一种步进电机启动方法、装置及驱动器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种步进电机启动方法、装置及驱动器。
【背景技术】
[0002]步进电机是可将电脉冲信号转变为角位移或线位移的器件，步进电机可根据驱动器发送的一个脉冲信号，按设定的方向转动一个固定的角度，该角度称为步距角。为了提高步进电机的控制精度，主流的步进电机驱动控制技术采用微步驱动控制方法，微步驱动控制方法是一种跟踪给定电流波形的相绕组电流闭环控制方法，通过控制步进电机励磁绕组中的各相电流，使电流在零电流和最大电流之间能有多个稳定的中间状态，从而产生合成磁场矢量，实现了对磁场的细分，达到对步距角的细分目的。
[0003]以定子2对极，转子50齿的步进电机为例，转子每转过一周的整步数为200步，步距角为1.8°，齿距角为7.2° ;采用微步驱动控制技术后，当电机转子旋转一周，则驱动电流会呈现50个正弦波周期，以步进电机采用4细分微步驱动为例，一个正弦波周期的步进电机定子绕组电流波形如图1所示，图1所示为驱动电流的一个正弦波周期内，微步数与步进电机定子绕组电流的关系，t为微步数，I为定子绕组电流。
[0004]目前，当步进电机作指向定位时，步进电机转子有可能停留在图1所示微步数对应的任意角度；在作指向定位后的步进电机启动中，现有技术一般在启动瞬间采用追击方式实现电机的启动；即无论电机转子停止在何位置，驱动器均按照驱动电流所呈现的正弦波周期的起始位置，开始发送脉冲电流(即按照图1所示O位置的定子绕组电流开始发送脉冲电流)，从而通过闭环矢量控制调整，达到定子绕组驱动电流、空间磁场方向和电机目标角度相吻合的状态。
[0005]本发明的发明人在研宄过程中发现，现有采用追击方式启动步进电机的方法，并不考虑步进电机当前的停止位置，而是直接按照图1所示O位置给定的定子绕组电流开始发送脉冲电流，这可能会导致步进电机转子角度和定子励磁磁场不匹配的情况，造成电机停转或者反转的情况发生。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明实施例提供一种步进电机启动方法、装置及驱动器，以解决现有启动步进电机的方法，并不考虑步进电机当前的停止位置，所带来的可能会导致步进电机转子角度和定子励磁磁场不匹配的情况，造成电机停转或者反转的情况发生的问题。
[0007]为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案:
[0008]一种步进电机启动方法，应用于驱动器，所述方法包括:
[0009]确定步进电机停止位置对应的当前机械角度；
[0010]根据预记录的在步进电机旋转一周时，电气零位与机械角度的对应关系，确定所述当前机械角度对应的电气零位所对应的目标机械角度，其中一个电气零位对应一个机械角度；
[0011]确定所述当前机械角度与所述目标机械角度的角度差；
[0012]根据所述角度差确定步进电机在所述停止位置时的定子绕组电流；
[0013]以所确定的定子绕组电流，驱动步进电机启动。
[0014]其中，所述在步进电机旋转一周时，所述电气零位与机械角度的对应关系的预记录过程包括:
[0015]驱动步进电机旋转一周，记录驱动电流的各正弦波周期内对应的电气零位，驱动电流的一个正弦波周期内对应有一个电气零位；
[0016]记录驱动电流的各正弦波周期内对应的电气零位所对应的机械角度，建立驱动电流的各正弦波周期内对应的电气零位与对应的机械角度的对应关系。
[0017]其中，所述确定所述当前机械角度对应的电气零位所对应的目标机械角度包括:
[0018]确定与所述当前机械角度距离最近的前后两个电气零位的机械角度，将所述前后两个电气零位的机械角度中小数值的电气零位的机械角度，确定为所述目标机械角度。
[0019]其中，所述确定所述当前机械角度对应的电气零位所对应的目标机械角度包括:
[0020]确定所述当前机械角度所对应的驱动电流的正弦波周期；
[0021]将所述当前机械角度所对应的驱动电流的正弦波周期内，所记录的电气零位所对应的机械角度确定为所述目标机械角度。
[0022]其中，所述根据所述角度差确定步进电机在所述停止位置时的定子绕组电流包括:
[0023]将步距角除以所述微步细分数，得到细分后的每步角度；
[0024]将所述角度差除以所述细分后的每步角度，得到启动步进电机对应的微步数；
[0025]在所述当前机械角度所对应的驱动电流的正弦波周期内，确定所述微步数对应的定子绕组电流。
[0026]其中，所述将所述角度差除以所述细分后的每步角度，得到启动步进电机对应的微步数包括:
[0027]若将所述角度差除以所述细分后的每步角度后，得到的数值结果为小数，则将所述小数进行四舍五入处理，得到所述微步数；
[0028]若将所述角度差除以所述细分后的每步角度后，得到的数值结果为整数，则将所述整数确定为所述微步数。
[0029]本发明实施例还提供一种步进电机启动装置，应用于驱动器，所述步进电机启动装置包括:
[0030]当前角度确定模块，用于确定步进电机停止位置对应的当前机械角度；
[0031]目标角度确定模块，用于根据预记录的在步进电机旋转一周时，电气零位与机械角度的对应关系，确定所述当前机械角度对应的电气零位所对应的目标机械角度，其中一个电气零位对应一个机械角度；
[0032]角度差确定模块，用于确定所述当前机械角度与所述目标机械角度的角度差；
[0033]启动电流确定模块，用于根据所述角度差确定步进电机在所述停止位置时的定子绕组电流；
[0034]启动驱动模块，用于以所确定的定子绕组电流，驱动步进电机启动。
[0035]其中，所述步进电机启动装置还包括:
[0036]预记录模块，用于驱动步进电机旋转一周，记录驱动电流的各正弦波周期内对应的电气零位，驱动电流的一个正弦波周期内对应有一个电气零位；记录驱动电流的各正弦波周期内对应的电气零位所对应的机械角度，建立驱动电流的各正弦波周期内对应的电气零位与对应的机械角度的对应关系；
[0037]所述目标角度确定模块包括:
[0038]第一确定执行单元，用于确定与所述当前机械角度距离最近的前后两个电气零位的机械角度，将所述前后两个电气零位的机械角度中小数值的电气零位的机械角度，确定为所述目标机械角度；
[0039]或，第二确定执行单元，用于确定所述当前机械角度所对应的驱动电流的正弦波周期；将所述当前机械角度所对应的驱动电流的正弦波周期内，所记录的电气零位所对应的机械角度确定为所述目标机械角度。
[0040]其中，所述启动电流确定1?块包括:
[0041]每步角度确定单元，用于将步距角除以所述微步细分数，得到细分后的每步角度；+
[0042]微步数确定单元，用于将所述角度差除以所述细分后的每步角度，得到启动步进电机对应的微步数；
[0043]电流结果确定单元，用于在所述当前机械角度所对应的驱动电流的正弦波周期内，确定所述微步数对应的定子绕组电流。
[0044]本发明实施例还提供一种驱动器，包括上述所述的步进电机启动装置。
[0045]基于上述技术方案，本发明实施例提供的步进电机启动方法，可在步进电机旋转一周时，对电气零位与机械角度的对应关系进行预记录，从而在步进电机从停止工作状态转换为启动状态时，确定步进电机停止位置对应的当前机械角度，根据预记录的在步进电机旋转一周时，电气零位与机械角度的对应关系，确定所述当前机械角度对应的电气零位所对应的目标机械角度，进而计算所述当前机械角度与所述目标机械角度的角度差，根据所述角度差确定步进电机在所述停止位置时的定子绕组电流，以所确定的定子绕组电流，驱动步进电机启动。可以看出，本发明实施例驱动步进电机启动所采用的定子绕组电流，是根据步进电机停止位置对应的当前机械角度与所述目标机械角度的角度差确定的，因而可有效消除电机启动过程的角度误差，提高启动精度和动态精度，并提高电机运行效率，可减少步进电机转子角度和定子励磁磁场不匹配的情况发生，减少电机停转或者反转的情况发生。
【附图说明】
[0046]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0047]图1为驱动电流的一个正弦波周期内，微步数与定子绕组电流的关系示意图；
[0048]图2为本发明实施例提供的步进电机启动方法的流程图；
[0049]图3为本发明实施例提供的电气零位与机械角度的对应关系预记录方法流程图；
[0050]图4为本发明实施例提供的步进电机启动方法的另一流程图；
[0051]图5为本发明实施例提供的步进电机启动方法的再一流程图；
[0052]图6为本发明实施例提供的确定步进电机在停止位置时的定子绕组电流的方法流程图