基于dsp两相混合式步进电机细分驱动设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com第2期(总第165期)机械工程与自动化No．22011年4月MECHANICALENGINEERING＆AUT0MAT10NApr．文章编号：1672—6413(2011)02—0134-02基于DSP的两相混合式步进电机细分驱动设计徐慎敏，罗建(1．中南大学信息科学与T程学院，湖南长沙410083；2．湖南省电力公司长沙宁乡电力局，湖南宁乡410600)摘要：介绍了应用于电脑绣花机电控系统中的基于DSP的两相混合式步进电机细分驱动器。该驱动器以TMS320F2802DSP作为核心控制器件，

2、采用单极性驱动，根据合成电流矢量恒幅均匀旋转原理和电流追踪型脉宽调制技术而设计。试验结果表明此细分驱动器的性能达到了要求，具有一定的应用价值。关键词：两相混合式步进电机；细分驱动；DSP；PWM中图分类号：TM383．6文献标识码：A、0引言电流。其原理是将给定电流和实际输出电流进行比较，步进电机是一种将脉冲信号转换为角位移的执行得到偏差，经P1调节器调节后，再与一固定频率的三机构，具有无累积误差和易于开环精确控制等优点，因角波进行比较，产生PWM波形。实际上，经PI调节此得到了广泛的应用，许多电脑绣花机电控系统都采后的误差信

3、号是调制信号，三角波信号则是载波信号。用两相混合式步进电机作为驱动电机。但是，一般的如果误差信号为正，经与三角波调制后，使开关器件步进电机驱动也存在着驱动低频振荡、电磁噪声大、高导通，从而使实际输出电流增加；反之，则使实际输频运行精度差等缺点[1]。随着现代电力电子技术和微出电流减小引。处理器技术的飞速发展，人们引入了各种控制方式以PWM功—』＼克服步进电机的缺点，其中之一便是细分控制技术。—]／输出—]驱1步进电机细分设计原理细分细分驱动技术是通过控制电机各相绕组中的电控TMS320F28C过流流，使其按照一定的规律上升或下

4、降，使每步有多个制要、_]保护稳定的中间电流状态【2]，即将原来步进电机的一步分L一AD为人r细分步走完。＼r一转换滤波、厂_1放大本设计采用电流矢量恒幅均匀旋转的细分方法。当电机中两相电流ii按式(1)变化时，即可实现电图1步进电机细分驱动系统框图流矢量恒幅均匀旋转：在本系统中，设置DSP中的EPWM周期寄存器一为固定值，使其相当于20kHz的三角波；软件实现PI⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯Ii。(1)8=』lfcos。⋯调节，以调节电流误差信号，使电机电流大小和相位其中：为给定电流；a为电机转过的角度。由此可知，步的误差最小。由于采用

5、软件实现三角波和PI调节，所以不需要额外的硬件电路，减少了成本。进电机的电流输入波形是相差90。的两相正弦阶梯波。2．2功率驱动电路2硬件电路设计2．1硬件总体设计本设计采用单极性驱动方式。单极性驱动是将电图I为两相混合式步进电机细分驱动系统总体框机的一相绕组分为两部分，一部分正向通电，另一部图。本控制系统由DSP、功率驱动、电流采样、过流保分反向通电，这样可单极性供电而使电机达到正、反护以及其他相关电路组成。系统控制器是TI公司的励磁的目的。单极性驱动方式的优点是结构简单、成TMS32OF28O2，它集信号高速处理能力及适用

6、于电机本低、利于电机的高速性能；缺点是中低速运行时转控制的外围电路于一体，可以实现电机的高性能控制。矩不如整个绕组励磁的电机。系统A相驱动电路如图系统采用电流追踪型脉宽调制技术控制各相绕组2、图3所示。收稿日期：2010—11-g4作者简介：徐慎敏(1985一)，男，山东潍坊人，在读硕士研究生，研究方向为自动控制。学兔兔www.xuetutu.com2011年第2期徐慎敏，等：55-DSP的两相混合式步进电机细分驱动设计．135．如图2所示，PWM1A是A相PWM驱动信号，3软件实现流程EnablelA是PWM使能信号，均直接

7、取自DSP。系统程序用于实现对系统的微步细分、电流闭环、EnablelA和PWM1A进行与运算得到PWM1A一信电机转向等功能，分为主程序和中断子程序。主程序主号，和PWM1A反相信号进行与运算得到PWMIA+要完成端口和寄存器的初始化及对一些外围电路的控信号。EnablelA为高时，PWM信号起作用。此时若制，中断子程序是系统程序的主体。就本系统来说，主PWM1A为低，则图3中Q2导通，步进电机外接电源要的中断子程序是定时器0中断子程序、EPWM中断将会产生电流，电流从电源出发，流过与A1+相连的绕子程序和串口中断子程序。其

8、中串口中断子程序用于和组、Q2、采样电阻R。到地端。若PWM1A为高，则上位机通信，以实现上位机对驱动器的控制。本文重点图3中Q3导通，步进电机外接电源将会产生电流，电介绍定时器0中断子程序和EPWM中断子程序。流从电源出发，流过与A1一相连的绕组、Q3、采样电步进电机由于受