[发明专利]用于步进电动机的负载转矩的无传感器检测以及用于优化驱动电流以进行有效操作的装置和方法

权利要求书

1.一种用于控制步进电动机中的驱动电流的方法，包括：

测量步进电动机电流；

计算所述步进电动机的负载角度；

计算所述步进电动机的转矩比率；

根据所计算的转矩比率和所述步进电动机的最大电流设置生成参考电流；以及

根据所生成的参考电流设置所述步进电动机的所述驱动电流。

2.根据权利要求1所述的方法，其中使用电动机电压、电流、电阻和电感来计算所述负载角度。

3.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述步进电动机的转矩比率包括计算所述步进电动机的低通滤波的转矩比率。

4.一种用于操作步进电动机的方法，包括：

根据由用户输入的所述转速和步长数生成步进角度；

使用来自脉冲宽度调制器的信号通过步进电动机驱动器来运行所述步进电动机；

测量来自所述步进电动机中的线圈的电流；

将所测量的电流转换为d-q域中的电流；

根据所述d-q域中的所述电流来计算所述d-q域中的电压值；

将所述d-q域中的所述电压转换为固定域中的电压值；

计算所述步进电动机的负载角度；

计算所述步进电动机的转矩比率；

根据所计算的转矩比率和所述步进电动机的最大电流设置确定参考电流值；以及

根据所确定的参考电流设置所述步进电动机的所述驱动电流。

5.根据权利要求4所述的方法，其中将所测量的电流转换为d-q域中的电流包括使用派克变换将所测量的电流转换为d-q域中的电流。

6.根据权利要求4所述的方法，其中将所述d-q域中的所述电压转换为时域中的电压包括使用逆派克变换将所述d-q域中的所述电压转换为所述时域中的电压。

7.一种用于控制步进电动机的装置，所述装置包括：

步进电动机，所述步进电动机由步进电动机驱动器电路驱动；

步进角度发生器电路，所述步进角度发生器电路耦接到用户步长输入和用户转速输入，所述步进角度发生器电路具有输出；

电流感测和测量电路，所述电流感测和测量电路用于测量在所述步进电动机的线圈中流动的电流；

派克变换电路，所述派克变换电路耦接到所述电流感测和测量电路以及所述步进角度发生器电路的所述输出以将所测量的电流转换为d-q域中的电流；

电流控制器电路，所述电流控制器电路耦接到所述电流控制器的所述输出以根据所述d-q域中的所述电流以及所述d-q域和时域中的参考电流生成所述d-q域中的电压；

逆派克变换电路，所述逆派克变换电路耦接到所述电流控制器的所述输出和所述步进角度发生器电路的所述输出以将所述d-q域中的所述电压变换为所述时域中的电压；

脉冲宽度调制器电路，所述脉冲宽度调制器电路由所述逆派克变换电路驱动；和

参考电流发生器电路，所述参考电流发生器电路被配置为确定参考电流以根据所述步进电动机的所述转速、所述派克变换电路的输出、以及所述电流控制器电路的输出来设置所述步进电动机的驱动电流，其中所述参考电流被反馈到所述电流控制器电路。