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基于DSP的混合式步进电机驱动器的研究

发布时间:2018-07-17 01:45
【摘要】:步进电机由于其定位精度高、无位置累积误差,驱动电流小、功耗低、效率高、无刷,驱动器成本低的显著特点,如今已经在诸多生活和工业领域中得到了广泛的运用。在当代品种类型繁多的步进电机产品格局里,混合式步进电机占据着很大一块份额,这是由于混合式步进电机集合了磁阻式及永磁式两种步进电机的优点。本文介绍了一种基于DSP的两相混合式步进电机的驱动器。本系统采用TMS320F28035控制器作为核心控制器件,利用下桥臂电阻进行电流采样,通过混合式编码器进行转速检测,利用电流、位置的反馈和坐标变换实现对两相混合式步进电机的控制。在控制策略方面,本文介绍了两相混合式步进电机的数学模型,阐述了步进电机两种的使用最广泛的控制策略——细分控制和矢量控制。本文还通过MATLAB自带的可视化仿真工具SIMULINK对细分控制和矢量控制策略进行了仿真。本文详细的分析了两相混合式步进电机的数学模型,并以此为基础将最大转矩电流比的控制思想运用于两相混合式步进电机的矢量控制里。本文还研究了适用于两相全桥逆变器拓扑的两相SVPWM调制原理,并设计了下桥臂电阻采样与电流重构策略。仿真结果表明,SVPWM控制策略、电流重构策略与两种控制方式是可行的。最后,选择了专门面向电机控制的TMS320F28035型号DSP芯片作为控制芯片,设计了两相混合式步进电机全数字驱动器的硬件系统,并完成了驱动器的软件模块的设计,最后的实验结果说明,本次驱动器设计方案是可行的。
[Abstract]:Stepping motor has been widely used in many fields of life and industry because of its high positioning accuracy, no accumulative error, low driving current, low power consumption, high efficiency, brushless and low drive cost. In the present product pattern of stepping motor, hybrid stepping motor occupies a large share, which is because the hybrid stepping motor has the advantages of magnetoresistive motor and permanent magnet stepping motor. This paper introduces a two-phase hybrid stepping motor driver based on DSP. The system uses TMS320F28035 controller as the core controller, uses the lower arm resistor to sample the current, detects the rotational speed through the hybrid encoder, and makes use of the current. Position feedback and coordinate transformation are used to control the two-phase hybrid stepping motor. In terms of control strategy, the mathematical model of two-phase hybrid stepping motor is introduced, and the two most widely used control strategies, subdivision control and vector control, are described. This paper also simulates the strategy of subdivision control and vector control by Simulink, a visual simulation tool provided by MATLAB. In this paper, the mathematical model of two-phase hybrid stepping motor is analyzed in detail, and the maximum torque / current ratio is applied to the vector control of two-phase hybrid stepping motor. The principle of two-phase SVPWM modulation suitable for the topology of two-phase full-bridge inverter is also studied, and the resistive sampling and current reconfiguration strategy of the lower leg are designed. Simulation results show that SVPWM control strategy, current reconstruction strategy and two control methods are feasible. Finally, the TMS320F28035 DSP chip for motor control is selected as the control chip. The hardware system of the two-phase hybrid stepping motor all-digital driver is designed, and the software module of the driver is designed. Finally, the experimental results show that the driver design is feasible.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM383.6

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本文编号:2128478

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