近年来,随着电力电子技术、微电子技术和微处理机技术的飞速进展,特别是三者在应用中的结合,使步进电动机的驱动系统在不断发展和完善,各项性能指标在不断提高,且系统已按功能模块化,结构愈益简化。五相混合式步进电动机是步进电动机的主要产品之一,在各领域获得到广泛应用,因此对其驱动技术的研究也一直深受重视。BUCK型升频升压驱动是五相混合式步进电动机驱动技术的主要发展方向,是一种高品质的步进电动机驱动系统,但是国内外对BUCK型升频升压驱动系统进行的研究还很不够,见到的文献也不多。步进电动机作为数控系统的执行元件,其走步均匀性一向受到重视。一般来说,人们用步距角精度指标来衡量步进电动机走步均匀性,但在实践中认识到电机的轻重步也是电机走步均匀性的一项重要内容,而轻重步现象对控制精度要求比较高的场合(比如线切割机床)的影响也不容忽视,影响了步进电动机的运行特性。这些涉及步进电动机的单步响应特性。但是国内对这方面的研究还很不够,以致对步进电动机单步响应特性普遍了解很少。造成这种现象的原因主要是影响单步响应特性的因素较多,难以掌握其规律;同时对单步响应特性定量研究的方法和手段还不完善。这就严重地影响了步进电动机的应用和发展。本文所研究的五相混合式步进电机系统的绕组接法采用星形接法,驱动方式采用BUCK型升频升压驱动,对其进行了完整的描述,建立了包括步进电动机、驱动电路、控制电路在内的整个系统的数学模型,分析研究了其动态特性,并借助于MATLAB/ SIMULINK工具建立了整个驱动系统单步响应特性的仿真模型并对其进行了仿真研究,仿真结果与理论分析相符。后,提出了一种利用FPGA可编程芯片设计步进电机控制电路的方案,详细论述了控制电路的设计原理,实现对五相混合式步进电机的升降速和转向的有效控制,并给出了仿真波形。实现的系统具有结构简单、方便灵活、可移植性强、控制精度高等优点。
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