一种步进电机的电流控制方法及装置的制造方法
【专利说明】-种步进电机的电流控制方法及装置 【技术领域】
[0001] 本发明设及步进电机领域，具体设及一种步进电机的电流控制方法及装置。 【【背景技术】】
[0002] 两相步进电机驱动器广泛应用于各类机床、印刷、纺织、医疗等领域，目前步进电 机采用位置、速度开环，电流闭环控制，给定电流幅值恒定，外部脉冲控制电流相位。运行 时电流幅值给定总是在电机额定电流峰值水平，导致电机在低速时绕组流过很大的无功电 流，电机发热厉害，振动明显。另外也有通过采用编码器来实现位置、速度和电流全闭环控 审IJ，该样会增加系统成本，而且由于码盘是一个敏感器件，增加了一个故障隐患。 【
【发明内容】
】
[0003] 为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种步进电机的电流控制方法及装置， 从而可W通过增加控制方法而实现对步进电机的电流进行控制，从而降低电机发热，降低 电机低速振动。
[0004] -种步进电机的电流控制方法，包括如下步骤：
[0005] 获取步进电机转子的实际位置0t，获取所述步进电机转子的给定位置0uf;
[0006] 若所述给定位置0uf与所述实际位置0t的差值增大，则增大给定电流IP对所述 步进电机进行驱动，若所述给定位置0uf与所述实际位置01的差值减小，则减小给定电流 Ip对所述步进电机进行驱动。
[0007] 在一个实施例中，
[0008] Ip= I max ? ki+K班?（日ref- e r) + E Kpi(日r址-日r);
[0009] 其中，〇<ki《1，Kpp和Kpi是常数，I为所述步进电机的额定电流峰值。
[0010] 在一个实施例中，
[0011] 当计算得到的Ip的值大于Ima,时，则IP取Im。,。
[0012] 在一个实施例中，
[0013] 通过W下算法获得所述实际位置0r;
[0014]
【主权项】
1. 一种步进电机的电流控制方法，其特征是，包括如下步骤： 获取步进电机转子的实际位置L，获取所述步进电机转子的给定位置0Mf; 若所述给定位置0#与所述实际位置的差值增大，则增大给定电流IP对所述步进 电机进行驱动，若所述给定位置0M与所述实际位置0J勺差值减小，则减小给定电流IP 对所述步进电机进行驱动。
2. 如权利要求1所述的步进电机的电流控制方法，其特征是： Ip=Imax*k^Kpp*(0 ref- 0r) +EKpi (0ref-0r)； 其中，(Kk1S1，Kpp和Kpi是常数，Imax为所述步进电机的额定电流峰值。
3. 如权利要求2所述的步进电机的电流控制方法，其特征是： 当计算得到的Ip的值大于I_时，则IP取I_。
4. 如权利要求2所述的步进电机的电流控制方法，其特征是，通过以下算法获得所述 实际位置Q^
EMFa (n)和EMFb (n)根据第n-l采样点的已知参数Ia (n-l)、Va (n-l)、-丨）、ZA(n_l)、Ib (n_l)、Vb (n_l)、厂-1)和Zb (n_l)通过如下方式获得：
分别对ZA(n)和ZB(n)进行低通滤波得到的值分别赋给￡>/厂丨⑷和￡1//^(?); 分别对￡>〇)和￡MFP>)进行低通滤波得到的值分别赋给EMFA(n)和EMFB(n); 其中，IA(n-l)、VA(n-l)、￡MF>-l_ZA(n-l)分别表示所述步进电机的A绕组的对 应第n-1个采样点的采样电流、绕组电压、第一预估反电动势和调整因子； />)、Ia (n)、Va (n)、￡MF>)、EMFa (n)和Za (n)分别表示所述步进电机的A绕组的 对应第n个采样点的预估电流、采样电流、绕组电压、第一预估反电动势、第二预估反电动 势和调整因子； Ib (n-1)、Vb (n-1)、層,;(/卜丨)和Zb (n-1)分别表示所述步进电机的B绕组的对应第n-1 个采样点的采样电流、绕组电压、第一预估反电动势和调整因子； />)、IB(n)、VB(n)、五MFB?、EMFB(n)和ZB(n)分别表示所述步进电机的B绕组的 对应第n个采样点的预估电流、采样电流、绕组电压、第一预估反电动势、第二预估反电动 势和调整因子； Tpwm为米样周期，k2、KjPKi均是常系数，Zmax;是最大调整因子； 心和L4分别是所述步进电机的A绕组的电阻和电感； 馬和L 别是所述步进电机的B绕组的电阻和电感。
5. 如权利要求2或4所述的步进电机的电流控制方法，其特征是： 根据所述给定电流IP，分别对所述步进电机的A绕组和B绕组施加电压VJPVB: vA=Kp? (Ua) +Kii"(IAref-IA)dt; Vb-Kp ? (IBref_IB)+KiJ"(IBref_IB)dt; 其中，=Ip?sin9M，= 1p?cos9M，Ia和IB分别是步进电机A绕组的采样 电流和B绕组的采样电流。
6. -种步进电机的电流控制装置，其特征是，包括第一处理单元和第二处理单元： 第一处理单元，用于获取步进电机转子的实际位置0 ^ 第二处理单元，用于获取所述步进电机转子的给定位置0#，若所述给定位置0#与 所述实际位置t的差值增大，则增大给定电流IP对所述步进电机进行驱动，若所述给定位 置0M与所述实际位置0 ,的差值减小，则减小给定电流IP对所述步进电机进行驱动。
7. 如权利要求6所述的步进电机的电流控制装置，其特征是： Ip=Imax*k^Kpp * ( 0 ref- 0 r) +EKpi ( 0 ref- 0 r)； 其中，(Kk1S1，Kpp和Kpi是常数，Imax为所述步进电机的额定电流峰值。
8. 如权利要求7所述的步进电机的电流控制装置，其特征是： 当计算得到的Ip的值大于I_时，则IP取I_。
9. 如权利要求7所述的步进电机的电流控制装置，其特征是，所述第二处理单元还用 于，通过以下算法获得所述实际位置0^
EMFa (n)和EMFb (n)根据第n-1 采样点的已知参数Ia (n-1)、Va (n-1)、EMF/ (n-1)、ZA(n-l)、IB(n-l)、VB(n-l)、EMFB*(n-l)和ZB(n-l)通过如下方式获得：
Za (n)I^Zmax； Zb (n)I^Zmax；
分别对ZA(n)和ZB(n)进行低通滤波得到的值分别赋给￡,/WF,(/7)和五 分别对￡MF](?)和￡MFB4(?)进行低通滤波得到的值分别赋给EMFa (n)和EMFb (n); 其中，IA(n-l)、VA(n-l)、￡MF.丨(/?-1)和ZA(n-l)分别表示所述步进电机的A绕组的对 应第n-1个采样点的采样电流、绕组电压、第一预估反电动势和调整因子； />)、Ia (n)、Va (n)、(/7)、EMFa (n)和Za (n)分别表示所述步进电机的A绕组的 对应第n个采样点的预估电流、采样电流、绕组电压、第一预估反电动势、第二预估反电动 势和调整因子； Ib(n-1)、Vb(n-1)、和Zb(n-1)分别表示所述步进电机的B绕组的对应第n-1个采样点的采样电流、绕组电压、第一预估反电动势和调整因子； /以《)、IB(n)、VB(n)、EMFg、）、EMFB(n)和ZB(n)分别表示所述步进电机的B绕组的 对应第n个采样点的预估电流、采样电流、绕组电压、第一预估反电动势、第二预估反电动 势和调整因子； Tpwm为米样周期，k2、KjPKi均是常系数，Zmax;是最大调整因子，； 心和L4分别是所述步进电机的A绕组的电阻和电感； 馬和L别是所述步进电机的B绕组的电阻和电感。
10.如权利要求7或9所述的步进电机的电流控制装置，其特征是： 所述第二处理单元还用于，根据所述给定电流IP，分别对所述步进电机的A绕组和B绕 组施加电压VjPVB: vA= KP?(Ua)+KiJ"(IAref-IA)dt; Vb-Kp ? (IBref_IB)+Kii"(IBref_IB)dt; 其中，=Ip?sin9M，= 1p?cos9M，Ia和IB分别是步进电机A绕组的采样 电流和B绕组的采样电流。
【专利摘要】本发明公开了一种步进电机的电流控制方法及装置，该方法包括如下步骤：获取步进电机转子的实际位置θr，获取所述步进电机转子的给定位置θref：若所述给定位置θref与所述实际位置θr的差值增大，则增大给定电流IP对所述步进电机进行驱动，若所述给定位置θref与所述实际位置θr的差值减小，则减小给定电流IP对所述步进电机进行驱动。本发明通过步进电机运行电流估算出步进电机的实际位置，根据位置误差做变电流控制。有如下优点：根据实际负载调节电流，提高效率，降低系统损耗，轻负载时相对普通恒流驱动步进电机可以大大降低电机发热，降低电机低速区的振动幅值，无须位置传感器，不增加硬件成本。
【IPC分类】H02P8-12
【公开号】CN104716879
【申请号】CN201510090251
【发明人】林韦松, 张健, 田天胜, 李卫平
【申请人】深圳市雷赛软件技术有限公司, 深圳市雷赛智能控制股份有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年2月27日