高压型两相混合式步进电机驱动器设计

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1、硕士学位论文题目:高压型两相混合式步进电机驱动器设计研究生严光明专业电路与系统指导教师李训根副教授完成日期2015年03月杭州电子科技大学硕士学位论文高压型两相混合式步进电机驱动器设计研究生：严光明指导教师：李训根副教授2015年03月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterDesignofhighpressuretypetwo-phasehybridsteppingmotordriverCandidate:GuangmingYanSupervisor:Prof.LiXungenMarch,2015杭

2、州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研巧工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处一，本人承担切相关责任。论文作者签名；若日期：年达月＾日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使

3、用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文学校可公布论文：的全部或部分内容，可允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：立曰期：年。〔月寺曰聲心）指导教师签名：日期：軍巧Ｖａ＾Ｉ杭州电子科技大学硕士学位论文摘要经过多年发展，步进电动机形成了控制简单、可在较大频率范围内通过脉冲控制实现调速和启停、组成开环驱动系统成本低且可靠等优点，在众多控制领域应用越来越广泛。步进电动机与其他电机不同，不能通过交流电源直接驱动，必须通过专门的驱动器来构架驱动系统才能工作。由于制造工艺的限

4、制，步进电机步距角不能做到足够小。为了改善这种状况，提高分辨率，本文采用了细分驱动技术。本文设计的是一款基于AT89C2051单片机的高压型两相混合步进电机驱动器。传统两相混合式步进电机驱动器的工作电压输入一般为20-50V，在这种情况下下，输出的功率和力矩在一些工控场所有所不足。本设计对驱动器的电源电路和逆变桥等电路设计进行了改造和优化，把输入电压范围提升为24-110V，从而来得到更高的输出转矩。在驱动技术确定方面，本文对两相混合式步进电机工作原理和内部磁场数学模型进行了解析；通过分析比较各类驱动技术，采用了PWM恒频恒流斩波与可变细分相结合的控制技术，即用相绕组反馈电流和给定电流的差值信

5、号经过三角波进行调制得到的PWM脉冲实现绕组电流细化控制。在具体实现方面，本系统设计主要分硬件电路实现和软件实现两大模块。在硬件实现方面，主要包括了开关电源设计、AT89C2051外围控制电路设计、给定信号电路设计、电流检测电路设计，以及由IR2103和IRF640构成的驱动电路设计等各类设计；在软件设计方面主要完成主程序、中断细分程序的设计。最后，对驱动器运行稳定性和运行精度等性能指标进行了测试。从测试结果看，本驱动器能在低频下平稳运行，在高频时能保持良好的输出力矩。关键字：混合式步进电机，PWM，细分，IR2103I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTAfteryearsofdev

6、elopment,steppingmotorhasformedmanyadvantages.Itcanbeeasilycontrolled;anditcanbedrivenbypulsetoachievespeedandstartstopinawidefrequencyrange;andittakesverylittlecosttoconsistofareliableopen-loopsystem.Therefore,inmanycontrolfield,steppingmotorisappliedmoreandmorewidely.Steppingmotorisdifferentfromot

7、hermotor,itcannotbedirectlydrivenbyACpowersupply,itcanonlybedrivenbythespecialdrivesystem.Becausethemanufacturingprocesslimitations,thesteppingangleofsteppingmotorisnotsmallenough.Insomeapplicationsof