[发明专利]一种混合式步进电机的参数辨识方法

说明书

本发明提供一种混合式步进电机的参数辨识方法，属于电机参数辨识领域，通过混合式步进电机内部电路进行分析画出混合式步进电机其中一相的等效电路。在t0时刻，通过逆变电路，给以缓慢的上升电流到Ib，再通以稳定的电流Ib流过A相，电流Ib由V1流入A相再流入V4最后接地。在t1时刻，使电流回路由A相后进入V4后流入到D3，D3的输出端与A相对接并接地，从而使得A相和D3形成一个闭合的回路，使电流开始变小。在t2时刻，当给定的电流变为Ia时，通过PWM逻辑，使给定电流稳定为Ia，此时,给定电流Ia由V1流经A相后，进入V4后到地。根据两次电压差算出电阻和电感值。通电流时通过A相对齐后再通电，从而可以有效的解决了该相绕阻电压误差较大问题。

技术领域

本发明涉及电机参数辨识领域，具体的来说是涉及一种混合式步进电机的参数辨识方法。

背景技术

随着工业现场的需求不断提出更高的要求，矢量控制技术被广泛的应用于需要对步进电机进行高性能控制的场合。矢量控制的最终目标是实现对转矩和磁链控制的解耦。从而实现对步进电机高性能控制。实现对步进电机转矩和磁链控制，而这种高性能控制，却很大程度上依赖于对步进电机参数辨识精度的高低。

以混合式步进电机而言，其一相的电气部分的等效电路，如图1所示(忽略不饱和的线性磁路和相位互感)。以图1为A相绕阻的等效模型，该模型中的和分别代表了A相得电阻和电感。由于相与相间的磁铁气隙值较大，可认为A相绕组电感具有独立的转子位置，而电压源表示电机的反电动势。电压源表示电机的反电动势（电动势）是转子位置的正弦函数，表达式如下：

（1）

其中为极对数和为电机最大磁通量，表示参考位置，表示转子转过的角度，在参考位置（），即转子上的N极是完全对齐的轴极时，其反电势是零。那么对A相参数的求解，即转化为求解和串联电路，给A相通以电流时，表达式为：

（2）

只要给A相通上两个不同的电流，控制相应的通电时间；则可求得相应参数。现有的方法如图2所示：以混合式步进电机A相为例，结合逆变电路以及PWM的逻辑方式，电流由V1流过电机A相绕阻，再通过V4到地，通电方式由图2所示.如图3、4所示，在稳定电流为时，同时求得回路两端电势为Ua，在t1时刻，结合PWM逻辑让电流缓慢上升，在t2时刻检测到的电流为ib时，使ib稳定，求得回路两端电势为Ub。如图3所示，回路电压可表示为：

（3）

其中，为加载在该相的电压；为电阻两端电压；为电感两端电压；为MOS管V1和V4的固定压降，该值可通过手册查询到。

电阻的电压可表示为：

（4）

为电阻两端的电压，为给定电流值，为电阻的阻值。

电感的电压可表示为：

（5）

为电感两端的电压，为给定电流值，为电感值；

根据公式（3）（4）（5）可得：

（6）

其中，、分别为该相的电感和电阻；为所给定电流；为加载在回路上的电压；为MOS管V1和V4的固定压降；结合公式，通过改变给定电流和测定给定电流时回路的值，则可计算出A相绕阻以及电感。

但上述方法存在以下问题：

1、给定电流ia之时，转子在对齐的过程中，不能确保电机转子不会转动，由公式（1）可知：若不为零，则反电动势也不为零；再运用图 3 模型对电机参数进行求解时，电阻电感的值必然存在偏差。

2、运用PWM对V1和V4的控制，而MOS管的开关过程，不可避免的会出现死区时间，使得给定到A相回路两端的电压出现一定的偏差，影响计算结果。