[发明专利]两相混合式步进电机的重载闭环驱动系统及方法

摘要

本发明提供一种两相混合式步进电机的重载闭环驱动系统，包括位置混合控制器、第一减法器、第二减法器、变系数PI调节器、两相SVPWM调制模块、三相逆变器、Clark变换模块、超前角度补偿模块、编码器和两相混合式步进电机；本发明还提供一种两相混合式步进电机的重载闭环驱动方法，包括位置混合控制器、变系数PI调节器和超前角度补偿模块的实现方法，本发明的重载闭环驱动系统，相比开环步进电机驱动系统，不会发生丢步现象，能够保证电机精确定位；设备工作速度更高；电机的发热更低，使用寿命更长；且在高速运动过程中还能保持高转矩运行。

主权项

1.两相混合式步进电机的重载闭环驱动系统，其特征是：包括位置混合控制器(1)、第一减法器(2)、第二减法器(3)、变系数PI调节器(4)、两相SVPWM调制模块(5)、三相逆变器(6)、Clark变换模块(7)、超前角度补偿模块(8)、编码器(9)和两相混合式步进电机(10)；所述两相混合式步进电机(10)输出两相实际电流ia、ib到Clark变换模块(7)，两相混合式步进电机(10)通过编码器(9)输出电机实际反馈位置θfed到超前角度补偿模块(8)和位置混合控制器(1)；所述Clark变换模块(7)根据输入的两相实际电流ia、ib，经运算得出实际静止两相坐标系下的电流分量iαfed、iβfed，并将实际静止两相坐标系下的α轴电流分量iαfed输出到第一减法器(2)，将实际静止两相坐标系下的β轴电流分量iβfed输出到第二减法器(3)；所述超前角度补偿模块(8)根据输入的实际反馈位置θfed、位置混合控制器(1)输入的给定位置角度θref和给定速度nref，经运算得出实际速度nfed和超前角度θc，并将实际速度nfed输出到变系数调节器(4)，将超前角度θc输出到位置混合控制器(1)和两相SVPWM调制模块(5)；上位机系统将脉冲信号Pluse输入到位置混合控制器(1)；所述位置混合控制器(1)根据输入的脉冲信号Pluse、电机实际反馈位置θfed和超前角度θc，经运算得出给定位置角度θref、给定速度nref和给定静止两相坐标系下的电流分量iαref、iβref，并将给定位置角度θref和给定速度nref输出到超前角度补偿模块(8)，将给定静止两相坐标系下的电流分量iαref、iβref分别输出到第一减法器(2)和第二减法器(3)；第一减法器(2)根据输入的给定静止两相坐标系下的α轴电流分量iαref和实际静止两相坐标系下的α轴电流分量iαfed，经运算得出α轴的电流误差分量Δiα，并将α轴的电流误差分量Δiα输出到变系数PI调节器(4)；第二减法器(3)根据输入的给定静止两相坐标系下的β轴电流分量iβref和实际静止两相坐标系下的β轴电流分量iβfed，经运算得出β轴的电流误差分量Δiβ，并将β轴的电流误差分量Δiβ输出到变系数PI调节器(4)；变系数PI调节器(4)根据输入的α、β轴的电流误差分量Δiα、Δiβ和实际速度nfed，经运算得出静止两相坐标系下的电压分量uα、uβ，并将静止两相坐标系下的电压分量uα、uβ输入到两相SVPWM制模块(5)；两相SVPWM调制模块(5)根据输入的静止两相坐标系下的电压分量uα、uβ，经运算输出6路PWM信号，并将6路PWM信号输入到三相逆变器(6)；通过三相逆变器(6)驱动两相混合式步进电机(10)运行。