一种两相步进电机驱动器反馈电流采样方法与流程

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种两相步进电机驱动器反馈电流采样方法。

背景技术：

步进电机广泛应用于雕刻机、机床、点胶机和纺织业等领域。步进电机驱动器在步进电机领域主要起到驱动放大作用。

在现有技术中，为了改变步进电机低频时振荡，提出了缓慢续流控制模式，但是由于缓慢续流时，电流不经过采样电阻，导致电流测量存在技术上的挑战，并且当电机绕组加载驱动电压时，通过检测电阻的电流总是为正，而不管电机绕组中电流真实流向，这些都会影响电机运行效果。针对低速中采用缓慢续流控制模式，导致电流采样出现死区问题，在死区阶段需要使用重构算法构建相电流，由于重构算法比较复杂，估算电流精度差，会导致电机定位不够精准、转矩波动比较大等一系列问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种两相步进电机驱动器反馈电流采样方法，用以解决现有技术中步进电机驱动器在缓慢续流控制模式下电流采集出现死区问题。

一种两相步进电机驱动器反馈电流采样方法，包括：

根据电角度和正弦波电流公式判别当前电流驱动方向；

根据当前电流驱动方向，先后开启正常驱动模式、续流驱动模式；

获取采样电阻两端的采样电压；

对所述的采样电压进行偏置放大处理和模数转换，获得数字信号电压；

依据所述数字信号电压和所述步进电机驱动器的参数，计算出反馈电流。

上述方法，所述电角度为电机当前位置的电角度θe。

上述方法，所述正弦波电流公式为：

其中im为峰值电流，ia和ib分别为步进电机a相和b相的正弦波电流。

上述方法，所述根据电角度和正弦波电流公式判别当前电流驱动方向步骤为：

1)、当θe∈(0,180)时，根据公式(1)，得到ia大于0，即当前电流方向为正方向；

2)、当θe∈[180,360]时，根据公式(1)，得到ia小于等于0，即当前电流方向为负方向；

3)、当θe∈(0,90)∪(270,360)时，根据公式(1)，得到ib大于0，即当前电流方向为正方向；

4)、当θe∈[90,270]时，根据公式(1)，得到ib小于等于0，即当前电流方向为负方向。

上述方法，所述当前电流驱动方向为ia和ib的方向，即步进电机a相和b相电流方向。

在物理中，电流是标量，所以电流的正负值即为电流方向。

上述方法，所述根据当前电流驱动方向，先后开启正常驱动模式，续流驱动模式的步骤为：

1)、当ia电流为大于0时，步进电机a相开启正常驱动模式，且驱动电流方向大于0，当ib电流为大于0时，步进电机b相开启正常驱动模式，且驱动电流方向大于0；

2)、关闭a相上桥mos管，进入续流驱动模式，采集a相此时的电流，关闭b相上桥mos管，进入续流驱动模式，采集b相此时的电流；

3)、当ia电流为小于等于0时，步进电机a相开启正常驱动模式，且驱动电流方向小于等于0，当ib电流为小于等于0时，步进电机b相开启正常驱动模式，且驱动电流方向小于等于0；

4)、关闭a相上桥mos管，进入续流驱动模式，采集a相此时的电流，关闭b相上桥mos管，进入续流驱动模式，采集b相此时的电流。

上述方法，所述步进电机驱动器的参数包括采样电流最大的峰值电流值和模数转换的数字信号电压最大值。

上述方法，所述反馈电流计算公式为：

iout＝adv*imax/advmax；

其中，adv为所述数字信号电压值，imax为所述采样电流最大的峰值电流值，advmax为所述模数转换的数字信号电压最大值。

本发明的有益效果：在实施中，与现有技术相比较，本发明提供的一种两相步进电机驱动器反馈电流采样方法，可以准确的在续流驱动模式下测量出电流，以及准确的测量出电流的真实方向。

附图说明

图1为现有技术中步进电机驱动器的电流采样结构示意图；

图2为本发明所述电流采样结构示意图；

图3为本发明所述的电流采样方法的部分流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明一实施例做详细说明。

图1为现有技术中步进电机驱动器的电流采样结构，当进入续流驱动模式下，上桥mos管都将处于关闭状态，下桥的mos管至少必须导通一个，电流就会通过mos管、电机绕组、以及续流二极管构成回路，但电流并没有经过测量电阻r，并且测量电阻测量的电压在正常驱动下总是为正。

图2为本发明所采用的电流采样拓扑结构。

当电流为正向时，正常驱动模式为：当打开g3和g2，电流通过g3流入到经过电机绕组到达a，进入g2流入到采样电阻r，规定该电流方向为正；

其中g1，g2，g3和g4分别为4颗mos管，上桥mos管为g1和g3，d1，d2，d3和d4分别为g1，g2，g3和g4的续流二极管。

当电流为正向时，续流驱动模式为：打开g2，关闭g3，电流通过a点进入g2，再到采样电阻，流向g4的续流二极管，达到进入电机绕组，采样电阻r采集到的电流依旧为正向。

当电流为负向时，正常驱动模式为：g1和g4打开，电流一次通过g1、a点、电机绕组、点和g4，此时电流是不经过采样电阻r。

当电流为负向时，续流驱动模式为：关闭g1，保持g4导通，进入续流驱动模式下，电流通过点、g4、采样电阻r、g2的续流二极管、a点和电机绕组，此时采样电阻r采样的电流方向为负。这样就可以让电机在续流驱动控制模式中采集到实际的电流。

通过正常驱动模式和续流驱动模式混和使用，可以测量任何时刻的电流。

图3为本发明的步进电机a相电流采样方法的流程图，根据当前电机电角度，判别出电机的电角度θe大于等于180度还是小于180度。

当θe＜180时，则电流是从图2中的点流向a点，打开g3和g2一段时间后，关闭g3，打开g2，开启续流驱动模式，采样电流，进入反馈电流计算。

当θe≥180时，则电流是从图2中的a点流向点，打开g1和g4一段时间后，关闭g1，打开g4，开启续流驱动模式，采样电流，进入反馈电流计算。