步進電機 是一種將電脈沖信號轉換為角位移或直線運動的執行機構，由步進電機及其功率驅動裝置構成一個開環的定位運動系統，當系統接受一個電脈沖信號時，步進電機的轉軸將轉過一定的角度或移動一定的直線距離，電脈沖輸入越多，電機轉軸轉過的角度或直線位移就越多；同時，輸入電脈沖的頻率越高，電機轉軸的轉速或位移速度就越快。圖1是步進電機控制系統的基本功能框圖。

由于步進電機 系統具有較好的定位性能和較低的成本，在經濟型數控領域和其它需要準確定位加工、制造及檢測設備中得到了廣泛的應用。但是由于步進電機本身所固有的低頻振動問題，使得步進電機的應用受限于一些在振動及噪音有所要求的場合；如何對步進電機的低頻振動通過驅動控制技術進行減輕和抑制，是步進電機應用中的一個重要問題。在現有的步進電動機驅動技術當中，細分控制技術和升頻升壓控制技術是能夠較為有效的降低步進電機低頻運轉時的振動和噪音的主要控制方法，前者是通過對步進電機相電流進行階梯化正弦控制，使電機以較小的單位步距角運行（機械步距角的幾分之一或幾十分之一），從而降低低頻振動，但此項技術實現較為復雜，特別是當電機相數較多時（如五相）不易實現且成本較高；升頻升壓控制技術是通過降低電機低速運行時的相繞組供電電壓從而降低低頻振動的方法，目前升頻升壓控制主要是開環控制，因而存在以下主要問題：

1. 電壓開環控制，易受供電電壓波動影響；

2. 電機繞組電流由驅動器輸出電壓與繞組電阻決定，因此電流易受環境（電源電壓、電機參數等）影響，導致電機發熱或轉矩下降；

3. 由于電機電阻很小，低速運行時驅動器輸出電壓必須較小才能不致過電流，而過低的繞組電壓使得電機的快速響應性較差；

4. 驅動器適應性差，針對不同規格型號的電機須相應調整。

為改善和克服目前升頻升壓控制所存在的上述問題，本文提出和設計了一種新型的升頻升壓型步進電機驅動方法，該方法將電流控制技術與升頻升壓技術有機的結合，提高驅動器電壓和電流的可控制性，從而提高驅動性能及可靠性。

圖2給出了新型升頻升壓驅動技術的原理框圖，由環形分配器、頻率/電壓轉換、電壓檢測、比例積分調節、直流斬波、脈寬調制、電流檢測、電流控制、前級驅動、功放橋等單元構成步進電機 驅動系統；外部輸入的步進脈沖和方向信號由環形分配器轉換成步進電機的通電順序控制信號以驅動功放橋工作，進而控制步進電機運行；由頻率/電壓轉換、電壓檢測、比例積分調節、直流斬波構成電壓閉環控制環節，對供給步進電機的直流電壓進行比例積分控制，保證該直流電壓跟隨升頻升壓控制所要求的電壓給定而變化；由電流檢測和電流控制兩部分構成電流控制環節，以控制功放橋的輸出電流幅度，并在一定范圍內使電機電流隨電機運行速度提高而提高，實現升頻升壓電流控制效果。

驅動裝置采用上述技術后，改進了原有的升頻升壓驅動控制，通過采用電壓反饋及比例積分調節，實現了閉環升頻升壓控制，消除了外界環境對驅動裝置輸出的影響，提高了可靠性；同時，將電流閉環控制技術引入升頻升壓控制中，實現了升頻升流控制，增加了升頻升壓控制的靈活性和輸出電流的可控制性，提高了驅動裝置的快速性能和對電機的適應性，也進一步提高了裝置的可靠性。該項技術目前已向國家知識產權局申請了專利，并已成功地應用于四通驅動器SH50806A中。

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