轉化，并通過儀表差分運算放大器，將電壓值放大調整到CPU的片內AD允許范圍，同時采用低通濾波電路對輸入到AD的信號濾波。電壓電流保護電路4，采用比較器單元與設定的電壓與電流值比較，根據不同情況輸出保護信號，確保開關管、電機及其它驅動板電子元件安全。具體地，如圖加和圖2b所示，上述電流檢測調理電路9包括+5V直流電源，2. 5V 直流電源，型號為AD623的集成單電源儀表放大器U1，型號為ACS712的電流傳感器U2，電容C1、C2與C4，以及可調電阻R15 ；其中集成單電源儀表放大器Ul的-RG端，經可調電阻 R15與集成單電源儀表放大器Ul的+RG端連接；-IN端接2. 5V直流電源，+IN端為Bphase端，-VS端接地，+VS端接+5V直流電源，并經電容Cl后接地，OUT端為fed-IN端，REF端接地；電流傳感器U2的IP+端為adOinput端，IP-端為AGND端；VCC端接+5V電源，并經電容C4后接地；VIOUT端為Bphase端，filter端經電容C2后接地，GND端接地。這里，在電流檢測調理電路9中，電流傳感器U2可以選用隔離型電流霍爾傳感器檢測繞組電流，輸出帶寬由外部濾波引腳調整，輸出精度為185mV/A ；集成單電源儀表放大器Ul可以選用一種新型儀表放大器，將傳感器輸出信號放大調理在CPU片內AD接口允許的范圍之內。如圖3所示，上述電壓電流保護電路4包括比較單元0P1、0P2、0P3與0P4，以及二極管；其中比較單元OPl的同相輸入端為VCC端，比較單元0P3的同相輸入端為VREFl端； 比較單元0P1、比較單元0P2與比較單元0P3的輸出端連接，并與二極管的陽極連接；比較單元0P2的同相輸入端為VREF2端，反相輸入端為VCC端；比較單元0P4的同相輸入端為 VREF3端，反相輸入端為過流信號連接端，輸出端為保護信號連接端、且與二極管的陰極連接。這里，比較單元0P1、0P2、0P3與0P4，可以采用低價格比較單元LM339外部輸入電壓作過壓與欠壓保護；如圖3所示，外部輸入電壓經電阻分壓后在比較單元0P3同相輸入， 與低壓臨界VREFl比較；同時作為比較單元0P2的反相輸入，與高壓臨界VREF2比較；電流檢測調理電路9的繞組電流轉化后電壓信號接入比較單元0P4反相輸入，與參考信號VREF3 比較；高低壓保護信號與過電流保護信號通過二極管隔離完成過、欠電壓保護與過電流保護。如圖5所示，上述細分驅動電源電路5包括20-80V直流輸入電源，開關電源電路， 專用電源芯片，半橋驅動芯片，核心控制電路及其它外圍電路與開關管；其中20-80V直流輸入電源，分別與開關電源電路及半橋驅動芯片連接；開關電源電路，分別與專用電源芯片與半橋驅動芯片連接；專用電源芯片，與核心控制電路及其它外圍電路連接。如圖6所示，上述功率驅動電路7包括第一半橋驅動芯片、第二半橋驅動芯片、 第一開關管、第二開關管、第三開關管與第四開關管，其中第一半橋驅動芯片的輸入端為 PWM信號連接端，第一輸出端接第一開關管的輸入端，第二輸出端接第二開關管的輸入端， 第一開關管的輸出端與第二開關管的輸出端連接、且均為A+端；第二半橋驅動芯片的輸入端為PWM信號連接端，第一輸出端接第三開關管的輸入端，第二輸出端接第四開關管的輸入端；第三開關管的輸出端與第四開關管的輸出端連接、且均為A-端。在上述實施例中，片內AD采樣保持電路65包括抗積分飽和PI調節單元。如圖7 所示，抗積分飽和PI調節單元包括第一比較單元附、第二比較單元N2、第三比較單元N3、第四比較單元N4、比例調節模塊Kp、限幅模塊、被控對象、積分控制模塊Ki、Z變換模塊τλ與微分調節模塊Kd，其中第一比較單元m的同相輸入端為Ytoe端，輸出端經比例調節模塊 Kp后與第二比較單元N2的第一同相輸入端連接、并經積分控制模塊Ki后與第三比較單元的第一同相輸入端連接；第二比較單元N2的輸出端，與限幅模塊的輸入端及第四比較單元 N4的反相輸入端M連接；限幅模塊的輸出端，與被控對象的輸入端及第四比較單元N4的同相輸入端UK’連接；被控對象的輸出端Yk與第一比較單元m的反相輸入端連接；ζ變換模塊Z—1的輸入端&與第三比較單元N3的輸出端及第二比較單元N2的第二同相輸入端連接，輸出端Xlri與第三比較單元N3的第二同相輸入端連接；第四比較單元N4的輸出端與微分調節模塊Kd的輸入端連接，微分調節模塊Kd的輸出端與第三比較單元N3的第三同相輸入端連接。 上述實施例的電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置，依據電流矢量恒幅旋轉原理，控制電機繞組中電流，使電機內部建立均勻的圓形磁場，各相繞組的合成磁場矢量或者說各相繞組的電流合成矢量(它與前者僅差個參數)應在空間做幅值恒定的旋轉運動， 從而實現理論意義上電機的恒轉矩與均勻細分控制。具體可以依以下步驟實現
步驟1 建立一種基于電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動的函數數學模型，若控制兩相的電流
權利要求
1.一種電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置，其特征在于，包括RS232接口電路、光耦隔離電路、LED指示電路、電壓電流保護電路、細分驅動電源電路、主控單元、功率驅動電路、兩相步進電機與電流檢測調理電路，其中所述RS232接口電路、光耦隔離電路、LED指示電路、電壓電流保護電路、細分驅動電源電路與電流檢測調理電路，分別與主控單元連接；所述主控單元、功率驅動電路與兩相步進電機依次連接，所述功率驅動電路與電流檢測調理電路依次連接。
2.根據權利要求1所述的電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置，其特征在于， 所述主控單元包括串口通訊接口 SCI、片內增強型PWM模塊、定點處理模塊、片內增強型 eCAP與片內AD采樣保持電路，其中所述串口通訊接口 SCI、片內增強型PWM模塊、片內增強型eCAP與片內AD采樣保持電路，分別與定點處理模塊連接；所述RS232接口電路與串口通訊接口 SCI連接，所述電流檢測調理電路與片內AD采樣保持電路連接，所述片內增強型PWM模塊與功率驅動電路連接；所述光耦隔離電路、LED指示電路、電壓電流保護電路與細分驅動電源電路，分別與定點處理模塊連接。
3.根據權利要求1或2所述的電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置，其特征在于，所述主控單元的型號為TMS320F2 (。
4.根據權利要求1所述的電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置，其特征在于， 所述電流檢測調理電路包括+5V直流電源，2. 5V直流電源，型號為AD623的集成單電源儀表放大器U1，型號為ACS712的電流傳感器U2，電容C1、C2與C4，以及可調電阻R15 ；其中所述集成單電源儀表放大器Ul的-RG端，經可調電阻R15與集成單電源儀表放大器Ul 的+RG端連接；-IN端接2. 5V直流電源，+IN端為Bphase端，-VS端接地，+VS端接+5V直流電源，并經電容Cl后接地，OUT端為fed-IN端，REF端接地；所述電流傳感器U2的IP+端為adOinput端，IP-端為AGND端；VCC端接+5V電源，并經電容C4后接地；VIOUT端為Bphase端，filter端經電容C2后接地，GND端接地。
5.根據權利要求4所述的電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置，其特征在于， 所述電壓電流保護電路包括比較單元0P1、0P2、0P3與0P4，以及二極管；其中所述比較單元OPl的同相輸入端為VCC端，比較單元0P3的同相輸入端為VREFl端； 比較單元0P1、比較單元0P2與比較單元0P3的輸出端連接，并與二極管的陽極連接；比較單元0P2的同相輸入端為VREF2端，反相輸入端為VCC端；比較單元0P4的同相輸入端為 VREF3端，反相輸入端為過流信號連接端，輸出端為保護信號連接端、且與二極管的陰極連接。
6.根據權利要求1所述的電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置，其特征在于， 所述細分驅動電源電路包括20-80V直流輸入電源，開關電源電路，專用電源芯片，半橋驅動芯片，核心控制電路及其它外圍電路與開關管；其中所述20-80V直流輸入電源，分別與開關電源電路及半橋驅動芯片連接；所述開關電源電路，分別與專用電源芯片與半橋驅動芯片連接；所述專用電源芯片，與核心控制電路及其它外圍電路連接。
7.根據權利要求5所述的電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置，其特征在于， 所述功率驅動電路包括第一半橋驅動芯片、第二半橋驅動芯片、第一開關管、第二開關管、第三開關管與第四開關管，其中所述第一半橋驅動芯片的輸入端為PWM信號連接端，第一輸出端接第一開關管的輸入端，第二輸出端接第二開關管的輸入端，第一開關管的輸出端與第二開關管的輸出端連接、 且均為A+端；所述第二半橋驅動芯片的輸入端為PWM信號連接端，第一輸出端接第三開關管的輸入端，第二輸出端接第四開關管的輸入端；第三開關管的輸出端與第四開關管的輸出端連接、 且均為A-端。
8.根據權利要求1所述的電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置，其特征在于， 所述片內AD采樣保持電路包括抗積分飽和PI調節單元。
9.根據權利要求8所述的電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置，其特征在于， 所述抗積分飽和PI調節單元包括第一比較單元Ni、第二比較單元N2、第三比較單元N3、第四比較單元N4、比例調節模塊Kp、限幅模塊、被控對象、積分控制模塊Ki、Z變換模塊τλ與微分調節模塊Kd，其中所述第一比較單元W的同相輸入端為Ytoe端，輸出端經比例調節模塊Kp后與第二比較單元N2的第一同相輸入端連接、并經積分控制模塊Ki后與第三比較單元的第一同相輸入端連接；所述第二比較單元N2的輸出端，與限幅模塊的輸入端及第四比較單元N4的反相輸入端M連接；限幅模塊的輸出端，與被控對象的輸入端及第四比較單元N4的同相輸入端 UK，連接；被控對象的輸出端Yk與第一比較單元附的反相輸入端連接；所述Z變換模塊Z—1的輸入端&與第三比較單元N3的輸出端及第二比較單元N2的第二同相輸入端連接，輸出端Xlri與第三比較單元N3的第二同相輸入端連接；第四比較單元 N4的輸出端與微分調節模塊Kd的輸入端連接，微分調節模塊Kd的輸出端與第三比較單元 N3的第三同相輸入端連接。
全文摘要
本發明公開了一種電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置，包括RS232接口電路、光耦隔離電路、LED指示電路、電壓電流保護電路、細分驅動電源電路、主控單元、功率驅動電路、兩相步進電機與電流檢測調理電路，所述RS232接口電路、光耦隔離電路、LED指示電路、電壓電流保護電路、細分驅動電源電路與電流檢測調理電路，分別與主控單元連接；所述主控單元、功率驅動電路與兩相步進電機依次連接，所述功率驅動電路與電流檢測調理電路依次連接。本發明所述電流矢量恒幅控制的步進電機細分驅動裝置，可以克服現有技術中可調性差、控制精度低、可靠性低與可重復性差等缺陷，以實現可調性好、控制精度高、可靠性高與可重復性好的優點。
文檔編號H02P21/00GK102263536SQ20111020794
公開日2011年11月30日 申請日期2011年7月25日 優先權日2011年7月25日
發明者李軍科 申請人:李軍科