專利名稱：混合式步進(jìn)電機(jī)直接自控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合式步進(jìn)電機(jī)直接自控制方法。
背景技術(shù)：
混合式步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子上采用永磁體勵(lì)磁，電機(jī)工作時(shí)具有輸出轉(zhuǎn)矩大、效率高等 優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、雕刻機(jī)、繡花機(jī)、醫(yī)療器械等要求精確位置控制場合。目前混合 式步進(jìn)電機(jī)控制策略主要有兩種開環(huán)微步控制和閉環(huán)矢量控制。開環(huán)微步控制采用繞組 電流閉環(huán)結(jié)構(gòu)，電流幅值恒定，相位受外部脈沖控制微步增加，從而在定子氣隙中產(chǎn)生一些 列幅值恒定、相位離散的電流矢量，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子微步旋轉(zhuǎn)。無論負(fù)載輕重，電流幅值總是控制 在電機(jī)額定峰值水平，這樣在電機(jī)輕載時(shí)繞組中流過很大的無功電流，產(chǎn)生很大的繞組銅 損耗，很大的鐵心鐵損耗，很大的功率管開關(guān)損耗。另外，當(dāng)負(fù)載較重或加速度較大時(shí)，開環(huán) 微步控制會(huì)出現(xiàn)失步現(xiàn)象，限制了步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行速度范圍。矢量控制采用轉(zhuǎn)子磁場定向方 法，試圖將定子電流解耦成轉(zhuǎn)矩分量和激磁分量，采用轉(zhuǎn)子位置傳感器獲得定向磁場位置， 且忽略了磁路的非線性。而實(shí)際混合式步進(jìn)電機(jī)磁路處于高飽和狀態(tài)，定向坐標(biāo)系方向依 賴磁路飽和程度，所以無法實(shí)現(xiàn)定子電流精確解耦，這就導(dǎo)致矢量控制達(dá)不到預(yù)期的快速 力矩控制目的。而且，矢量控制策略需要復(fù)雜的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換，算法復(fù)雜，需要成本較高的 高性能中央處理器完成算法運(yùn)算。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種混合式步進(jìn)電機(jī)直接自控制方 法，以求提高步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)性能，以極其簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)混合式步進(jìn)電機(jī)位置或速度的閉 環(huán)控制。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種混合式步進(jìn)電機(jī)直接自控制方法，其特征在于在每 一個(gè)控制周期中，根據(jù)連于主電路的母線電壓采集電路及逆變器中功率管開關(guān)狀態(tài)估計(jì)得 瞬時(shí)繞組端電壓以及連于主電路的繞組電流采集電路檢測得到瞬時(shí)繞組電流，獲得繞組電 流及繞組端電壓后，根據(jù)混合式步進(jìn)電機(jī)的瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型估計(jì)出瞬時(shí)定子磁鏈和瞬時(shí)電磁 轉(zhuǎn)矩；由轉(zhuǎn)子位置角或速度閉環(huán)調(diào)節(jié)器輸出給定轉(zhuǎn)矩；將給定轉(zhuǎn)矩和瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行比較， 給定磁鏈和瞬時(shí)磁鏈進(jìn)行比較，由比較結(jié)果，直接選擇逆變器的五個(gè)空間電壓矢量當(dāng)中最 優(yōu)的一個(gè)作用于混合式步進(jìn)電機(jī)，通過插入零電壓矢量來調(diào)節(jié)定子磁鏈?zhǔn)噶克矔r(shí)轉(zhuǎn)速。本發(fā)明與現(xiàn)有的控制相比較，具有如下的明顯優(yōu)點(diǎn)1)由于電磁轉(zhuǎn)矩具有自調(diào)節(jié) 功能，轉(zhuǎn)子不會(huì)出現(xiàn)失步的危險(xiǎn)，從而提高了電機(jī)運(yùn)行的可靠性；2)沒有坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)變換， 去掉了電流閉環(huán)結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制算法得到了極大簡化，采用低成本的中央控制器即可 滿足控制算法的需要，從而降低了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件成本；3)直接實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)響應(yīng)優(yōu)越；4)控制算法中不需要電機(jī)電感參數(shù)，轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)不受電機(jī)磁路飽和的影 響；5)改善了電機(jī)弱磁運(yùn)行性能，擴(kuò)大電機(jī)的高速運(yùn)行范圍。
圖1是混合式步進(jìn)電機(jī)的直接自控制系統(tǒng)的組成框圖。圖2是坐標(biāo)系、逆變器輸出電壓矢量與定子磁鏈軌跡示意圖。圖3是混合式步進(jìn)電機(jī)的直接自控制系統(tǒng)框圖。圖4是實(shí)現(xiàn)定子磁鏈自控制開關(guān)信號(hào)波形圖。圖2中符號(hào)名稱M0 ^M4——空間電壓矢量，括號(hào)內(nèi)數(shù)字從前至后依次表示αβ相 繞組端電壓極性，+1表示正向電壓，-1表示反向電壓；οφ — αβ兩相靜止坐標(biāo)系，α軸與 α相繞組軸線同向；氏 ——兩相靜止坐標(biāo)系，軸超前α軸45°; S1 Si—定子磁 鏈?zhǔn)噶克诳臻g均分的四個(gè)區(qū)段；h——定子磁鏈?zhǔn)噶浚籌——轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶?，其幅值因?磁體激磁而恒定——定子磁鏈給定值，其值等于正方形磁鏈軌跡中點(diǎn)到邊的垂直距離； Q,.—定、轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶繆A角，越大，電磁轉(zhuǎn)矩越大。
圖3中符號(hào)名稱〗 、、——αβ繞組電流.,U9—αβ繞組電壓；ψκ、ψρ ——αβ繞組磁鏈 ’、、 ——οφ繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；Te —估計(jì)出的瞬時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩；Τ； ——電磁轉(zhuǎn)矩給定 ’ Tq —轉(zhuǎn)矩開關(guān)變量；式——繞組電阻，從電機(jī)銘牌上可以獲得；S ——開關(guān)；Udc——逆變器中直流母線電壓；J——積分符號(hào)。圖4中符號(hào)名稱ΨΡλ、ψρ,—定子磁鏈?zhǔn)噶吭趞\βρ軸上的投影值；、^
——ΨρΒ、ψΡρ兩個(gè)磁鏈開關(guān)變量，取值為+1或-1 ； Sa、Sp —逆變器輸出電壓狀態(tài)變量， 輸出正電壓時(shí)為+1，輸出負(fù)電壓時(shí)為-1。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例子對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明提供一種混合式步進(jìn)電機(jī)直接自控制方法，其特征在于在每一個(gè)控制周 期中，根據(jù)連于主電路的母線電壓采集電路及逆變器中功率管開關(guān)狀態(tài)估計(jì)得瞬時(shí)繞組端 電壓以及連于主電路的繞組電流采集電路檢測得到瞬時(shí)繞組電流，獲得繞組電流及繞組端 電壓后，根據(jù)混合式步進(jìn)電機(jī)的瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型估計(jì)出瞬時(shí)定子磁鏈和瞬時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩；由轉(zhuǎn) 子位置角或速度閉環(huán)調(diào)節(jié)器輸出給定轉(zhuǎn)矩；將給定轉(zhuǎn)矩和瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行比較，給定磁鏈和 瞬時(shí)磁鏈進(jìn)行比較，由比較結(jié)果，直接選擇逆變器的五個(gè)空間電壓矢量當(dāng)中最優(yōu)的一個(gè)作 用于混合式步進(jìn)電機(jī)，通過插入零電壓矢量來調(diào)節(jié)定子磁鏈?zhǔn)噶克矔r(shí)轉(zhuǎn)速。由圖1可知，本 發(fā)明的混合式步進(jìn)電機(jī)直接自控制系統(tǒng)包括由混合式步進(jìn)電機(jī)、濾波電路、逆變器三者連 接而成的主回路；由繞組電流采集電路、母線電壓采集電路、轉(zhuǎn)子位置角采集電路組成的檢 測回路連于基于中央控制器的控制系統(tǒng)后，再連于隔離驅(qū)動(dòng)電路。采用兩個(gè)完全相同的單 相逆變器分別給αβ繞組供電，逆變器中功率管采用IGBT或M0FET，中央控制器采用DSP或 單片機(jī)。繞組電流采集電路采用霍爾電流傳感器與運(yùn)算放大器相結(jié)合方式構(gòu)成，也可以采 用繞組串功率電阻后接差分運(yùn)算放大器相結(jié)合方式構(gòu)成。采用霍爾方案可以有效實(shí)現(xiàn)控制回路與主回路的電氣隔離，采用繞組串功率電阻方案可以降低驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成本。直流母線電 壓采集電路采用霍爾電壓傳感器與運(yùn)算放大器相結(jié)合方式構(gòu)成，也可以采用并聯(lián)電阻，分 壓后接由運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓跟隨器相結(jié)合方式構(gòu)成。繞組電流采集電路和母線電壓采 集電路輸出弱電壓信號(hào)送到中央控制器A/D轉(zhuǎn)換模塊。轉(zhuǎn)子位置采集電路采用旋轉(zhuǎn)編碼 器，后接電平轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成。電平轉(zhuǎn)換電路輸出信號(hào)送給中央控制器正交編碼模塊。中央 控制器根據(jù)取得的信號(hào)和本發(fā)明的控制策略，計(jì)算出轉(zhuǎn)矩與定子磁鏈所處的區(qū)段，并發(fā)出 控制信號(hào)，經(jīng)由隔離驅(qū)動(dòng)去控制逆變器中的功率開關(guān)管的開關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了定子磁鏈的自 控制及電磁轉(zhuǎn)矩的自調(diào)節(jié)。本發(fā)明在控制回路中，刪除了電流閉環(huán)線路(此處的繞組交流電流信號(hào)不作為電 流閉環(huán)用，只作為定子磁鏈和瞬時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算所需的信號(hào))。本發(fā)明混合式步進(jìn)電機(jī)直接自控制系統(tǒng)，通過逆變器采用選擇最優(yōu)空間電壓矢量 作用于混合式步進(jìn)電機(jī)的方法直接控制電磁轉(zhuǎn)矩，達(dá)到快速控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)子位置角目 的。根據(jù)附圖2 圖4敘述本發(fā)明控制方法的基本原理及具體控制方法如下本發(fā)明的 直接自控制的混合式步進(jìn)電機(jī)的定子磁鏈控制為正方形運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2中所示，給定磁鏈
Vf為一個(gè)恒定值，兩個(gè)單相逆變器產(chǎn)生四個(gè)非零電壓矢量％ 和一個(gè)零電壓矢量。
將％ 順序作用于定子繞組即可形成正方形定子磁鏈軌跡，而具體選擇哪一個(gè)電壓矢量
由圖3中磁鏈自控制單元決定，不存在任何坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換的計(jì)算，系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)極其簡單， 但是所得到的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)非常優(yōu)良。請(qǐng)參照?qǐng)D3，轉(zhuǎn)矩比較系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子位置角或轉(zhuǎn)速閉
環(huán)單元輸出電磁轉(zhuǎn)矩給定t ,實(shí)際轉(zhuǎn)矩Te根據(jù)公式S = Px (VJp — HVJ (其中&為轉(zhuǎn)子
齒數(shù)，從電機(jī)銘牌上可以獲得)估計(jì)出瞬時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩？；。如果實(shí)際轉(zhuǎn)矩T/」于給定轉(zhuǎn)矩t
，就增加定子磁鏈?zhǔn)噶縆和轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶?amp;的夾角,根據(jù)磁鏈遲滯比較輸出被選擇非 零電壓矢量，所選擇的非零電壓矢量、定子磁鏈?zhǔn)噶克巺^(qū)段關(guān)系如下表所示。如果實(shí)際轉(zhuǎn) 矩7；大于給定轉(zhuǎn)矩f，就減小定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈的夾角，選擇零電壓矢量。若實(shí)際轉(zhuǎn)矩
7；基本上等于給定轉(zhuǎn)矩，則應(yīng)該保持電壓矢量不變。而一個(gè)控制周期內(nèi)轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶啃?br>
轉(zhuǎn)角度不大，這樣角度由定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)方向決定。因此，實(shí)際上只要通過控制定子磁
鏈的旋轉(zhuǎn)方向就能實(shí)現(xiàn)定子磁鏈與轉(zhuǎn)子磁鏈夾角的改變。而定子磁鏈?zhǔn)芸臻g電壓矢量的影 響，即定子磁鏈?zhǔn)噶康氖付塑壽E將沿著所選空間電壓矢量的方向運(yùn)動(dòng)，選擇不同的空間電 壓矢量將使定子磁鏈的幅值和方向變化。若選擇零矢量，則定子磁鏈?zhǔn)噶坎蛔?，即保持定?磁鏈?zhǔn)噶康目臻g位置角度。因此，按照一定規(guī)則選擇恰當(dāng)?shù)目臻g電壓矢量就可以控制定子 磁鏈?zhǔn)噶堪此璧倪\(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的特點(diǎn)就在于定子磁鏈?zhǔn)噶康氖付塑壽E被控制 為正方形，如圖2所示。圖2所示的就是定子磁鏈軌跡示意圖以及逆變器產(chǎn)生的五個(gè)電壓 矢量，圖中將360°電空間分為4個(gè)不同區(qū)段而 在四個(gè)不同區(qū)段存在著各自相應(yīng)的使 磁鏈運(yùn)動(dòng)軌跡沿著正方形軌跡運(yùn)動(dòng)的空間電壓矢量，如下表一所示。要迅速改變電磁轉(zhuǎn)矩 T1是通過快速改變定子磁鏈的空間位置角度達(dá)到的。改變定子磁鏈的空間位置角度是通過選擇恰當(dāng)?shù)姆橇汶妷菏噶亢筒迦肓汶妷菏噶繉?shí)現(xiàn)的。據(jù)此，通過在每一個(gè)極短的控制周期 中從五個(gè)空間電壓矢量中選擇非零空間電壓矢量或零電壓矢量作用于電機(jī)，一方面使定子
磁鏈?zhǔn)噶慷它c(diǎn)沿著正方形軌跡運(yùn)動(dòng)；另一方面盡快地改變定子磁鏈?zhǔn)噶康目臻g位
置角度。 表一
實(shí)現(xiàn)混合式步進(jìn)電機(jī)直接自控制的框圖如圖3所示。磁鏈比較定子磁鏈向式、各 上的投影分別為&、掛##。正方形軌跡的定子磁鏈幅值是變化的，但由于引入了氐βρ坐 標(biāo)系，只需要給定一個(gè)恒值磁鏈#ff，給定磁鏈幅值等于正方形軌跡的內(nèi)切圓半徑，即正 方形中心到正方形邊的垂線長。將Ψ、、%分別與給定磁鏈Ψ,比較，具體請(qǐng)參照?qǐng)D3， 根據(jù)母線電壓及逆變器輸出電壓狀態(tài)變量&、Sp可以重構(gòu)出繞組端電壓、、 ，即 =Hc ；重構(gòu)出定子繞組電壓、、 和測得繞組電流、、后,根據(jù)繞組
電壓平衡方程式可以計(jì)算出繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、k即入，氣= -i^p ;將 繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、、 分別送入積分器輸出繞組磁鏈、Ψρ ;再將磁鏈、Ψρ變換到
坐標(biāo)系中得到力、，即= ；^(I + Ψρ) ’ Ψρ =-Ψ.)；將所得的&
、^ν分別與一給定的磁鏈Ws比較。圖3中系統(tǒng)采用兩個(gè)磁鏈調(diào)節(jié)器構(gòu)成磁鏈自控制單元。磁鏈調(diào)節(jié)器是兩點(diǎn)式比 較器，輸入為識(shí)&、及給定磁鏈爐,輸出兩個(gè)磁鏈開關(guān)變量^、，兩個(gè)比較器各
輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)W、^。當(dāng)實(shí)際磁鏈大于+ Ψε,比較器輸出為-1，當(dāng)實(shí)際磁鏈小于
-ψ,,比較器輸出+1，其他狀態(tài)時(shí)比較器輸出不變。其中，ψ 的磁鏈比較器輸出相磁鏈
開關(guān)信號(hào)^ , Ψβ0的磁鏈比較器輸出存相磁鏈開關(guān)信號(hào)$。ψ 、Ψβ,及給定磁鏈
與磁鏈開關(guān)信號(hào)^、對(duì)應(yīng)關(guān)系見圖4所示。轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器為兩點(diǎn)式比較器，輸入實(shí)際轉(zhuǎn)矩?！昱c轉(zhuǎn)矩給定值< 之差，輸出轉(zhuǎn)矩遲 滯比較器輸出值4。當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)矩？；小于給定轉(zhuǎn)矩超過允許容差+ ΔΓ ,轉(zhuǎn)矩遲滯比較器輸出值4為1，要求增大轉(zhuǎn)矩；當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)矩？；大于給定轉(zhuǎn)矩< 超過允許容差—,轉(zhuǎn)矩遲 滯比較器輸出值&為0，要求減小轉(zhuǎn)矩；當(dāng)兩者之差在正負(fù)容差內(nèi)，轉(zhuǎn)矩遲滯比較器輸出值 4不變。當(dāng)轉(zhuǎn)矩遲滯比較器輸出值&為1時(shí)，圖3中S開關(guān)將接通1和T，逆變器輸出電
壓狀態(tài)變量民、Sp分別等于磁鏈開關(guān)變量^、^^ ,即& = @ , 4 = % ,逆變器輸 出一個(gè)非零電壓矢量作用于電機(jī)，使得定子磁鏈以最高速沿正方向旋轉(zhuǎn)，定子磁鏈?zhǔn)噶颗c 轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶繆A角快速增大，轉(zhuǎn)矩增大。而具體輸出四個(gè)非零矢量( \ 》中哪一個(gè)，則
取決于磁鏈自控制單元的輸出巧，兩。當(dāng)轉(zhuǎn)矩遲滯比較器輸出值4為0時(shí)，圖3中S
開關(guān)將接通2和ρ，逆變器輸出電壓狀態(tài)變量&、&同時(shí)等于零，逆變器輸出零電壓矢量，
定子繞組端電壓為零，定子磁鏈?zhǔn)噶快o止不動(dòng)，而轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶坷^續(xù)旋轉(zhuǎn)，速度基本維持不
變，定子磁鏈?zhǔn)噶颗c轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶繆A角θν隨之減小，瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩隨之下降。通過這樣的方式，
定子磁鏈?zhǔn)噶康乃俣仍诹愫妥罡咚僦g任意變化。所以，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器決定了選擇零電壓矢 量或非零電壓矢量，磁鏈自控制單元決定了具體選擇哪一個(gè)非零電壓矢量。以上定子磁鏈 為自控制過程，轉(zhuǎn)矩是自調(diào)節(jié)的，與轉(zhuǎn)速、定子電阻、直流母線電壓無關(guān)。磁鏈自控制環(huán)節(jié)給 出了正確的非零電壓矢量，實(shí)現(xiàn)定子磁鏈自控制于正方形軌跡，而轉(zhuǎn)矩兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器控制 電磁轉(zhuǎn)矩。正方形磁鏈軌跡共用到2個(gè)磁鏈調(diào)節(jié)器，要求計(jì)算兩個(gè)磁鏈，磁鏈調(diào)節(jié)器的上下
限為給定磁鏈&。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與 修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
一種混合式步進(jìn)電機(jī)直接自控制方法，其特征在于在每一個(gè)控制周期中，根據(jù)連于主電路的母線電壓采集電路及逆變器中功率管開關(guān)狀態(tài)估計(jì)得瞬時(shí)繞組端電壓以及連于主電路的繞組電流采集電路檢測得到瞬時(shí)繞組電流，獲得繞組電流及繞組端電壓后，根據(jù)混合式步進(jìn)電機(jī)的瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型估計(jì)出瞬時(shí)定子磁鏈和瞬時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩；由轉(zhuǎn)子位置角或速度閉環(huán)調(diào)節(jié)器輸出給定轉(zhuǎn)矩；將給定轉(zhuǎn)矩和瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行比較，給定磁鏈和瞬時(shí)磁鏈進(jìn)行比較，由比較結(jié)果，直接選擇逆變器的五個(gè)空間電壓矢量當(dāng)中最優(yōu)的一個(gè)作用于混合式步進(jìn)電機(jī)，通過插入零電壓矢量來調(diào)節(jié)定子磁鏈?zhǔn)噶克矔r(shí)轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式步進(jìn)電機(jī)直接自控制方法，其特征在于所述的磁鏈 比較按以下步驟實(shí)現(xiàn)(1)根據(jù)母線電壓及逆變器輸出電壓狀態(tài)變量又、&重構(gòu)出繞組端電壓、、 ，即= SJJbc , up = SpUbc ；(2)重構(gòu)出定子繞組端電壓、、％和測得繞組電流、3P后,根據(jù)繞組電壓平衡方程式 計(jì)算出繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、、 ，即、=H ,氣= -^p ;(3)將繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、、％分別送入積分器輸出繞組磁鏈1^、Ψρ;再將磁鏈￥ 、%芟換到⑶坐標(biāo)系中得到^、ψ ，即’ ΨΡ, =-Ψ.)；(4)將所得的識(shí)Α、Ψβ,分別與一給定的磁鏈Fs比較。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合式步進(jìn)電機(jī)直接自控制方法，其特征在于所述的步驟 (4)是利用兩個(gè)磁鏈調(diào)節(jié)器構(gòu)成磁鏈自控制單元進(jìn)行比較，所述的磁鏈調(diào)節(jié)器是兩點(diǎn)式比 較器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合式步進(jìn)電機(jī)直接自控制方法，其特征在于所述轉(zhuǎn) 矩比較按以下步驟實(shí)現(xiàn)(1)由轉(zhuǎn)子位置角或轉(zhuǎn)速閉環(huán)單元輸出電磁轉(zhuǎn)矩給定t；(2)估計(jì)出瞬時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩？；，實(shí)際轉(zhuǎn)矩？；根據(jù)公式？；= Pn (WJp - ΨρΟ ,其中A為轉(zhuǎn) 子齒數(shù)；如果實(shí)際轉(zhuǎn)矩？；小于給定轉(zhuǎn)矩？；'，就增加定子磁鏈?zhǔn)噶縍和轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶?amp;的 夾角U艮據(jù)磁鏈遲滯比較輸出被選擇非零電壓矢量；如果實(shí)際轉(zhuǎn)矩I；大于給定轉(zhuǎn)矩，就減小定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈的夾角Θ,”選擇零電壓矢量；若實(shí)際轉(zhuǎn)矩G基本上等于給定 轉(zhuǎn)矩t，則應(yīng)該保持電壓矢量不變。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合式步進(jìn)電機(jī)直接自控制方法，其特征在于在每一個(gè)控制周期中，獲得繞組電流及繞組端電壓后，根據(jù)混合式步進(jìn)電機(jī)的瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型估計(jì)出瞬時(shí)定子磁鏈和瞬時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩；由轉(zhuǎn)子位置角或速度閉環(huán)調(diào)節(jié)器輸出給定轉(zhuǎn)矩；將給定轉(zhuǎn)矩和瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行比較，給定磁鏈和瞬時(shí)磁鏈進(jìn)行比較，由比較結(jié)果，直接選擇逆變器的五個(gè)空間電壓矢量當(dāng)中最優(yōu)的一個(gè)作用于混合式步進(jìn)電機(jī)，通過插入零電壓矢量來調(diào)節(jié)定子磁鏈?zhǔn)噶克矔r(shí)轉(zhuǎn)速。本發(fā)明的方法不僅提高步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)性能，而且以極其簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)混合式步進(jìn)電機(jī)位置或速度的閉環(huán)控制，具有較好的使用價(jià)值。
文檔編號(hào)H02P21/00GK101902192SQ20101022743
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者周揚(yáng)忠, 鐘天云 申請(qǐng)人:福州大學(xué)