新型混合步进电动机驱动系统的仿真分析

新型混合步进电动机驱动系统的仿真分析作者：李继军
来源：《科技创新导报》 2013年第25期
李继军
(四平市城市管理监察支队吉林四平 136000)
摘要：新型混合式步进电动机在设计上综合了永磁式步进电动机和磁阻式两种的优点。

所以，混合式步进电动机具有比以上两种电机更多的优异性能。

新型混合式步进电动机制作上难度小，控制方便，价格低，目前已经广泛推广应用。

特别是三相混合式步进电动机性能上和性价比上都有了很大的提高，该文将通过仿真分析来介绍这种性能优良的步机电动机。

关键词：混合式步进电动机驱动转矩矢量步距角分辨率
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2013)09(a)-0061-01
1 三相混合式步进电动机工作原理
三相混合式步进电动机提高输出转矩和绕组的利用率经常采用的四种基本的逻辑通电方式如下：(1)12拍通电方式，12拍通电方式有2-3通电运行方式。

(2)6拍通电方式，6拍通电方式有2-2通电和3-3通电两种运行方式；(3)4拍通电方式，4拍通电方式有2-3通电4拍工作方式；(4)3拍通电方式，3拍通电方式又分为2-2通电和3-3通电两种。

2 三相混合式步进电动机提高分辨率的采用的措施
3 三相混合式步进电动机的驱动电源的设计
4 典型的步进电动机控制电路
典型步进电动机控制电路一般由存储器2732、或非门DM7425、异或门DM7486、反相器7404、可编程可逆计数器SN74191和开关等元件组成。

仿真通过EWB软件或者MULTISIM软件进行验证。

为了观察波形，本仿真实训过程中使用虚拟数字逻辑分析仪，使用时双击即可观察；
为了观察计数过程，还调用了数码显示器进行实时显示。

利用DM7486的四个异或门和DM7425的四个或非门一起和四个计数长度选择开关[5]—[8]
组成可编程计数长度选定电路。

利用集成计数器SN74191组成可编程可逆计数器。

步进电动机
的工作方式选择电路由地址开关[1]—[4]组成。

在存储器2732地址区域内，采用低位地址作为每一个逻辑通电状态的偏移地址；采用高位地址作为三相混合式步进电动机工作方式选择；通
常由开关[M]控制计数器的5管脚来实现控制存储器2732的地址增减顺序决定了步进电动机的
运行方向。

把存储器2732的数据输出端—作为步进电动机绕组的控制信号。

需要指出的是存储器2732是可编程存储器，只要改变逻辑通电状态转换表，不用改变硬件电路，就可以改变步进电动机的工作方式。

选择每个异或门的一个输入端分别与计数器SN74191的数据输出端QA—QD相连接，异或门的另外一个输入端分别通过开关[5][6][7][8]接“0”或“1”节点。

当输出端QA、QB、QC、QD
的数值分别与选择开关[5]—[8]设定的数值相同的时候会使计数器复位。

当[M]开关接高电平时，计数器SN74191执行减法计数；这里[M]开关是加或减计数的转换开关，当开关[M]接低电平时，计数器SN74191执行加法计数。

图中的接法为减法计数器。

5 仿真实验结果
本设计采用EWB或者MULTISIM电子设计工作平台软件对三相混合式步进电动机驱动电源的仿真分析。

分析过程中为了方便分析数字量信息，调用了虚拟数字逻辑分析仪，着重分析6拍
2-2通电方式的逻辑状态，通过比较得出三相混合式步进电动机逻辑通电状态与理论分析完全
相符，实际波形误差也很小。

分析过程中根据驱动方式的选择不同的参数，适时观测仿真结果，这样就可大大缩短设计周期，这对象三相混合式步进电动机这样的新技术的开发与应用有很大
的帮助。

6 结语
根据本方案设计的驱动系统目前已经在实践中证明了其适应性很强，一般来讲任何的三相
混合式步进电机都可以采用本驱动系统。

本驱动系统三相绕组采用星形接法时会表现出低频运
行时也非常平稳，能够做到无振荡，这样就有效地抑制了振荡、噪声。

可以说本驱动器使三相
混合式步进电动机工作可靠性大大提高、工作性能指标也大大提高。

参考文献
[1]贺莹.基于单片机的步进电机驱动[J].机械管理开发,2011(4).
[2]张辉.三相混合式步进电机的驱动器设计[D].上海交通大学,2008.
[3]周明安.步进电机驱动技术发展及现状[J].机电工程技术,2005(2).。