一种步进电机启动方法、装置及驱动器的制造方法_2

文档序号:8301140阅读:来源:国知局

[0053]图7为本发明实施例提供的步进电机启动方法的又一流程图;
[0054]图8为本发明实施例提供的步进电机启动装置的结构框图;
[0055]图9为本发明实施例提供的步进电机启动装置的另一结构框图;
[0056]图10为本发明实施例提供的目标角度确定模块的结构框图;
[0057]图11为本发明实施例提供的目标角度确定模块的另一结构框图;
[0058]图12为本发明实施例提供的启动电流确定模块的结构框图;
[0059]图13为本发明实施例提供的微步数确定单元的结构框图。
【具体实施方式】
[0060]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0061]图2为本发明实施例提供的步进电机启动方法的流程图,该方法可应用于驱动器中,该驱动器可用于驱动步进电机工作,参照图2,该方法可以包括:
[0062]步骤S100、确定步进电机停止位置对应的当前机械角度;
[0063]可选的,在步进电机作指向定位时,步进电机将停止在某一机械角度对应的位置,本发明实施例可在步进电机停止工作时,采用绝对位置编码器或者旋转变压器采集步进电机停止位置对应的机械角度,所采集的机械角度即为步进电机的当前机械角度;进一步,所采集的步进电机停止位置对应的当前机械角度,可导入驱动器中,以便驱动器确定步进电机停止位置对应的当前机械角度;
[0064]可选的,本发明实施例可设置机械零位,步进电机停止位置与机械零位的夹角即为步进电机停止位置对应的当前机械角度;机械零位可以认为是采用刻度之类的器具在步进电机上标记的机器参考零点,可标记步进电机停机状态的初始位置,其它设备安装、运行都以这个点为基准位置。
[0065]步骤S110、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;
[0066]电气零位可以是利用电器测量元件测量出来的步进电机零位置,参照图1,可以是以A相绕组电流(B相同理)在O位置上升时刻对应的位置作为电气零位,值得注意的是,电气零位与机械零位的概念对于本领域技术人员而言是熟知的,本发明实施例不再作深入描述。
[0067]步进电机旋转一周时,所记录的电气零位与机械角度的对应关系表示的是,在步进电机旋转一周时,驱动电流的各正弦波周期内,电气零位与机械角度的对应关系,驱动电流的一个正弦波周期对应有一对电气零位与机械角度;
[0068]在步进电机旋转一周的过程中,电气零位的数量与驱动电流的正弦波周期数相同,一个驱动电流的正弦波周期对应有一个电气零位,如电机旋转一周存在50个驱动电流的正弦波周期,则电机旋转一周所记录的电气零位的数量为50个;对于所记录的各个电气零位,本发明实施例可采用绝对位置编码器或者旋转变压器(也可以是采用增量编码器等)记录各电气零位对应的机械角度,从而实现在步进电机旋转一周时,电气零位与机械角度的对应关系的记录,一个电气零位对应一个机械角度;
[0069]所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可导入驱动器中,以便驱动器在确定目标机械角度时,实现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的调取;
[0070]可选的,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,可以为距所述当前机械角度最近的电气零位的机械角度。
[0071]步骤S120、确定所述当前机械角度与所述目标机械角度的角度差;
[0072]步骤S130、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;
[0073]可选的,根据所述角度差及驱动控制时所采用的微步细分数,本发明实施例可确定所述当前机械角度在对应的驱动电流的正弦波周期(即步进电机停止位置对应的驱动电流的正弦波周期)内的微步数,从而在所述当前机械角度对应的驱动电流的正弦波周期内,通过所述微步数与步进电机定子绕组电流的关系,确定所述微步数对应的定子绕组电流;
[0074]可选的,所述当前机械角度所对应的正弦波周期的确定方式可以为:由于电机旋转一周时,正弦波周期的数量是确定的,因此各正弦波周期对应的旋转角度范围也是可确定的,本发明实施例可根据各正弦波周期对应的旋转角度范围,确定所述当前机械角度所对应的正弦波周期;如电机旋转一周时,正弦波周期的数量为50个,则一个正弦波周期对应的旋转角为6°,即第一个正弦波周期对应的旋转角度范围为O?6°,第二个正弦波周期对应的旋转角度范围为6°?12°,依次类推,若所述当前机械角度为50°,则可确定所述当前机械角度所对应的正弦波周期为第九个正弦波周期(对应的旋转角度范围为48。?54° ).’
[0075]具体的,本发明实施例可对各正弦波周期进行标识(如对各正弦波周期进行编号,第一个正弦波周期的编号为1,第二个正弦波周期的编号为2,以此类推),并确定各标识的正弦波周期对应的旋转角度范围,确定所述当前机械角度所处于旋转角度范围,进而确定所述当前机械角度所处于的旋转角度范围对应的正弦波周期标识。
[0076]步骤S140、以所确定的定子绕组电流,驱动步进电机启动。
[0077]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。
[0078]可选的,步进电机旋转一周时,电气零位与机械角度的对应关系的预记录过程可如图3所示,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,参照图3,该方法可以包括:
[0079]步骤S200、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;
[0080]驱动器驱动步进电机旋转一周的过程中,驱动电流会呈现多个正弦波周期,以定子2对极,转子50齿的步进电机为例,驱动电流会呈现50个正弦波周期,显然步进电机旋转一周的过程中,驱动电流所呈现的正弦波周期的数量可视实际步进电机配置情况而定;
[0081]在每个正弦波周期内会存在一个电气零位,如图1所示A相绕组电流(B相同理)在O位置上升时刻对应的位置。
[0082]步骤S210、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。
[0083]在确定每个正弦波周期的电气零位的同时,本发明实施例可采用绝对位置编码器或者旋转变压器记录各电气零位对应的机械角度,从而实现对驱动电流的各正弦波周期中,电气零位及对应的机械角度的记录;通过建立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,则可实现在步进电机旋转一周时,电气零位与机械角度的对应关系的预记录;
[0084]可选的,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,可存储在非易失性存储器中,以便后续驱动器在启动步进电机时,从该非易失性存储器中调用该对应关系;
[0085]值得注意的是,在步进电机旋转一周时,预记录一次电气零位与机械角度的对应关系,可执行多次图2所示步骤。
[0086]可选的,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,可以为距所述当前机械角度最近的电气零位的机械角度;本发明实施例可采用二分法确定所述目标机械角度。图4示出了本发明实施例提供的步进电机启动方法的另一流程图,参照图4,该方法可以包括:
[0087]步骤S300、确定步进电机停止位置对应的当前机械角度;
[0088]步骤S310、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,其中一个电气零位对应一个机械角度;
[0089]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,可确定所述当前机械角度的数值所介于的前后两个电气零位的机械角度,即所述当前机械角度位于该前后两个电气零位的机械角度之间;以预记录的电气零位与
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