步进电机驱动器的设计
一文搞懂步进电机特性原理及驱动器设计
一文搞懂步进电机特性原理及驱动器设计1、步进电机的概念步进电机是将电脉冲信号，转变为角位移或线位移的开环控制电机，又称为脉冲电机。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。
当步进驱动器接收到一个脉冲信号时，它就可以驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”。
步进电机的旋转是以固定的角度一步一步运行的，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，同时可以通过控制脉冲频率，来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
步进电机多用于数字式计算机的外部设备，以及打印机、绘图机和磁盘等装置。
2、步进电机的特点步进电机工作时的位置和速度信号不反馈给控制系统，如果电机工作时的位置和速度信号反馈给控制系统，那么它就属于伺服电机。
相对于伺服电机，步进电机的控制相对简单，但不适用于精度要求较高的场合。
步进电机的优点和缺点都非常的突出，优点集中于控制简单、精度高，缺点是噪声、震动和效率，它没有累积误差，结构简单，使用维修方便，制造成本低。
步进电机带动负载惯量的能力大，适用于中小型机床和速度精度要求不高的地方，缺点是效率较低、发热大，有时会“失步”。
优缺点如下所示。
优点：1. 电机操作易于通过脉冲信号输入到电机进行控制；2. 不需要反馈电路以返回旋转轴的位置和速度信息（开环控制）；3. 由于没有接触电刷而实现了更大的可靠性。
缺点：1. 需要脉冲信号输出电路；2. 当控制不适当的时候，可能会出现同步丢失；3. 由于在旋转轴停止后仍然存在电流而产生热量。
3、步进电机的分类在相同电流且相同转矩输出的条件下，单极型步进电机比双极型步进电机多一倍的线圈，成本更高，控制电路的结构也不一样，目前市场上流行的大多是双极型步进电机。
步进电机在构造上通常主要按照转子特点和定子绕组进行分类，下面将详细介绍这两种类型的分类。
按照转子分类，有三种主要类型：反应式（VR型）、永磁式（PM型）、混合式（HB型）。
步进电机驱动器的设计问题初探
摘 要： 步进 电机驱动是步进 电机的核心组成部分 ， 步进 电机驱动 器的优劣决定着步进 电机 的性能。介绍 了步进 电机驱的主要 结构 ， 并以多细分 三相 步进 电机驱动 器为例 ， 从硬件选型（ 单片机选型 、 智能功率模 块选型等 ）供 电方 、 案、 软件 开发语言的选型等方面对步进 电机驱动设计进行 了阐述 。 关键词 ： 步进 电机 ； 驱动； 结构 ； 硬件选型； 软件选型 中图 分 类号 ：Ｕ ５ Ｔ ８４ 文 献标 识 码 ： Ａ
ｓ ｌｔ ｎ ，ｏｔ ｒ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ａ ｇ ａ ｅｓ ｌｃｉｎ ｔｐ ｔｐ ｅ ｔｒ ｒｖ ｎ ｔ ｅ ｓ ｅ ｔ ｆ ｈ ｅ ｉｎ ａｅ ｄ ｓ ｒ ｅ ． ｏｕ ｉ ｓ ｓ ｆ ｏ ｗａ ｅｄ ｖ ｌｐ ｎ ｎ ｕ ｇ ｅｅ ｔ ｅｓ ｐ ｒ ｌ ｏ ｙ ｅ ｍｏｏ ｉ ｅａ ｄｏｈ ｒ ｐ ｃｓ ｅｄ ｓ ｅ ｃ ｂ ｄ ｄ ａ ｏｔ ｇ ｒ ｉ
块 化 设 计 方 法 ， 分 为 步 进 电 机控 制器 、 进 电机 驱 动 器 以 及 可 步
２ 步进 电机驱 动器设计 方 案
驱动器 的总体设计根据其结构可分 为 ３个部分 ： 主回路
部分 、 控制电路部分及开关 电源 。 （） １主回路采用交一直一交电压型逆变电路形式 ， ２ ０ 将 ２ Ｖ、
文 章 编 号 ：０ ７ ８ ２ （００ ０ — ０ ８ ０ １０ — ３０ ２ １ ）６ ０４ — ２
Ｓ ｅ ｐ ｒ ｍ ｏ ｏ ｒｖ ｒｄ ｓｇ ｒ ｂ ｅ ｔ ｐ ｅ ｔ ｒ ｄ ｉ ｅ ｅ ｉ ｎ ｐ ｏ ｌｍ
ＴＵＯ Ｃｈａ ｙ ｎ ｏ－ ｏ ｇ
（ ｎｎＩｓ ｔｔｏ Ｅ ｃ ｉ ａ ｄ ｃ ａｉ ｌ ｅｈｏｏｙ Ｃ ａｇｈ ， ｕ ａ １ １１Ｃ ｉ ） Ｈｕａ ｔｕｅ ｆ ￣ ｔｃ ｎ ｈ ｃ ｃｎ ｌ ，ｈｎ ｓａＨ ｎ ｎ ０ ５ ，ｈｎ ｎｉ ｒ ｄ Ｍｅ ｎ ａ Ｔ ｇ ４ ａ
步进电机驱动器课程设计
步进电机驱动器课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解步进电机的工作原理，掌握步进电机驱动器的种类及功能。
2. 学习步进电机驱动器的电路连接方式，了解参数设置对步进电机性能的影响。
3. 掌握步进电机驱动程序编写的基本方法，学会运用相关函数控制步进电机运动。
技能目标：1. 能够正确选用步进电机驱动器，完成电路连接和参数设置。
2. 熟练运用编程软件编写步进电机驱动程序，实现步进电机的精确控制。
3. 培养动手实践能力，学会分析并解决步进电机控制过程中遇到的问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对步进电机驱动技术研究的兴趣，激发创新意识。
2. 培养学生团队协作意识，学会与他人共同解决问题。
3. 增强学生对我国电机驱动技术发展的自豪感，培养爱国主义情怀。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，以理论知识为基础，重点培养学生的动手操作能力和实际应用能力。
学生特点：学生具备一定的电子电路基础知识，具备初步编程能力，对步进电机控制有一定了解。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调动手实践，鼓励学生创新思维，提高解决实际问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 步进电机原理及分类：介绍步进电机的工作原理、特点及分类，结合教材第二章内容，理解步进电机在自动化领域的应用。
- 步进电机原理- 步进电机分类- 步进电机应用领域2. 步进电机驱动器：学习步进电机驱动器的功能、选型及参数设置，参考教材第三章内容，掌握驱动器与步进电机的连接方法。
- 步进电机驱动器功能- 驱动器选型- 参数设置及电路连接3. 步进电机驱动程序编写：学习编写步进电机驱动程序，结合教材第四章内容，熟练使用相关函数实现步进电机的运动控制。
- 驱动程序基本结构- 常用函数及功能- 实现步进电机运动控制4. 步进电机控制系统实践：结合教材第五章内容，进行步进电机控制系统实践，培养动手操作能力及问题解决能力。
步进电机工作原理及驱动器电路设计
步进电机工作原理及驱动器电路设计(含源程序)步进电机工作原理及驱动器设计步进电机在控制系统中具有广泛的应用。
它可以把脉冲信号转换成角位移，并且可用作电磁制动轮、电磁差分器、或角位移发生器等。
有时从一些旧设备上拆下的步进电机(这种电机一般没有损坏)要改作它用，一般需自己设计驱动器。
本文介绍的就是为从一日本产旧式打印机上拆下的步进电机而设计的驱动器。
本文先介绍该步进电机的工作原理，然后介绍了其驱动器的软、硬件设计。
1. 步进电机的工作原理该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。
只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。
图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。
图1 四相步进电机步进示意图开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。
当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。
而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。
依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。
四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。
单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。
八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。
单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.a、b、c所示：a. 单四拍b. 双四拍 c八拍图2.步进电机工作时序波形图2.基于AT89C2051的步进电机驱动器系统电路原理步进电机驱动器系统电路原理如图3：图3 步进电机驱动器系统电路原理图AT89C2051将控制脉冲从P1口的P1.4~P1.7输出，经74LS14反相后进入9014，经9014放大后控制光电开关，光电隔离后，由功率管TIP122将脉冲信号进行电压和电流放大，驱动步进电机的各相绕组。
基于STM32的微型步进电机驱动控制器设计
3.2 控制器控制策略
STM32软件负责该模块的主控制器，首先让启动模式处于非启动状态（DISABLE），外部中断也处于关闭状态。一旦启动模式被打开，即点亮LED；其次，进行速度设置、细分系数设置以及旋转角度设置。睡眠模式下LED缓慢闪烁。具体该驱动控制器软件设计流程图。
4 结论
通过系统对软硬件进行调试，该控制器实现了对步进电机速度、细分系数、任意角度的设置，并达到了预期设定的目标。此控制器可以应用在相对比较精细的项目控制中，加快项目研发周期。该模块的主要缺陷就是输出驱动电流不够大，无法应用在扭力比较大的场合中，因此，通过上述对A4988模块的分析，可以再对A4988芯片进行改进，更换导通电阻小、驱动电流大的MOS管，实现电机驱动器的设计。
1.2 A4988的工作原理
为了更加清晰地分析A4988的工作原理，首先深入分析A4988的内部结构。为A4988的内部结构图和典型的外部电路连接图。
由图1所示，A4988有一个编译器（Translator），主要负责微控制器和驱动电路的信息交互。通过该编译器可产生DA信号，配合比较器辅助PWM锁存器修复衰减信号，并且该编译器能够产生逻辑电平控制逻辑控制器，逻辑控制器再配合电流调节器和N型MOS管驱动电压共同驱动两路全桥电路。电路中所标电容必须严格与技术文档中所给的相同，Rosc主要更改并修复衰减模式，接VDD自动修复衰减，接GND电流衰减设置为增减电流同时修复。SENSE1和SENSE2检测驱动输出电压，实则是实时检测输出电流，供电流调节器调节输出电流信号，形成闭环控制。因此SENSE1和SENSE2管脚连接的电阻非常关键，一般这个电阻的阻值在零点几欧姆左右。
（1）串口通信模块[6]：主要负责上位机和下位机通信。上位机通过串口通信模块发送相应的功能指令给下位机，下位机执行上位机的指令并控制A4988驱动器模块驱动步进电机。。
基于MCU控制的步进电机驱动器设计
1．1 步进电机的概述....................................................................................................1 1．2 步进电机的驱动技术及发展................................................................................2 1.2.1 步进电机驱动技术.......................................................................................2 1.2.2 步进电机的驱动软件技术...........................................................................3 1.3 步进电机的细分驱动技术......................................................................................3 第二章 基于单片机的二相步进电机细分驱动系统........................................................5 2.1.1 混合式式步进电机的特点...........................................................................5 2.1.2 混合式步进电机的基本工作原理...............................................................6 2.2 C8051F020 单片机..................................................................................................7 2.2.1 C8051F020 功能特点...................................................................................7 2.2.2 单片机最小系统介绍..................................................................................8 2.3 L297/L298 功能介绍............................................................................................12 2.4 步进电机的细分及其电流最佳设计.................................................................13 2.4.1 细分原理..................................................................................................13 2.4.2 步进电机电流的非线性设计....................................................................15 第三章 硬件设计................................................................................................................16 3.1 硬件电路的具体应用............................................................................................16 3.1.1 C8051F020 功能模块.................................................................................16 3.1.2 L297/L298 电路设计.................................................................................17 3.2 控制电路................................................................................................................19 3.2.1 键盘输入....................................................................................................19 3.2.2 串行通信接口............................................................................................20 第四章 步进电机驱动电路软件设计................................................................................21 4.1 驱动器个程序模块开发.......................................................................................21 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 主程序设计................................................................................................21 定时器中断服务程序................................................................................22 按键输入及控制程序................................................................................23 串口通信程序............................................................................................24 2.1 步进电机的结构特点与工作原理..........................................................................5
两相混合式步进电机驱动器的设计
蠢 霪
皇 童 旦 鱼
两相 混合 式步进 电机 驱动器 的设 计
宋 波， 韦 薇， 张孝其
（ 中 国 电子 科 技 集 团公 司 第 四十 五 研 究 所 ， 北京 １ ０ ０ １ ７ ６ ）
摘 要 ：步进 电机 作 为执 行 元件 ， 在 半导 体 设备 领 域 应 用 广泛 。 为 降低 成 本 ， 决 定 自行 开发 步 进
转矩 高 、 功耗低 ， 是 目前 发 展 较 快 的 一 种 步 进
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４ — ０ ２ ． １ ２
两 相 混 合 式 步进 电机 驱 动 器 的设 计 方 法 。
电子 专 用 设 备 研 制
电 子 工 业 毫 用 设 备
Hale Waihona Puke １ 方 案 分 析 两 相 混 合 式 步 进 电机 的步 距 角 为 １ ． ８ 。， 若 不 采用 细 分 驱 动 ， 启动 时抖 动 严 重 ， 运 行 平 稳 性 不 如
位移量 。
电机 ， 在 半 导 体 设 备领 域 应 用 广 泛 ， 常 用 作 定 位 控
制和定速控制 。
步 进 电机 按 照 相 数 可 分 为 两相 、 三相 、 四相 和 五相 ， 在 驱动器未 采用细分 驱动 时， 相 数越多 ， 步 距角越小， 精度越 高， 启 动 和 停 止越 平 稳 。 同时， 电 机 的复 杂 程 度 和 成 本 也 相 应 增 加 。 随着 细 分 技 术 的发 展 ，两 相 步 进 电机 具 有 了三 相 乃 至 五 相 步 进 电机 的控 制 效 果 ， 且 低 成 本 优 势 很 明显 。 本 文 提 出
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈｅ ｓ ｔ ｅ ｐ ｐ ｅ ｒ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｓ ａ ｒ ｅ ｗｉ ｄ ｅ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ｏ ｆ ｓ ｅ ｍｉ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｏ ｒ ｄ ｅ ｖｉ ｃ ｅ ｓ ａ ｓ ａ ｃ ｔ ｕａ ｔ ｏ ｒ ｓ ．Ｔｏ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｃ ｏ ｓ ｔ ｓ ，ｄ ｅ ｃ ｉ ｄｅ ｄ ｔ ｏ ｄｅ ｖｅ ｌ ｏ ｐ ｔ ｈｅ ｓ ｔ ｅ ｐｐ ｅ ｒ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ．Ａｆ ｔ ｅ ｒ ｓ ｔ ｕｄ ｙ ｉ ｎｇ ｃ ｏ ｍｐａ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ，ｐｒ ｏ ｐｏ ｓ ｅ ｄ ａ
步进电机驱动器设计及技术改进
步进电机驱动器设计及技术改进摘要:本文分析了步进电机的应用及其驱动技术研究,给出了设计软件程序实例、硬件原理图及输出波形图,并提出了相应的改进措施。
关键词:步进电机环形分配细分步进电机结构简单而且控制方便,在机械及自动控制等领域应用较普遍,但是步进电机也存在步距角较大、低频振动等缺点,如需在精度要求较高的工程中应用,除要提高制造工艺,选取高精度高性能的步进电机外,对步进电机驱动技术的研究也是很有必要的。
1 步进电机工作原理步进电机是一种将电脉冲信号转化为角位移的执行机构,它有别于普通的旋转电机,步进电机的旋转运动和输入的脉冲个数有严格的对应关系,并以此来控制其角位移量,同时依靠步进电机特有的自锁能力使其保持在目标位置。
2 驱动器设计步进电机运动方式的特殊性决定了它需用一个专用的驱动器来供电,驱动器主要功能是对输入脉冲分配后再进行功率放大,放大后的功率信号按特定顺序轮流加到电机绕组的两端,控制步进电机运动。
驱动器主要由环形分配器、功率放大器及其他控制电路组成,其中环形分配器是步进电机驱动器设计的关键。
目前的DSP技术发展较快,特别是美国TI公司的2000系列DSP 是专为控制各种电机设计的,本文以TMS320LF2407控制两相四拍的步进电机为例,主要介绍最常用的两种设计环形分配器的方案:一是通过DSP的PWM口,在程序里对EV A或者EVB的4个PWM口进行精确的时序分配,利用纯软件的方法实现环形分配器;二是以专业的芯片电路为基础,如集成电路芯片L297+L298组成得驱动电路或者THB7128芯片等,利用DSP的I/O口即可实现对环形分配器的控制。
两种方案各有优缺点,下面详细介绍两种方案实现方法。
2.1 硬件实现环形分配器本文选取比较常用的集成电路芯片L297和L298的组合,该方案特点是控制简单,只需要对L297芯片的几个输入端进行控制即可,其中包括脉冲信号CLK、方向控制信号CW/CCW、半步和整步选择控制信号HALF/FULL 以及使能信号EN。
《2024年步进电机驱动控制技术及其应用设计研究》范文
《步进电机驱动控制技术及其应用设计研究》篇一一、引言步进电机是一种通过输入脉冲序列来驱动转动的电机，其运动方式为离散化的步进动作。
步进电机广泛应用于精密定位、速度控制以及数字化系统等场景。
本文将针对步进电机驱动控制技术及其应用设计进行研究，深入探讨其原理、特点以及在各个领域的应用。
二、步进电机驱动控制技术原理步进电机主要由定子、转子和驱动器三部分组成。
定子上有多个磁极，转子则由多个磁性材料制成的齿组成。
驱动器根据输入的脉冲序列，控制定子上的电流变化，从而产生旋转磁场，使转子按照一定的方向和角度进行转动。
步进电机驱动控制技术主要包括以下几种：1. 恒流驱动技术：通过恒流源对步进电机进行驱动，保证电机在不同负载和转速下均能保持稳定的运行状态。
2. 微步技术：通过精细控制驱动器的脉冲序列，使步进电机在每个方向上实现微小角度的转动，从而提高电机的定位精度和运行平稳性。
3. 环形分布电流技术：通过对定子上的磁极进行环形分布电流的控制，实现对步进电机的持续运动控制，使得步进电机的转动更为流畅和准确。
三、步进电机驱动控制技术的应用设计步进电机驱动控制技术在各个领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 精密定位系统：步进电机的高精度定位能力使得其在精密定位系统中得到广泛应用，如数控机床、精密测量仪器等。
通过微步技术和环形分布电流技术的应用，可以实现高精度的定位和运动控制。
2. 速度控制系统：步进电机在速度控制系统中也有着重要的应用，如打印机、电动阀等。
通过调整脉冲序列的频率和占空比，可以实现对电机转速的精确控制。
3. 数字化系统：步进电机在数字化系统中也有着广泛的应用，如数字标牌、机器人等。
通过将步进电机的运动与数字信号进行映射，可以实现数字化的运动控制和显示功能。
四、应用设计实例分析以数控机床为例，分析步进电机驱动控制技术的应用设计。
数控机床是一种高精度的加工设备，其运动控制系统对加工精度和效率具有重要影响。
三相反应式步进电机驱动器的设计
ｆ） ， ｆ 凡¨，Ｊ ．、 ・， 、 。 『１
、
ｆ’ 、 ｌ
。／
， １ｌ．ｆ＼ｆ： ｆ ， ， ｊ
１ ］： １ ： ｌｌ ｌ
．
．
将这 些 脉冲 信 号转换 成 与之 相 对 应的 角位 移或 直线 位 移 。步 进
动 微 型 步 进 电 机 。引 脚 如 图 ２所 示 。各 引脚功 能说 明 ：
ｌ 羹 ｉ
誓 ｌ 誊 ｉ ｔｉ １ 譬 ｌ ｌ ｉ ｉ ｌ ￥ｉ ｔ
。
维普资讯
（ 自动化 技术 与应 用＞ ０２ 第 ２ 卷第 五期 ２０ 年 １
等 不 同的逻辑 电路 。此 外 ， ３１ 采 用 单／ 电源 供 电， Ｉ ３可 Ｍ 双 电压 范 围为 ４ ４Ｖ， 出也 高 达 ４Ｖ。Ｉ（ Ｉ ） 电流 源 输 出端 ， ｆ －０ 输 ０ Ｒ ＰＮ１ 为 在 ｏ
（ ） 出逻辑低 电平 时， Ｐ 输 电流源 Ｉ 输 出对 电容 充 电。 引脚 ２ Ｒ
机的正 反转 由 Ｕ Ｄ（ Ｉ４ 脚 来控 制 。在 电路 处 于 单 时钟 输 入控 ／ ＰＮ ） 制 的前提 下 ， Ｕ Ｄ＝高 电平 时 ， 当 ／ 则输 出端 输 出正 转 脉 冲 序 列 ；
当 Ｕ Ｄ＝低 电平 时， ／ 则输 出端 输 出反 转 脉 冲序 列 。Ｅ （ ） ＡＰ 和 Ｅ （丑 ） Ｂ Ｐ 为激 励方 式选 择端 。Ｅ Ｅ ＝０ Ａ Ｂ ０时 ， 为双激 励 方式 ： Ａ Ｂ ＥＥ ｌ 时 ， １—２相 激 励 方 式 ； Ａ Ｂ＝０ １ 为 ＥＥ １或 １ （ 两 电平 相 反 ） ０即 时， 为单激 励方 式 。３ ４ Ｐ ） ／ （ Ｄ 为三 相 或 四相 选 择控 制 端 。当该 脚 ＝０时， 为三 相输 出； 当该 脚 ＝１时 ， 思 想输 出 ， 过 该 脚 可 为 通
三相混合式步进电机驱动器设计原理和控制详解
上海昀研自动化科技有限公司自2004年起致力于三相混合式步进电机及驱动器的开发，42系列低压三相混合式步进电机，57系列低压、高压三相混合式步进电机，86系列低压、高压三相混合式步进电机，110、130系列高压三相混合式步进电机，YK3605MA，TK3411MA，YK3822MA，YKA3722MA等多款产品已成功应用于市场。
上海昀研自动化科技有限公司生产的三相混合式步进电机采用交流伺服原理工作，转子和定子的直径比高达50%，高速时工作扭矩大，低速时运行极其平稳，几乎无共振区。
其配套驱动器YK3822MA具有单相220V/50Hz输入，三相正弦输出，输出电流可设置，具有十细分和半流额定值60%功能；控制方式灵活，有“脉冲+方向控制”，也有“正转脉冲+反转脉冲”控制方式；有过热保护功能，因此使用起来十分的方便。
1．前言步进电机是一种开环伺服运动系统执行元件，以脉冲方式进行控制，输出角位移。
与交流伺服电机及直流伺服电机相比，其突出优点就是价格低廉，并且无积累误差。
但是，步进电机运行存在许多不足之处，如低频振荡、噪声大、分辨率不高等，又严重制约了步进电机的应用范围。
步进电机的运行性能与它的驱动器有密切的联系，可以通过驱动技术的改进来克服步进电机的缺点。
相对于其他的驱动方式，细分驱动方式不仅可以减小步进电机的步距角，提高分辨率，而且可以减少或消除低频振动，使电机运行更加平稳均匀。
总体来说，细分驱动的控制效果最好。
因为常用低端步进电机伺服系统没有编码器反馈，所以随着电机速度的升高其内部控制电流相应减小，从而造成丢步现象。
所以在速度和精度要求不高的领域，其应用非常广泛。
因为三相混合式步进电机比二相步进电机有更好的低速平稳性及输出力矩，所以三相混合式步进电机比二相步进电机有更好应用前景。
传统的三相混合式步进电机控制方法都是以硬件比较器完成，本文主要讲述使用DSP及空间矢量算法SVPWM来实现三相混合式步进电机控制。
三相反应式步进电机驱动器的设计与实现
0 引言
人工智能是指研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的职能 的理论、方法、技术级应用系统的一门新的技术科学［1］，在工 程、技术研究等领域很多方面都有广泛的应用，为国民经济的 发展和人类生活的改善作出了巨大的贡献。以下将对人工智能 技术在电气自动化控制方面的应用作一探讨。
1 人工智能控制优势分析
人工智能控制的方法有很多种，对于不同的控制类型通常 采取不同的控制方法。人工智能主要利用人工智能函数近似器 加以处理［2］，例如 AI 控制器，神经、模糊、模糊神经以及遗传算 法都可看成一类非线性函数近似器。它具有很多常规函数估计 器所不具备的优势：（1）设计思路简单。人工智能的设计不需要 控制对方的模型，而传统的古典控制器要在对方的模型上加以 设计，并且存在的不确定因素较多［3］，例如很难得到控制对象 的精确动态方程，参数变化，非线性时往往不知道，也是造成传
步进电机以其良好的可操控性，在生产、生活的各个环节 都得到了广泛的应用，尤其是在自动化水平不断提高的今天， 步进电机更具有良好的应用前景，如在微控制、精确控制、特种 控制等方面发挥了重要作用。反应式步进电机步距角为 1.5°，转 子上均匀分布一些小齿，定子齿有 3 个励磁绕阻，其几何轴线依 次分别与转子齿轮轴线错开。电机的位置和速度与导电次数（脉 冲数）和频率成一一对应的关系，其方向由导电顺序决定。
统古典控制器的弊端。（2）控制器的性能得以提高。人工智能控 制器改变了相关参数，例如响应时间、下降时间等，性能得到很 大的提高。比如，现在使用的模糊逻辑控制器的上升时间比最 优 PID 控制器快 1.5 倍，下降时间快 3.5 倍。（3）简单容易操作。 古典控制器存在着调节能力差的缺陷，而人工智能控制器相对 而言降低了控制难度，对新信息和数据的适应能力也得到了改 进。在不具备相关专业知识的情况下，也可以通过相关信息提示 进行设计，相对而言简单且容易操作。
步进电机驱动器方案
步进电机驱动器方案引言步进电机是一种能够将电力信号转化为机械运动的设备，被广泛应用于各种自动化系统中。
步进电机的驱动方式决定了其在系统中的性能和精度。
本文将介绍几种常见的步进电机驱动器方案，分析其特点和适用范围。
一、直流驱动器方案直流驱动器是一种最常见的步进电机驱动器方案之一。
它通过直流电源和H桥电路来控制步进电机的旋转。
该方案具有以下特点：1. 简单可靠：直流驱动器方案的电路相对简单，易于实现和维护。
2. 精度较低：由于直流驱动器方案无法提供闭环控制和精确的电流驱动，因此其驱动精度相对较低。
3. 适用范围广：直流驱动器方案适用于一些要求不那么高的应用场景，如低精度打印机、门禁系统等。
二、脉冲驱动器方案脉冲驱动器方案采用脉冲信号控制步进电机的运动。
它通过控制脉冲信号的频率、峰值和占空比来实现步进电机的转动。
该方案具有以下特点：1. 高精度：脉冲驱动器方案可以实现高精度的控制，可达到微步驱动，提高系统的运动精度。
2. 复杂控制：脉冲驱动器方案需要精确控制脉冲信号的参数，对控制系统的算法和硬件要求较高。
3. 应用广泛：脉冲驱动器方案适用于许多要求高精度控制的场景，如制造业中的自动化装配线、精密仪器等。
三、闭环控制驱动方案闭环控制驱动方案是一种通过反馈控制来实现步进电机控制的方案。
它通过传感器反馈步进电机的位置信息，实时调整驱动信号，以达到精确控制的目的。
该方案具有以下特点：1. 高精度：闭环控制驱动方案可以实现非常高的位置控制精度，减小步进电机的非线性误差和震动。
2. 复杂昂贵：闭环控制驱动方案的实现较为复杂，需要采用传感器进行位置反馈，同时增加了硬件和算法的成本。
3. 高要求应用：闭环控制驱动方案适用于对位置精度要求极高的场景，如医疗设备、半导体制造等。
结论在步进电机的驱动器方案中，直流驱动器方案简单可靠，适用于一些不对精度要求过高的应用场景。
脉冲驱动器方案具有较高的控制精度，适用于大多数精密控制应用。
基于细分控制的步进电机驱动器的设计
基于细分控制的步进电机驱动器的设计步进电机驱动器是一种常用于精密控制系统的电机驱动器，其通过精确的细分步进来控制电机的位置和速度。
在设计步进电机驱动器时，需要考虑到多个因素，包括电机的规格、细分控制的方式、控制信号的生成和电机保护等。
以下是一个基于细分控制的步进电机驱动器设计的详细说明。
首先，我们需要选择合适的步进电机作为驱动器的核心。
步进电机的规格包括相数、相电流、步距角等。
根据实际需求和应用场景选择合适的步进电机，一般需要考虑到负载要求、精度要求和速度要求等因素。
接下来，我们需要设计细分控制的方式。
细分控制是通过改变驱动器的控制信号来实现的，常见的细分控制方式有全步进控制、半步进控制和微步进控制。
全步进控制是最简单的控制方式，步进角为1.8°；半步进控制将相邻的全步进位置再二分，步进角为0.9°；微步进控制是最精确的控制方式，它可以将步进角细分到更小的角度，如0.18°或更小。
选择细分控制方式需要根据实际需求和精度要求来决定。
控制信号的生成是步进电机驱动器设计中的一个重要环节。
我们可以使用微处理器或专用的步进电机控制芯片来生成控制信号。
控制信号的频率和脉宽决定了步进电机的速度和位置。
通过调整脉冲频率和脉冲宽度，可以实现对步进电机的精确控制。
同时，还可以使用加速和减速算法来实现步进电机的平滑运动。
在设计步进电机驱动器时，还需要考虑到电机的保护机制。
步进电机在工作时可能会产生过大的热量，因此需要设计合理的散热系统来降低电机温度。
此外，还需要考虑到过流、过压和过载等故障保护功能，以保护电机和驱动器的安全。
综上所述，基于细分控制的步进电机驱动器的设计需要考虑到电机规格的选择、细分控制方式的确定、控制信号的生成和电机保护等多个因素。
通过合理设计和调整参数，可以实现对步进电机的精确控制，满足不同应用需求。
同时，还需要注意安全保护和散热等问题，以确保步进电机驱动器的稳定运行。
三相混合式步进电机驱动器的设计
１ ． 引 言
三 相 混 合 式 步 进 电 机 驱 动 器 的 主 要 目标 是 控制 步 进 电机 的旋转 位 置 ，在 传 统 的控 制 中 ，对 于 步进 电机控 制位 置 角 的控 制 主要 由转 子 齿 数 以及 定子 极 对数 决 定 ， 但是 随 着 电力 电子控 制 技术 的进步 ， 以及 工业 控 制对 于 位 置控 制 的精 度 要求 不 断地 提 高 ，提 出 了对 原 有混 合 式步 进 电机 电流 再 细 分 的控 制 ，这 样 可使 得 电流 空 间 转角 的步 进 大大 减 小 ，达 到 控制 转 子转 角 （ 位 置 ）的 目的 。为 了完 成 这项 任 务 ，在 设 计
＋
啪 。
图１接收信号图
Ｉ ｎ Ｒ ４ ３
３ Ｋ＂ － Ｌ ｔ ， ｚ ｌ 蚰
。
ｌ
’ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
４ ７ ０ Ｋ
ｌ Ｏ ｋ
一 ｖ ｖ ｖ
槲
４ ７ ０ Ｋ
图２输入细分数和电机 电流设定电路
图６信号调制 电路
２ ２ ０ ｕ Ｆ ／ ２
Ｉ Ｎ ４ ０ ０ ７
一 ’
过流或欠 压 反馈信号
８ Ｖ Ｓ ３ ７
０ ０ ｎ Ｆ
Ｃ ８
６ Ｌ Ｏ １
１ Ｏ Ｋ
超过５ ＾ 报警
Ｉ Ｎ ４ １ ４ ８ Ｒ ５ ３
Ｉ Ｏ Ｍ
图４ 三角波发生电路图
图５载波波形图
图７驱动 电路 图
这 样 就可 以通 过改 变开 关 电 阻就 能 决 定输 出参考 电压 。 ３ ． 信号调理 电路 信 号调理 电路是根 据参考 电压 以及从 电 机Ａ 、Ｂ 相处 电流传感器得到的 电流信号做Ｐ Ｉ Ｄ 控制输 出三相控制信 号 ，三相 控制 电压 与载 波信 号 （ 三角波调制 ） 产生三 路Ｐ ｗ Ｍ 信号 。Ｐ ｗ Ｍ 信号 再通过非 门产生三相低侧 信号 ，这样 就 产生 了六路信号提供给驱动 电路 。 ３ ． １三 角波发 生 电路 在 电路 中 一般 原理 都 是使 用 运 放产 生 载 波从 而生成Ｐ ｗ Ｍ 波 ，本 电路 中使 用的是 两 块 运放 形成 闭环反 馈得 到的Ｐ Ｗ Ｍ 波 ，调整 波 形 偏置 电路如 图４ 所示 。 信 号起 振 原理 如下 ：当左 侧 ｌ Ｏ 脚 电平 高 于９ 脚 电平 时 ，８ 脚输 出 电压为 高 电平 。 １ Ｎ ４ ７ ３ ９ 为１ ２ Ｖ 稳压 管输 出电压 稳在 １ ２ Ｖ ，而 Ｒ ４ ９ 、Ｃ ２ ４ 和 图右侧 运 放 构成 积分 电路 ； 当 电压 下 降￣ ｊ ｔ － Ｖ ｏ ｕ ｔ ，使 得 １ ０ 脚 的 电平 低 于９ 脚 这 时输 出 电压 为 负 电平 ，这时 输 出 电压 为 在一１ ２ Ｖ 。这 时积 分 电路 充 电 ， ｌ ４ ５ ５电平 升 高 ，当 输 出 电平到 达 Ｙ ｏ ｕ ｔ 时 ， 电平又 反 转 。载波 实际波形 如 图５ 所示。
三相混合式步进电机驱动器的设计原理和控制详解
三相混合式步进电机驱动器的设计原理和控制详解
设计原理：
三相混合式步进电机驱动器由电源、驱动电路和步进电机组成。
电源提供电流和电压给驱动电路，驱动电路控制步进电机的转动。
当接通电源后，驱动电路会根据输入的控制信号来控制电流的方向和大小，进而驱动步进电机的转动。
控制过程：
1.电源供电：将电源与驱动电路连接，给驱动电路提供电流和电压。
2.信号输入：通过外部控制器输入控制信号，可以使用开关、计算机等设备进行输入。
3.输出控制信号：根据输入的控制信号，驱动电路会根据信号的高低电平来确定电流的方向和大小，控制步进电机的转动。
4.驱动电机转动：驱动电路会控制三相电流进行相序交替流动，通过电流的大小和方向控制步进电机的转动角度。
5.反馈信号检测：在驱动过程中，可以通过传感器等设备采集步进电机的位置信息，反馈给控制器进行闭环控制。
6.控制调节：根据反馈信号对控制信号进行调节，实现更精确的控制和定位。
总结：
三相混合式步进电机驱动器的设计原理和控制过程主要是通过控制电流的方向和大小来驱动步进电机的转动。
整个过程需要电源供电、控制信
号输入、驱动电流输出、反馈信号检测和控制调节等步骤。
这种驱动器具有结构简单、控制精度高等优点，在自动化控制领域有广泛的应用。
基于简单芯片的步进电机驱动器设计带multisim仿真
基于简单芯片的步进电机驱动器设计（附带MULTISIM仿真源程序）前言1.任务需求分析1.1设计要求：本次课设主要任务为：设计一个由放坡发生气供给时钟信号的四相步进电机驱动装置。
该装置可实现：一，电机启动/停止控制。
二，电机正转/反转控制。
三，转速控制。
四，步数控制。
五，步进电机的驱动电路足够驱动小功率单极性四相步进电机。
五，实现单极性四相步进电机的单项激励、双向激励、四相八拍激励。
1.2具体要求分析：要实现以上功能，必须先对步进电机的原理、结构有初步的了解。
下面，就先简单介绍一下步进电机的工作原理：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
下面就本次试验要完成的单极性四相步进电机作简要介绍：因此，我们可以认为，本次设计的任务就是实现下图的时序波形：2.总体方案设计2.1为完成单极性四相步进电机的设计，我必须把总体设计分为几大步骤：一．方波发生器的设计：放坡发生的设计中，可连带实现点击的启动/停止控制，转速控制。
二．单四相激励电路的设计三．双四相激励电路的设计四．四相八拍激励电路的设计五．电机正传反转电路的设计六．步数控制电路的设计完成这些设计之后，通过开关的方式把它们连接起来，就构成了步进电机驱动装置。
2.2原理框图电源---方波发生器——逻辑电路—输出驱动电流3.单元电路设计3.1方波发生器的设计：设计中，可连带实现点击的启动/停止控制，转速控制。
该电路是用555定时器构成的多谐振荡器。
该电路工作原理为：当电源接通瞬间，电容C两端没有存储电荷，两端电压为0，666定时器的2、6端输入电压为0，即出现6端输入电压小于2/3Vcc，2端的输入电压小于1/3Vcc的情况，使555对电容C充电，直到C两端电压超过2/3Vcc。
基于TB67S109A电机驱动器的步进电机设计
基于TB67S109A电机驱动器的步进电机设计
一、作品简介
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机，是现代数字程序控制系统中的主要执行元件，应用极为广泛。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为步距角，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。
虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。
它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。
此次作品主要采用TB67S109A电机驱动器。
TB67S109A是一种配备PWM 斩波器的两相双极步进电机驱动器，内置时钟解码器。
特点有以下几点：
1、能够控制一台双极步进电机
2、能够用PWM来控制恒流驱动
3、允许全步，半步，四分之一，1/8，1/16，1/32步运行。
4、错误检测(TSD/ISD)信号输出功能。
5、内置错误检测电路(热关断(TSD)，过电流关断(ISD)，以及上电复位(POR) 5、可通过外电阻与电容自定义电机的斩波频率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 绪论1.1 引言步进电动机一般以开环运行方式工作在伺服运动系统中，它以脉冲信号进行控制，将脉冲电信号变换为相应的角位移或线位移。
步进电动机可以实现信号的变换，是自动控制系统和数字控制系统中广泛应用的执行元件。
由于其控制系统结构简单，控制容易并且无累积误差，因而在20世纪70 年代盛行一时。
80 年代之后，随着高性能永磁材料的发展、计算机技术以及电力电子技术的发展，矢量控制技术等一些先进的控制方法得以实现，使得永磁同步电机性能有了质的飞跃，在高性能的伺服系统中逐渐处于统治地位。
相应的，步进电机的缺点越来越明显，比如，其定位精度有限、低频运行时振荡、存在失步等，因而只能运用在对速度和精度要求不高，且对成本敏感的领域。
技术进步给步进电动机带来挑战的同时，也带来了新的发展遇。
由于电力电子技术及计算机技术的进步，步进电动机的细分驱动得以实现。
细分驱动技术是70 年代中期发展起来的一种可以显著改善步进电机综合性能的驱动控制技术。
实践证明，步进电机脉冲细分驱动技术可以减小步进电动机的步距角，提高电机运行的平稳性，增加控制的灵活性等。
由于电机制造技术的发展，德国百格拉公司于1973 年发明了五相混合式步进电动机，又于1993 年开发了三相混合式步进电动机。
根据混合式步进电动机的结构特点，可以将交流伺服控制方法引入到混合式步进电机控制系统中，使其可以以任意步距角运行，并且可以显著削弱步进电机的一些缺点。
若引入位置反馈，则混合式步进电机控题正是借鉴了永磁交流伺服系统的控制方法，研制了基于DSP的三相混合式步进电机驱动器。
1.2 步进电机及其驱动器的发展概况按励磁方式分类，可以将步进电动机分为永磁式（PM）、反应式（VR）和混合式（HB）三类，混合式步进电动机在结构和原理上综合了反应式和永磁式步进电动机的优点，因此混合式步进电动机具有诸多优良的性能，本课题的研究对象正是混合式步进电机。
20 世纪60 年代后期，各种实用性步进电动机应运而生，而半导体技术的发展则推进了步进电动机在众多领域的应用。
在近30 年间，步进电动机迅速的发展并成熟起来。
从发展趋势来讲，步进电动机已经能与直流电动机、异步电动机以及同步电动机并列，从而成为电动机的一种基本类型。
特别是混合式步进电动机以其优越的性能（功率密度高于同体积的反应式步进电动机50％）得到了较快的发展。
其中，60 年代德国百格拉公司申请了四相（两相）混合式步进电动机专利，70 年代中期，百格拉公司又申请了五相混合式步进电动机及驱动器的专利，发展了性能更高的混合式步进电动机系统。
这个时期各个发达工业国家建立了混合式步进电动机规模生产企业。
此外，1993 年，也就是五相混合式步进电动机及驱动器专利到期之时，百格拉公司又申请了三相混合式步进电动机的专利。
步进电机具有以下优点：（1）步距值不容易受各种干扰因素的影响。
它的速度主要取决于输入脉冲的频率，转子运动的总位移取决于输入的脉冲总数，相对来说，电压大小、电流数值和温度的变化等因素不影响步距值；（2）无位置累积误差。
步进电动机每走一步的实际步距值与理论值总有一定的误差，走任意步数之后也总有一定误差，但是因每转一周的累计误差为零，所以步距值的误差是不累积的；（3）控制性能好。
改变通电顺序，就可以方便的控制电动机正转或反转，起动、转向、制动、改变转速及其他任何运动方式的改变都可以在少数脉冲内通过改变电脉冲输入就能控制，在一定的频率范围内运行时，任何运行方式都不会丢失一步；（4）步进电机还有自锁能力，当步进电机停止输入，而让最后一个脉冲控制的绕组继续保持通电时，则电动机可以保持在最后一个脉冲控制的角位移的终点位置上，能够实现停车时转子定位。
因此，步进电机在机械、冶金、电力、纺织、电信、仪表、办公自动化设备、医疗、印刷以及航空航天等工业领域获得了广泛的应用。
例如机械行业中，在数控机床上的应用，可以算是典型的例子。
可以说步进电动机是经济型数控机床的核心。
我国的步进电机行业起步较早，但大多都是反应式步进电动机，直到目前，仍有许多国内用户使用反应式步进电机。
混合式步进电机的特点是效率高、力矩大、运行平稳、高频运行时矩频特性好，在发达国家中，越来越广泛的使用性能优越的五相和三相混合式步进电机，步进电机驱动技术的发展也十分迅速。
我国步进电机的应用虽然起步较早，但其驱动技术的发展相对落后，成为制约步进电机应用与发展的主要因素。
国内仍有不少用户沿用己被国外淘汰的单电压串电阻等落后的驱动方式，驱动器电路中使用分立元件居多，可靠性差，且各厂家的驱动技术规范、技术等级、生产工艺参差不齐。
目前发达国家的驱动器已进入恒相电流与细分技术相结合的阶段，使步进电机低速运行振荡很小、高速运行时转矩下降较小。
[1-3]步进电机驱动技术的进步离不开电力电子技术和微机控制技术的发展。
交流调速技术的发展过程表明，现代工业生产及社会发展的需要推动了交流调速系统的飞速发展；现代控制理论的发展和应用，电力电子技术的发展和应用，微机控制技术及大规模集成电路的发展和应用为交流调速的飞速发展创造了技术和物质条件。
电力电子器件及微处理器是高性能交流传动系统和现代电力电子设备的核心。
电力半导体器件以开关阵列的形式应用于电力变流器中，把相同频率、或者是不同频率的电能进行交-直（整流器）、直-直（斩波器）、直-交（逆变器）和交-交变换。
电力电子器件经历了以下几个发展阶段：第一个阶段是20 世纪80 年代中期以前，是以门极不可关断的晶闸管（Thyristor）为代表的半控型器件，这种在20 世纪50 年代晚期出现的器件使得固态电力电子器件进入了一个新纪元。
晶闸管主要用于直流电动机的驱动器中，必须配以辅助换流措施才能实现可靠的换流，控制线路复杂、效率低、可靠性差，而且开关频率低，使得变频电源中含有大量的谐波分量，转矩脉动大、噪声大及发热严重。
第二个阶段是20 世纪80 年代中期到90 年代，是以门极可关断晶闸管（GTO）、双极型晶体管（BJT）、电力场效应晶体管（P-MOSFET）等为代表的全控型器件。
如今GTO 产品的额定电流、电压已超过6kA、6kV，在10MViA 以上的特大型电力电子变换装置中已有不少应用，但其为电流驱动，故所需的驱动功率较大；BJT已模块化，在中小容量装置中得到推广，但其驱动功率较大，开关速度慢，影响了逆变器的工作频率和输出波形；MOSFET 开关速度快，驱动功率小，电压型控制，但器件功率等级低，导通压降大，限制了逆变器的容量。
第三个阶段是20 世纪90 年代，是以绝缘栅双极型晶体管（IGBT）为代表的复合型功率器件，主要特点为门极电压控制，故其所需驱动功率较小。
IGBT 结合了MOSFET和BJT的优点，具有高开关频率，门极电压驱动，不存在二次击穿问题，无需吸收电路，又具有BJT 大电流密度，低导通压降的特性。
新一代的智能功率模块（IPM）集功率器件IGBT、驱动电路、检测电路和保护电路于一体，实现过流、短路、过热、欠压保护，模块包含三相桥逆变器，从而使装置体积缩小，可靠性提高。
20 世纪90 年代末至今，电力电子器件的发展进入了第四代，这里只介绍一下电力半导体家族中的最新成员—集成门极换向晶闸管（Integrated gate-commutated thyristor），它是ABB公司于1997年发明的，它基本上是一种高压、大功率、非对称截止GTO 晶闸管，其关断电流增益为1，可见其驱动功率之小。
该器件的导通压降、开通di/dt、门极驱动损耗、少数载流子存储时间和关断dv/dt据称都优于GTO晶闸管。
器件更快的开关速度使得无缓冲器运行成为可能，也使其开关频率高于GTO晶闸管。
多个IGCT 可以串联或并联成更高功率的应用。
该器件已经用于电力系统的联网设备（100M ViA）和中等功率（高达5MW）工业传动中。
[4-6]全数字化是交流调速系统的发展趋势。
交流调速系统最初多为模拟电子电路组成，由于模拟电路固有的弊端，决定了很多控制算法很难在系统上实现。
近几十年来，由于微机控制技术，特别是以单片机及数字信号处理器（DSP）为控制核心的计算机控制技术的飞速发展和广泛应用，许多复杂的控制算法得以实现，如矢量控制中的复杂坐标变换、解耦控制、滑模变结构控制、参数辨识的自适应控制等，这些是模拟电路无法做到的，可以毫不夸张的说以微处理器为核心的数字控制已成为现代交流调速系统的主要特征之一。
常用于交流调速系统的微处理器简介如下。
(1). 单片机。
一片单片机芯片就是一台微型计算机，其上集成有用户需要的一些外设，如定时/计数器、D/A、A/D等，这样就大大缩小了控制器的体积，降低了成本，提高了可靠性。
然而单片机对大量数据的处理能力有限，因此只用于一些对性能要求不高的场合。
(2). 数字信号处理器（DSP）。
为了提高运算速度，在20世纪80年代出现了数字信号处理器，其上一般集成有硬件乘法器、时钟频率很高，一些高性能的DSP 还支持浮点运算。
世界各大DSP生产商还推出了集成有PWM 生成硬件、A/D、正交编码电路等专门针对于电机控制的DSP 芯片，常见的如TI 公司的C2000系列。
电机控制专用的DSP芯片使控制系统硬件简化，性能和可靠性得到了空前的提高。
(3). 高级专用集成电路（ASIC）。
ASIC也称为适合特定用途的IC，是能完成特定功能的专用芯片。
例如用于交流变压变频用的SPWM波发生器HEF4752 （英国Mullard公司产品，适用于开关频率1kH 以下）、SLE4520（德国西门子公司产品，适用于开关频率20kH以下）。
现代高级专用集成电路的功能远远超过一个发生器，往往能够包括一种特定的控制系统，例如，德国应用微电子研究所（IAM）1994 年推出的VECON，是一个交流伺服系统的单片矢量控制器，包括控制器，能完成矢量运算的DSP 协处理器、PWM 定时器，以及其他外围和接口电路，都集成在一片芯片之内，使可靠性大幅度提高。
2 混合式步进电动机的原理及其驱动控制三相混合式步进电动机与反应式和永磁式步进电动机相比，具有很多优点，获得了越来越广泛的应用。
电流闭环、三相正弦电流驱动是三相混合式步进电动机常用的驱动方式。
2.1 三相混合式步进电动机的结构和工作原理2.1.1 三相混合式步进电动机的结构混合式步进电动机是一种十分流行的步进电动机。
它既有反应式步进电动机的高分辨率，每转步数比较多的特点，又有永磁式步进电动机的高效率，绕组电感比较小的特点，故称混合式。
图2-1 给出了三相混合式步进电动机的内部结构图及其定子结构图。
从结构上看，它的定子通常有多相绕组，定、转子上开有很多齿槽，类似反应式步进电动机。
转子上有永久磁铁产生的轴向磁场，这与永磁式步进电动机相似。