【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及控制電路，具體為一種混合步進電機驅動器的控制電路。
技術介紹
1、混合步進電機驅動器通過接收控制系統發出的脈沖信號，并將其放大到足夠驅動步進電機旋轉的電流或電壓水平，同時根據步進電機的結構和控制需求，將脈沖信號分配到步進電機的各相繞組上，實現步進電機的精確旋轉。此外，驅動器還可以控制脈沖信號的方向，從而控制步進電機的旋轉方向，并具有過流、過熱等保護功能，能夠保護步進電機免受損壞。通過調節脈沖信號的頻率，混合步進電機驅動器還可以控制步進電機的轉速，實現調速功能。
2、在提高電機性能方面，混合步進電機驅動器通過精確控制電機的電流、電壓和頻率等參數，可以顯著提高電機的性能，如減少電機的振動和噪音，實現更平滑的加減速，以及實現更高的定位精度和重復定位精度，此外，混合步進電機驅動器還具有強大的編程和控制功能，可以實現各種復雜的運動控制，如電機的多軸聯動、插補運動、循環運動等，這些功能使得混合步進電機在需要高精度、高速度、高可靠性的自動化應用中具有廣泛的應用前景。
3、混合步進電機驅動器采用先進的控制算法和節能技術，可以顯著降低電機的能耗，例如，通過優化電機的運行方式，可以減少電機的空載損耗和摩擦損耗；通過精確控制電機的電流和電壓，可以避免電機過熱和損壞；通過采用高效的功率放大器和電源管理技術，可以進一步提高電機的效率和可靠性。
4、最后，混合步進電機驅動器的高度集成化和模塊化特點可以大大簡化自動化系統的設計，通過將驅動器與電機、傳感器等部件集成在一起，可以形成一個緊湊、高效、可靠的控制系統
5、混合式步進電機的矢量控制任務就是對定子電流矢量進行幅值和相位控制，根據運行要求確定交直軸電流，從而使輸出轉矩符合控制期望，直接轉矩控制是在20世紀80年代提出的一種電機控制理論基礎上開發出的電機控制方法，dtc使用對定子磁鏈和電磁轉矩進行直接控制，通過滯環比較器在開關表中選擇合適的電壓空間矢量來控制逆變器的輸出，具有轉矩能快速響應電機參數的變化，魯棒性好的優點。
6、空間矢量脈寬調制技術是一個使點擊獲得圓形磁鏈軌跡的調制技術，其電壓利用率比spwm要高約15％，開關器件的開關次數也可以減少30％左右。
7、但是，傳統的混合步進電機存在以下缺點：
8、(1)目前搖頭燈大多采用傳統的正弦脈寬調制技術實現混合步進電機的旋轉控制，這種技術控制電路簡單，容易使用，但是存在母線電壓利用率低，控制穩定性差的缺點；
9、(2)環控制器過于簡單化、定子磁鏈觀測二的準確性及離散的控制電壓矢量等因素致使直接轉矩控制系統在實際中存在低速下電磁轉矩脈動大、穩態時定子電流含有諧波比重大、電壓利用率低等缺點。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種混合步進電機驅動器的控制電路，以解決上述
技術介紹
中提出的目前搖頭燈大多采用傳統的正弦脈寬調制技術實現混合步進電機的旋轉控制，這種技術控制電路簡單，容易使用，但是存在母線電壓利用率低，控制穩定性差的缺點；由于滯環控制器過于簡單化、定子磁鏈觀測二的準確性及離散的控制電壓矢量等因素致使直接轉矩控制系統在實際中存在低速下電磁轉矩脈動大、穩態時定子電流含有諧波比重大、電壓利用率低等缺點的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種混合步進電機驅動器的控制電路，包括控制電路，所述控制電路包括磁鏈滯環控制器、轉矩滯環控制器、svpwm模塊、逆變器、定子磁鏈計算模塊、轉矩計算模塊和pi調節器，所述pi調節器的一側與轉矩滯環控制器的一側連接，所述轉矩滯環控制器的另一側和磁鏈滯環控制器的一側、定子磁鏈計算模塊的一側和轉矩計算模塊的一側均與svpwm模塊連接，所述svpwm模塊的一側與逆變器的一側連接，所述逆變器的另一側連接有步進電機。
3、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述磁鏈滯環控制器通過調節電機的磁鏈來實現對電機性能的精確控制，通過調整磁鏈滯環容差，優化電機的運行狀態，確保電機在各種工況下都能保持高效、穩定的運行，所述磁鏈滯環控制器。
4、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述轉矩滯環控制器通過實時檢測電機定子電壓和電流，計算轉矩和磁鏈的幅值，并與給定值進行比較，利用所得差值來控制定子磁鏈的幅值及該矢量相對于磁鏈的夾角，由轉矩和磁鏈調節器直接輸出所需的空間電壓矢量。
5、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述svpwm模塊根據磁鏈和轉矩偏差的大小和方向，實時精確的調制出任意的改變磁鏈和轉矩所需的電壓空間矢量，實現磁鏈的平滑調節，而不受開關表中空間電壓矢量數量的限制。
6、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述定子磁鏈計算模塊通過測量和控制異步電動機定子電流矢量，根據磁場定向原理，對異步電動機的勵磁電流和轉矩電流進行控制，從而達到控制異步電動機轉矩的目的。
7、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述轉矩計算模塊計算公式為t＝fxr，其中：t代表轉矩，f是作用在物體上的力，r是該力到旋轉軸線的垂直距離。
8、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述pi調節器工作流程具體為：s1、輸入信號處理：pi調節器接收到的輸入信號通常是傳感器測量的實際值，與設定值進行比較，得到偏差信號；s2、比例調節：將偏差信號乘以比例系數kp，得到比例控制信號，比例系數kp的大小決定了比例調節的強度；s3、積分調節：將偏差信號進行積分，得到積分控制信號。積分時間常數ti決定了積分調節的速度；s4、控制信號合成：將比例控制信號和積分控制信號相加，得到最終的控制信號；s5、輸出信號處理：將控制信號經過轉換和放大，輸出到執行器，實現對系統的控制。
9、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：空間矢量脈寬調制svpwm和直接轉矩控制dtc技術相結合，提高電機的轉矩控制特性，采用電壓外環的負直軸電流補償弱磁控制技術，結合mamdani型模糊pid調節器，實現電機驅動高動態響應能力的同時抑制轉矩脈動。
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1.一種混合步進電機驅動器的控制電路，包括控制電路，其特征在于：所述控制電路包括磁鏈滯環控制器、轉矩滯環控制器、SVPWM模塊、逆變器、定子磁鏈計算模塊、轉矩計算模塊和PI調節器，所述PI調節器的一側與轉矩滯環控制器的一側連接，所述轉矩滯環控制器的另一側和磁鏈滯環控制器的一側、定子磁鏈計算模塊的一側和轉矩計算模塊的一側均與SVPWM模塊連接，所述SVPWM模塊的一側與逆變器的一側連接，所述逆變器的另一側連接有步進電機。
2.根據權利要求1所述的一種混合步進電機驅動器的控制電路，其特征在于：所述磁鏈滯環控制器通過調節電機的磁鏈來實現對電機性能的精確控制，通過調整磁鏈滯環容差，優化電機的運行狀態，確保電機在各種工況下都能保持高效、穩定的運行，所述磁鏈滯環控制器。
3.根據權利要求1所述的一種混合步進電機驅動器的控制電路，其特征在于：所述轉矩滯環控制器通過實時檢測電機定子電壓和電流，計算轉矩和磁鏈的幅值，并與給定值進行比較，利用所得差值來控制定子磁鏈的幅值及該矢量相對于磁鏈的夾角，由轉矩和磁鏈調節器直接輸出所需的空間電壓矢量。
4.根據權利要求1所述
5.根據權利要求1所述的一種混合步進電機驅動器的控制電路，其特征在于：所述定子磁鏈計算模塊通過測量和控制異步電動機定子電流矢量，根據磁場定向原理，對異步電動機的勵磁電流和轉矩電流進行控制，從而達到控制異步電動機轉矩的目的。
6.根據權利要求1所述的一種混合步進電機驅動器的控制電路，其特征在于：所述轉矩計算模塊計算公式為T＝Fxr，其中：T代表轉矩，F是作用在物體上的力，r是該力到旋轉軸線的垂直距離。
7.根據權利要求1所述的一種混合步進電機驅動器的控制電路，其特征在于：所述PI調節器工作流程具體為：S1、輸入信號處理：PI調節器接收到的輸入信號通常是傳感器測量的實際值，與設定值進行比較，得到偏差信號；S2、比例調節：將偏差信號乘以比例系數Kp，得到比例控制信號，比例系數Kp的大小決定了比例調節的強度；S3、積分調節：將偏差信號進行積分，得到積分控制信號。積分時間常數Ti決定了積分調節的速度；S4、控制信號合成：將比例控制信號和積分控制信號相加，得到最終的控制信號；S5、輸出信號處理：將控制信號經過轉換和放大，輸出到執行器，實現對系統的控制。
...【技術特征摘要】
1.一種混合步進電機驅動器的控制電路，包括控制電路，其特征在于：所述控制電路包括磁鏈滯環控制器、轉矩滯環控制器、svpwm模塊、逆變器、定子磁鏈計算模塊、轉矩計算模塊和pi調節器，所述pi調節器的一側與轉矩滯環控制器的一側連接，所述轉矩滯環控制器的另一側和磁鏈滯環控制器的一側、定子磁鏈計算模塊的一側和轉矩計算模塊的一側均與svpwm模塊連接，所述svpwm模塊的一側與逆變器的一側連接，所述逆變器的另一側連接有步進電機。
2.根據權利要求1所述的一種混合步進電機驅動器的控制電路，其特征在于：所述磁鏈滯環控制器通過調節電機的磁鏈來實現對電機性能的精確控制，通過調整磁鏈滯環容差，優化電機的運行狀態，確保電機在各種工況下都能保持高效、穩定的運行，所述磁鏈滯環控制器。
3.根據權利要求1所述的一種混合步進電機驅動器的控制電路，其特征在于：所述轉矩滯環控制器通過實時檢測電機定子電壓和電流，計算轉矩和磁鏈的幅值，并與給定值進行比較，利用所得差值來控制定子磁鏈的幅值及該矢量相對于磁鏈的夾角，由轉矩和磁鏈調節器直接輸出所需的空間電壓矢量。
4.根據權利要求1所述的一種混合步進電機驅動器的控制電路，其特征在于：所述svpwm模塊根據磁鏈和轉矩偏差的大小和方向，實時精確...
【專利技術屬性】
技術研發人員：夏百戰，趙波浪，石世光，
申請(專利權)人：電子科技大學中山學院，
類型：發明
國別省市：
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