设计研究内容

1.重点解决的问题

（1）控制脉冲产生（2）步进电机的旋转方向和时序脉冲的关系（3）步数的确定

2.设计思路

变频信号源是一个脉冲频率由几赫到几十千赫可连续变化的信号发生器，它为脉冲分配器提供脉冲序列。如果采用单片机来作为变频信号源，来控制步进电机，则可以发出有规律的脉冲信号，经过脉冲放大器后，为步进电机提供了一种可行的通电方式。为步进电机提供时序脉冲是单片机的主要作用，每当步进电机从脉冲输入线上得到一个脉冲，便沿时序脉冲所确定的方向进一步。

本文详细介绍了STM32的步进电机控制系统设计。

该设计以STM32 为核心，设计了一台三相混合式步进电动机驱动器，其中包括硬件部分和软件部分。整个硬件系统包括交-直-交主回路、驱动和保护电路，此外，还包括了STM32 的外围接口单元、电流检测和辅助开关电源电路等。软件系统从系统程序和功能模块等方面出发进行了设计，矢量控制和 SVPWM 技术是软件系统的核心内容。通过各功能模块的软硬件设计，完成了步进电机的控制系统设计。

本文以三相混合式步进电动机作为控制对象，以STM32为控制核心的芯片，在仔细地分析了电机的原理以及数学模型的基础上，对步进电机的驱动控制技术进行了详细的研究并且成功地设计了一台数字化的三相混合式的步进电机驱动器。通过空间圆细分技术以及矢量控制系统更好地解决了步进电机在运行中存在的各种缺陷。对此主要做了以下的工作：

（1）在设计三相混合式步进电机驱动器之前查阅并翻阅了大量的资料，回顾了步进电机驱动技术的发展历程以及动向，分析了几种关于驱动技术的原理和区别。

（2）在分析了三相混合式步进电机的结构和工作原理之后，介绍了步进电机的的缺陷和细分技术。

（3）建立了三相混合式步进电机的数学模型，而且在这个基础上应用了 id=0的矢量控制方法，简化了电机控制的难度。

（4）将SVPWM 和细分技术联系在了一起，在步进电机内部建立了圆形磁场，利用同步电机的控制方法进而来控制步进电机，最终达到了良好的控制效果。

（5）设计了系统的硬件电路，内容主要包括了整流、逆变、滤波、驱动、保护电路和开关电源电路和主芯片外围电路等，其中逆变电路采用的是三相桥拓扑结构，预留了一相桥当作备用桥，电流检测采用了电流传感器芯片。软件的设计主要目的是完成控制算法的实现，包括了电流闭环的实现以及矢量控制、SVPWM 的实现等。除此之外，还包括了系统主程序、初始化和中断处理函数等的编写。