混合式步进电机spwm微步驱动技术的研究
林 波，李兴根
(浙江大学，浙江杭州 310027)
摘要：提出软硬件结合的数字模拟控制技术实现电流追踪型混合式步进电机spwm微步驱动，使混合式步进电机各相电流接近正弦波，以得到准同步交流电动机的圆形旋转磁场，大大削除了步进工况，同时使该驱动电源能运
用于数字伺服调速系统，
关键词：spwm步进电机、微步驱动
中图分类号；tm301.2 文献标识码：a 文章编号：1001-6848(2000)03-0016-03
1引 言
步进电机在工业控制的各方面应用十分广泛，其主要优点是开环运行的机制获得了接近闭环的良好性能。但在控制要求高的场合却只能用带位置闭环的直流电机，系统成本大大增加。
理论上，只要将一个整步无限细分便可看作是连续运行。实际上受元器件的限制，虽不能完全连续运行，当微步数足够大时，便能满足精度要求。本文实现的微步驱动方法具育简洁、可变、普适性及推广的价值。
2原理
以二相混合式步进电机为例，先介绍转矩表达式和圆形旋转磁场的形式。
如果忽略涡流和饱和效应等其他非线性因素，其力矩方程为。
为进行细分，可令相电流为。
j为额定电流，口为时间函数，其值为所要求的步进位置。空载时，转子的平衡位置决定，可见平衡位置移动了a角，也就是需要的角位移。
两相对称绕组通入两相对称电流就能产生圆形旋转磁场，这是因为由电流产生的磁密相量为：
a相和b相的磁密矢量和长度在整个时域内，且其方向是随时间的变化在空间进行旋转。
3系 统
整个系统主要由微步信号发生环节，线性pwm斩波环节，自举驱动环节，全h桥主回路4部分构成。
3.1参考波形数据产生
先用c或matlab等语言对正弦波进行3600n微步角庋均分，即需要多少微步就把3600均分成多少个采样点，算出各采样点的正弦值，然后对
得到的浮点数进行2进制量化处理，针对8位dla转换得到2进制偏移量，将此数据输入eprom，这样数据处理工作即完成。
以8微步为例，图1中参考波形之间有900的相位差，由于全h桥对桥导通的要求，本系统巧妙地对每相参考波形值分三类作了两种控制状态的同步控制标记位，即大于零的点标为0，等于零的点标为1，小于零的点标为1，控制标记o表示该相导通，1表示该相截止，这些标记和参考波形值分放在不同的eprom中，但它们一一对应地存放在相同的地址下，以便同步可逆计数器按地址同步选出。该控制标记用来控制tl494的死区端，从而控制pwm信号的输出。这样处理的好处有两点，一是控制标记和参考波形的输出是同步的，二是每相信号都有天然的桥臂互锁时间，即参考波形的零值所对应的标记1，为1时关断桥臂，避免了直通现象。参考波形相位见图1。
3.2微步信号发生环节
同步可逆计数器由两片cd4516级连而成，二者共受同一个清零信号控制，以便周期循环可变进制计数，高位计数器的cp脉冲由低位计数器的进位输出送入。8位数据输出线可寻址256个单元，27c64有很多页，这里用了4页，存放4档微步参考波形值，即8、32、64、128微步4种，页的寻址由高位地址线来完成。
3片eprom分别存放a相，b相，控制标记。其中控制标记eprom的do，dl输出a和-a相通断信号，d4 |
