一種步進電機的電流控制方法及裝置的制造方法
【專利說明】-種步進電機的電流控制方法及裝置 【技術領域】
[0001] 本發明設及步進電機領域，具體設及一種步進電機的電流控制方法及裝置。 【【背景技術】】
[0002] 兩相步進電機驅動器廣泛應用于各類機床、印刷、紡織、醫療等領域，目前步進電 機采用位置、速度開環，電流閉環控制，給定電流幅值恒定，外部脈沖控制電流相位。運行 時電流幅值給定總是在電機額定電流峰值水平，導致電機在低速時繞組流過很大的無功電 流，電機發熱厲害，振動明顯。另外也有通過采用編碼器來實現位置、速度和電流全閉環控 審IJ，該樣會增加系統成本，而且由于碼盤是一個敏感器件，增加了一個故障隱患。 【
【發明內容】
】
[0003] 為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種步進電機的電流控制方法及裝置， 從而可W通過增加控制方法而實現對步進電機的電流進行控制，從而降低電機發熱，降低 電機低速振動。
[0004] -種步進電機的電流控制方法，包括如下步驟：
[0005] 獲取步進電機轉子的實際位置0t，獲取所述步進電機轉子的給定位置0uf;
[0006] 若所述給定位置0uf與所述實際位置0t的差值增大，則增大給定電流IP對所述 步進電機進行驅動，若所述給定位置0uf與所述實際位置01的差值減小，則減小給定電流 Ip對所述步進電機進行驅動。
[0007] 在一個實施例中，
[0008] Ip= I max ? ki+K班?（日ref- e r) + E Kpi(日r址-日r);
[0009] 其中，〇<ki《1，Kpp和Kpi是常數，I為所述步進電機的額定電流峰值。
[0010] 在一個實施例中，
[0011] 當計算得到的Ip的值大于Ima,時，則IP取Im。,。
[0012] 在一個實施例中，
[0013] 通過W下算法獲得所述實際位置0r;
[0014]
【主權項】
1. 一種步進電機的電流控制方法，其特征是，包括如下步驟： 獲取步進電機轉子的實際位置L，獲取所述步進電機轉子的給定位置0Mf; 若所述給定位置0#與所述實際位置的差值增大，則增大給定電流IP對所述步進 電機進行驅動，若所述給定位置0M與所述實際位置0J勺差值減小，則減小給定電流IP 對所述步進電機進行驅動。
2. 如權利要求1所述的步進電機的電流控制方法，其特征是： Ip=Imax*k^Kpp*(0 ref- 0r) +EKpi (0ref-0r)； 其中，(Kk1S1，Kpp和Kpi是常數，Imax為所述步進電機的額定電流峰值。
3. 如權利要求2所述的步進電機的電流控制方法，其特征是： 當計算得到的Ip的值大于I_時，則IP取I_。
4. 如權利要求2所述的步進電機的電流控制方法，其特征是，通過以下算法獲得所述 實際位置Q^
EMFa (n)和EMFb (n)根據第n-l采樣點的已知參數Ia (n-l)、Va (n-l)、-丨）、ZA(n_l)、Ib (n_l)、Vb (n_l)、廠-1)和Zb (n_l)通過如下方式獲得：
分別對ZA(n)和ZB(n)進行低通濾波得到的值分別賦給￡>/廠丨⑷和￡1//^(?); 分別對￡>〇)和￡MFP>)進行低通濾波得到的值分別賦給EMFA(n)和EMFB(n); 其中，IA(n-l)、VA(n-l)、￡MF>-l_ZA(n-l)分別表示所述步進電機的A繞組的對 應第n-1個采樣點的采樣電流、繞組電壓、第一預估反電動勢和調整因子； />)、Ia (n)、Va (n)、￡MF>)、EMFa (n)和Za (n)分別表示所述步進電機的A繞組的 對應第n個采樣點的預估電流、采樣電流、繞組電壓、第一預估反電動勢、第二預估反電動 勢和調整因子； Ib (n-1)、Vb (n-1)、層,;(/卜丨)和Zb (n-1)分別表示所述步進電機的B繞組的對應第n-1 個采樣點的采樣電流、繞組電壓、第一預估反電動勢和調整因子； />)、IB(n)、VB(n)、五MFB?、EMFB(n)和ZB(n)分別表示所述步進電機的B繞組的 對應第n個采樣點的預估電流、采樣電流、繞組電壓、第一預估反電動勢、第二預估反電動 勢和調整因子； Tpwm為米樣周期，k2、KjPKi均是常系數，Zmax;是最大調整因子； 心和L4分別是所述步進電機的A繞組的電阻和電感； 馬和L 別是所述步進電機的B繞組的電阻和電感。
5. 如權利要求2或4所述的步進電機的電流控制方法，其特征是： 根據所述給定電流IP，分別對所述步進電機的A繞組和B繞組施加電壓VJPVB: vA=Kp? (Ua) +Kii"(IAref-IA)dt; Vb-Kp ? (IBref_IB)+KiJ"(IBref_IB)dt; 其中，=Ip?sin9M，= 1p?cos9M，Ia和IB分別是步進電機A繞組的采樣 電流和B繞組的采樣電流。
6. -種步進電機的電流控制裝置，其特征是，包括第一處理單元和第二處理單元： 第一處理單元，用于獲取步進電機轉子的實際位置0 ^ 第二處理單元，用于獲取所述步進電機轉子的給定位置0#，若所述給定位置0#與 所述實際位置t的差值增大，則增大給定電流IP對所述步進電機進行驅動，若所述給定位 置0M與所述實際位置0 ,的差值減小，則減小給定電流IP對所述步進電機進行驅動。
7. 如權利要求6所述的步進電機的電流控制裝置，其特征是： Ip=Imax*k^Kpp * ( 0 ref- 0 r) +EKpi ( 0 ref- 0 r)； 其中，(Kk1S1，Kpp和Kpi是常數，Imax為所述步進電機的額定電流峰值。
8. 如權利要求7所述的步進電機的電流控制裝置，其特征是： 當計算得到的Ip的值大于I_時，則IP取I_。
9. 如權利要求7所述的步進電機的電流控制裝置，其特征是，所述第二處理單元還用 于，通過以下算法獲得所述實際位置0^
EMFa (n)和EMFb (n)根據第n-1 采樣點的已知參數Ia (n-1)、Va (n-1)、EMF/ (n-1)、ZA(n-l)、IB(n-l)、VB(n-l)、EMFB*(n-l)和ZB(n-l)通過如下方式獲得：
Za (n)I^Zmax； Zb (n)I^Zmax；
分別對ZA(n)和ZB(n)進行低通濾波得到的值分別賦給￡,/WF,(/7)和五 分別對￡MF](?)和￡MFB4(?)進行低通濾波得到的值分別賦給EMFa (n)和EMFb (n); 其中，IA(n-l)、VA(n-l)、￡MF.丨(/?-1)和ZA(n-l)分別表示所述步進電機的A繞組的對 應第n-1個采樣點的采樣電流、繞組電壓、第一預估反電動勢和調整因子； />)、Ia (n)、Va (n)、(/7)、EMFa (n)和Za (n)分別表示所述步進電機的A繞組的 對應第n個采樣點的預估電流、采樣電流、繞組電壓、第一預估反電動勢、第二預估反電動 勢和調整因子； Ib(n-1)、Vb(n-1)、和Zb(n-1)分別表示所述步進電機的B繞組的對應第n-1個采樣點的采樣電流、繞組電壓、第一預估反電動勢和調整因子； /以《)、IB(n)、VB(n)、EMFg、）、EMFB(n)和ZB(n)分別表示所述步進電機的B繞組的 對應第n個采樣點的預估電流、采樣電流、繞組電壓、第一預估反電動勢、第二預估反電動 勢和調整因子； Tpwm為米樣周期，k2、KjPKi均是常系數，Zmax;是最大調整因子，； 心和L4分別是所述步進電機的A繞組的電阻和電感； 馬和L別是所述步進電機的B繞組的電阻和電感。
10.如權利要求7或9所述的步進電機的電流控制裝置，其特征是： 所述第二處理單元還用于，根據所述給定電流IP，分別對所述步進電機的A繞組和B繞 組施加電壓VjPVB: vA= KP?(Ua)+KiJ"(IAref-IA)dt; Vb-Kp ? (IBref_IB)+Kii"(IBref_IB)dt; 其中，=Ip?sin9M，= 1p?cos9M，Ia和IB分別是步進電機A繞組的采樣 電流和B繞組的采樣電流。
【專利摘要】本發明公開了一種步進電機的電流控制方法及裝置，該方法包括如下步驟：獲取步進電機轉子的實際位置θr，獲取所述步進電機轉子的給定位置θref：若所述給定位置θref與所述實際位置θr的差值增大，則增大給定電流IP對所述步進電機進行驅動，若所述給定位置θref與所述實際位置θr的差值減小，則減小給定電流IP對所述步進電機進行驅動。本發明通過步進電機運行電流估算出步進電機的實際位置，根據位置誤差做變電流控制。有如下優點：根據實際負載調節電流，提高效率，降低系統損耗，輕負載時相對普通恒流驅動步進電機可以大大降低電機發熱，降低電機低速區的振動幅值，無須位置傳感器，不增加硬件成本。
【IPC分類】H02P8-12
【公開號】CN104716879
【申請號】CN201510090251
【發明人】林韋松, 張健, 田天勝, 李衛平
【申請人】深圳市雷賽軟件技術有限公司, 深圳市雷賽智能控制股份有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年2月27日