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步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。步进电机驱动器是把控制电机的脉冲信号转化为步进电机的角位移信号的装置,所以,可以通过控制脉冲的个数和频率来控制步进电机的角位移量、速度和加速度。步进电机驱动器是控制系统的核心部件,也成为许多高端数控产品的关键。驱动器中的细分技术是保证步进电机平稳运行的前提。 随着功率电子器件和高速微处理器的发展,电机细分控制技术朝着数字化方向发展。本文对三相混合式步进电动机的细分控制进行了深入的研究,设计了一种以数字信号处理器(TMS320LF2407A)和功率模块为核心的三相混合式步进电机驱动系统。该系统结构简单、成本低、性能稳定。 文中首先介绍了三相混合式步进电机的结构和工作原理,并忽略步进电机的一些非线性因素,建立了比较理想的数学模型,对步进电机的运行特性、细分控制的作用和细分控制的必要性做了详细论述,经对多个方案反复比较,最终选择了一种速度开环的控制方案。 文中对控制器中的核心内容脉宽调制(PWM)技术做了详细说明,比较了正弦脉宽调制(SPWM)和电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)的原理和计算方法,在分析了它们的优缺点后,选择了SVPWM控制方式,并给出了DSP实现SVPWM算法的具体过程和MATLAB/SIMULINK仿真模型及仿真输出波形。 最后对驱动控制系统和实验平台的软硬件做了详细介绍,给出了硬件结构框图及软件程序流程图。实验表明,本驱动器细分运行时减弱了混合式步进电机的低速振动和噪声,提高了起动频率和系统的稳定度,使电机运转更平稳。