基于DSP的三相混合式步进电机驱动系统设计

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1、武汉理工大学硕I二学位论文摘要步进电机是工业控制中应用较为广泛的一种电机，具有成本低和驱动电路简单的优点。随着高速微处理器的发展，电机控制技术朝着全数字化的方向发展。本文以三相混合式步进电机为控制对象，针对其运行过程中出现的低频振荡和失步问题，设计了一套以数字信号处理器(DSP)为核心的全数字三相混合式步进电机驱动系统。文中首先分析了三相混合式步进电机的基本结构和运行特性，并利用步进电机与交流永磁同步电机(PMSM)的相似性，在忽略步进电机一些非线性因素的基础上，得出了3个坐标系下的机电方程，并建立了其在两相旋转坐标系(d-q)下的数学模型。然

2、后分析了步进电机的各种驱动方式，并重点阐述了电流细分驱动对改善步进电机性能的作用。利用电压空间矢量驱动方式(SVPwM)与电流细分驱动的相似性，详细分析了该驱动方式在三相混合式步进电机上的实现过程。最后进行了系统的软硬件设计和仿真。硬件设计主要包括以功率驱动为核心的主电路和以TMS320LF2407为核心的控制电路的设计。软件设计主要包括系统主程序和中断服务子程序的设计。结合电机的数学模型，在Matlab／Simulink下搭建了系统的仿真图，并对不同细分条件下的定子相电流、转子步距角进行了系统仿真。仿真表明，采用SVPWM对空间磁势细分时，不

3、仅提高了混合式步进电机的起动频率，减弱了低频振动和噪声，而且提高了系统的电压利用率，电机运行相对平稳。关键词：步进电机，电压空间矢量，细分驱动，DSP武汉理工大学硕士学位论文AbstractSteppingmotorisonekindofthemostwidelyusedmotorsinthefieldofindustrialcontrol，whichhastheadvantageoflowcostandsimpledrivingsystem．Withthedevelopmentofhighspeedmicroprocessors，motord

4、rivingismovingtowardsthedirectionoffullydigitaLThisdissertationdesignsafullydigitalthree-phasehybridsteppingmotor(HB)drivingsystem，whichbasedondigitalsignalprocessorTMS320LF2407．toslovethevibrationandnoiseofhybridsteppingmotoratlowfreqency．Firstly,thisdissertationanalyzesthe

5、basicstructareandrunningcharacteristicofthesteppingmotor．Withthesimilaritybetweenthesteppingmotorandthepermenentmagnetsynchronousmotor(PMSM)，thisdissertationgivestheelectromechanicalequationsunderthreedifferentcoordinateaxesbyignoringthenonlinearfactorsofthemotoLevenestablis

6、hsanmathematicalmodelunderd-qcoordinateaxes．Furthermore，thisdissertationanalyzesdifferentkindsofdrivingmethods，emphasisesthenecessityofthecurrentsubdivisiondrivingtoimprovethepermanceofthesteppingmotor．Withthesimilaritybetweenthecurrentsubdivisionandthevoltagespacevectorpuls

7、emodulation(SVPWM)，thisdissertationanalyzethepracticeofSVPWMonthree．phasehybridsteppingmotorindetail．Finally,thisdissertationdesignsthehardwareandsoftwareofthisdrivingsystemandsimulatesthisdrivingsystem．Thedesignofhardwareincludesthedesignofmaincircuitandcontorlcircuit，which

8、havethecoreofpowerdryingandprocessorTM$320LF2407respectively．Thedesignofsof