步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換為角位移或直線運動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由步進(jìn)電機(jī)及其功率驅(qū)動裝置構(gòu)成一個開環(huán)的定位運動系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)接受一個電脈沖信號時，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸將轉(zhuǎn)過一定的角度或移動一定的直線距離，電脈沖輸入越多，電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的角度或直線位移就越多；同時，輸入電脈沖的頻率越高，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速或位移速度就越快。圖1是步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的基本功能框圖。
由于步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)具有較好的定位性能和較低的成本，在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控領(lǐng)域和其它需要準(zhǔn)確定位加工、制造及檢測設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于步進(jìn)電機(jī)本身所固有的低頻振動問題，使得步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用受限于一些在振動及噪音有所要求的場合；如何對步進(jìn)電機(jī)的低頻振動通過驅(qū)動控制技術(shù)進(jìn)行減輕和抑制，是步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用中的一個重要問題。在現(xiàn)有的步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動技術(shù)當(dāng)中，細(xì)分控制技術(shù)和升頻升壓控制技術(shù)是能夠較為有效的降低步進(jìn)電機(jī)低頻運轉(zhuǎn)時的振動和噪音的主要控制方法，前者是通過對步進(jìn)電機(jī)相電流進(jìn)行階梯化正弦控制，使電機(jī)以較小的單位步距角運行（機(jī)械步距角的幾分之一或幾十分之一），從而降低低頻振動，但此項技術(shù)實現(xiàn)較為復(fù)雜，特別是當(dāng)電機(jī)相數(shù)較多時（如五相）不易實現(xiàn)且成本較高；升頻升壓控制技術(shù)是通過降低電機(jī)低速運行時的相繞組供電電壓從而降低低頻振動的方法，目前升頻升壓控制主要是開環(huán)控制，因而存在以下主要問題：
1. 電壓開環(huán)控制，易受供電電壓波動影響；
2. 電機(jī)繞組電流由驅(qū)動器輸出電壓與繞組電阻決定，因此電流易受環(huán)境（電源電壓、電機(jī)參數(shù)等）影響，導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱或轉(zhuǎn)矩下降；
3. 由于電機(jī)電阻很小，低速運行時驅(qū)動器輸出電壓必須較小才能不致過電流，而過低的繞組電壓使得電機(jī)的快速響應(yīng)性較差；
4. 驅(qū)動器適應(yīng)性差，針對不同規(guī)格型號的電機(jī)須相應(yīng)調(diào)整。
為改善和克服目前升頻升壓控制所存在的上述問題，本文提出和設(shè)計了一種新型的升頻升壓型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動方法，該方法將電流控制技術(shù)與升頻升壓技術(shù)有機(jī)的結(jié)合，提高驅(qū)動器電壓和電流的可控制性，從而提高驅(qū)動性能及可靠性。
圖2給出了新型升頻升壓驅(qū)動技術(shù)的原理框圖，由環(huán)形分配器、頻率/電壓轉(zhuǎn)換、電壓檢測、比例積分調(diào)節(jié)、直流斬波、脈寬調(diào)制、電流檢測、電流控制、前級驅(qū)動、功放橋等單元構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)；外部輸入的步進(jìn)脈沖和方向信號由環(huán)形分配器轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)的通電順序控制信號以驅(qū)動功放橋工作，進(jìn)而控制步進(jìn)電機(jī)運行；由頻率/電壓轉(zhuǎn)換、電壓檢測、比例積分調(diào)節(jié)、直流斬波構(gòu)成電壓閉環(huán)控制環(huán)節(jié)，對供給步進(jìn)電機(jī)的直流電壓進(jìn)行比例積分控制，保證該直流電壓跟隨升頻升壓控制所要求的電壓給定而變化；由電流檢測和電流控制兩部分構(gòu)成電流控制環(huán)節(jié)，以控制功放橋的輸出電流幅度，并在一定范圍內(nèi)使電機(jī)電流隨電機(jī)運行速度提高而提高，實現(xiàn)升頻升壓電流控制效果。
驅(qū)動裝置采用上述技術(shù)后，改進(jìn)了原有的升頻升壓驅(qū)動控制，通過采用電壓反饋及比例積分調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了閉環(huán)升頻升壓控制，消除了外界環(huán)境對驅(qū)動裝置輸出的影響，提高了可靠性；同時，將電流閉環(huán)控制技術(shù)引入升頻升壓控制中，實現(xiàn)了升頻升流控制，增加了升頻升壓控制的靈活性和輸出電流的可控制性，提高了驅(qū)動裝置的快速性能和對電機(jī)的適應(yīng)性，也進(jìn)一步提高了裝置的可靠性。該項技術(shù)目前已向國家知識產(chǎn)權(quán)局申請了專利，并已成功地應(yīng)用于四通驅(qū)動器SH50806A中。
