基于ARM的三相混合式步进电机驱动器的研究及设计

摘要

步进电动机采用位置开环、电流闭环控制,控制方式简单,成本低,在工业控制领域中取得了广泛的应用。步进电机也有其固有的缺陷,如在传统的控制方式中,步进电机低速振动大,高速输出力矩小等。这些不足限制了步进电机的进一步应用与发展。
　　随着电力电子技术的发展和高性能数字信号处理芯片的出现,步进电机控制方式逐渐从模拟控制方式走向数字控制方式。数字控制使得很多驱动控制技术得以实现。目前,细分驱动技术已取得了广泛应用。它结合空间矢量脉宽调制技术细分步进电机步距角,基本解决了步进电机低速振动大,高速输出力矩下降的缺点。
　　本文首先分析了三相混合式步进电机的结构和基本工作原理,建立了三相混合式步进电机的简化数学模型。然后再研究了细分驱动技术和空间矢量脉宽调制技术以及它们的实现方法。在这些理论基础之上,本文以三相混合式步进电机作为控制对象,以 lm3s818数字信号处理芯片为核心,设计了一款全数字的三相混合式步进电机驱动器。
　　实验结果表明,采用细分驱动技术的三相混合式步进电机运行平稳,噪声小,输出力矩稳定,电流波形理想,验证了细分驱动技术的有效性。

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1 绪论

1.2 步进电机驱动技术

1.3 全文主要工作内容

2 三相混合式步进电机基本原理

2.1 混合式步进电机的结构

2.2 混合式步进电机的工作原理

2.3 步进电机的数学模型

2.4 控制方案设计

3 细分驱动技术

3.1 传统驱动方式存在的问题

3.2 细分驱动的基本原理

3.3 无限细分

3.4 SVPWM基本原理及实现

4 系统硬件设计

4.1 lm3s818介绍及外围电路设计

4.2整流模块

4.3 功率模块

4.4 辅助电源模块

4.5 电流采样模块

4.6 报警模块

5 系统软件设计

5.1 系统总体框架

5.2 各模块实现

5.3 数字PID

6 实验结果与分析

6.1 实验条件

6.2 实验结果和分析

7 结论与展望

致谢

参考文献

附 录攻读学位期间发表的论文