采用反饋控制的步進電機高低壓驅動電路

高低壓驅動電路又稱雙電壓驅動電路，可以分為定時控制驅動與脈沖變壓器式驅動。脈沖變壓器式驅動電路結構簡單，但因為采用脈沖變壓器而使制造工藝復雜，成本高且不易模塊化；定時控制高低壓驅動電路采用單穩態觸發器將控制脈沖分離出一個同步的窄脈沖作為高壓有效控制信號。該脈沖的寬度為單穩態觸發器的暫態過程t，在這個過程中高壓控制管與低壓控制管同時導通。At太大時，步進電機電流過載使兩個驅動管燒壞甚至將步進電機燒毀；太小時，高頻性能改善不明顯，高頻運轉時出力小易產生失步現象。一般At取值與主回路的電氣時間常數S相同。恒流斬波驅動電路在一個控制脈沖周期內的斬波過程中斬波控制管反復導通、截止，導致該管溫度升高，限制了電路的驅動能力，因為此時平均電流和管壓降均很高使斬波控制管的耗散功率急劇上升。此外，在斬波過程中的電流變化還會產生高頻電磁噪音。因此筆者設計了具有檢測反饋控制環節的高低壓驅動電路，通過反饋控制高壓管的導通時間，適應不同的運轉頻率，降低高壓管的耗散功率減少發熱量，提高驅動能力。
? ? ? ?2電路原理與參數計算采用反饋控制的高低壓驅動電路原理如所示。由電路可以看出，該電路是在通常的高低壓驅動電路中加設了電流檢測電阻Rd和反饋控制環節以及驅動邏輯電路。電路的工作過程：當控制脈沖前沿來到時，與非門1的輸入端均為高電平，高壓控制管VT1與低壓控制管VT2同時導通，主回路電流i以負指數規律上升：r―限流電阻，電流檢測電阻和繞組直流電阻10主回路初始電流，/0= S（ms）主回路電氣時間常數，S= L步進電機一相繞組的電感量（mH）當電流上升到電機額定電流的120%時，電流檢測電阻Rd上的電壓Uc大于電壓Uref，檢測環節輸出一個正脈沖使高壓控制管關斷；此時由低壓電源Ul經VD2向繞組供電，使維持電流為電機額定電流的90~100%.因低壓電源提供的維持電流小于高壓電源提供的上升電流；Rd上的電壓Uc小于電壓Uref，檢測環節不再輸出正脈沖，即在一個控制脈沖周期內VT1只導通/截止一次，大大地減小了VT1在切換過程中的功耗，使溫度下降。
? ? ? ?而VT2在整個控制脈沖的周期內一直處于深度飽和，本身的壓降很?。ㄒ话?2V）故發熱量很小?？刂泼}沖及檢測脈沖與電流波形的關系見。
? ? ? ?電路參數選取時應注意以下幾點：平均電流僅為2A，使步進電機出力不足，產生較嚴重的失步現象。步進電機的運行頻率范圍無法適應機電一體化系統的調速要求。在實驗中，恒流斬波驅動電路高低速運行均表現了良好的頻率特性（矩頻特性），但在斬波過程中斬波管耗散功率增大產生過熱現象，限制了電路的驅動能力。高低壓反饋控制驅動電路在低頻運行時無電流過載現象，其最大電流可通過調整電壓Uref控制。
? ? ? ?4結論（1）高低壓反饋控制驅動電路克服了高低壓定時控制驅動電路的低頻過載、高頻出力不足使步進電機產生失步的現象，可以實現步進電機理想的矩活性好，始終能夠保持較高的工作效率（不低于86.7%）。系統具有較高的電壓調整精度和較快的動態響應速度、適用范圍大、抗干擾能力強等優點。
4結論點及其要求，分析了采用多開關管主電路的必要性。
? ? ? ?由于工作模態多，切換點多，使控制較為困難，而采用模糊PID控制方案，能很好地解決此問題，并分析了模糊PID控制的優點。最后應用DSP芯片實現了其數字電路，并給出了實驗波形。
? ? ? ?開關電源為一強非線性系統，同時電路的電器參數存在不確定性，因此，采用一般的控制策略，難以達到令人滿意的控制效果。模糊PID控制作為一種智能控制方法，對系統的非線性和參數的不確定性具有很好的適用能力和較強的魯棒性。因此，在開關電源中必能得到長足的發展。但其缺點是系統設計較為復雜，特別是對模糊控制器的設計，還缺乏系統的設計方法。如果利用遺傳算法的自然選擇原理和神經網絡的自學習能力，也可得到較佳的模糊控制規則，可彌補模糊控制器缺乏系統設計方法的缺點，從而實現對變換器的智能控制。

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