在定位系统中，受尺寸的限制，所选用的步进电机要求其径向尺寸较小、驱动功率不大，为此采用日本某公司的M12SP??IN微型步进电机。该步进电机尺寸小（外径为12mm），电机在断电时具有一定的保持力矩，故有记忆能力，可以保证在完成定位后，电机断电而定位单元能够保持给定的位置，可以满足定位系统的要求。
步进电机励磁绕组图M12SP-IN微型步进电机为双极型两相步进电机，工作电压为12V，工作电流为190mA，步距角为18°，最大工作频率为3450Hz，启动时最大频率为1300Hz.电机励磁绕组为A、B两相。正转时激励方式为AB→AB→AB→AB→AB，反向时为反转。按此激励方式，电机工作过程中，每相绕组间隔一个脉冲后，电流需要反向，为此步进电机的驱动器采用桥式驱动电路，使绕组可以正反两个方向通电。日方推荐使用的驱动电路是采用三极管组成的平衡桥式放大电路。在该驱动电路中采用较多的三极管，电路较为复杂，本系统采用某公司的音频集成功率放大器TDA1521作为驱动器。步进电机激励方式驱动方向反转正转相是双声道的2×12W音频功率放大器。该功放所需外接的外围元器件极少，使用方便，并具有过热保护功能、短路保护功能和静噪功能。
集成功率放大器TDA1521内部原理集成功率博山潜水泵放大器构成的步进电机驱动电路将TDA1521内部的两个功放接成桥式平衡放大器电路，作为步进电机的一相绕组的驱动电路。为改善步进电机的工作特性，需要对步进电机进行灵活控制，如采取升降速控制、断电保护等措施，因此步进电机的控制电路未采用硬件作为脉冲分配电路，而是由单片微处理器89c51构成脉冲分配器，利用软件来实现所需要的脉冲激励方式。
步进电机控制系统原理图在定位过程中，若某个步进电机到达指定位置，只需将这个电机的脉冲控制线，则电机处于断电状态绕组中无电流流过，此时定位系统由机械自锁装置保持位置，同时记忆断电前电机的相位，在重新启动电机时只需恢复断电时电机所处的相位即可。这样在不工作时电机处于断电状态绕组中无电流流过，从而避免长期通电引起电机温升。单片机通过改变所输出激励脉冲的频率，实现升降速控制。在实验中，发现在电机转速为200pps时电机出现失步现象，所以实际系统中，电机工作频率在300pps～800pps范围内。
步进电机的每相绕组的驱动电流为180mA，集成功率放大器TDA1521在工作过程中未出现明显温升。由于在完成定位后电机处于断电状态绕组中无电流流过，电机未出现明显温升。在控制过程中，电机未出现丢步现象，达到设计所提出的精度要求。根据分析，将小定子及霍尔元件逆旋转方向移动约20°电角度，实测结果完全达到设计指标，额定负载时的电流波形，但此时空载电流波形却非常糟糕，且空载电流远远大于按空载整定最佳换向位置时的值。因此据分析与试验结果，可以得出如下结论：
（1）由于转子永磁体安装方式及电流大小不同，几千瓦的小功率无刷机电枢反应的影响不明显，而功率较大时却成为必须加以考虑的因素。
（2）由于电枢反应磁势的参与，气隙磁通与转子永磁体磁通的分布发生相位上的错开，三点定位的转子位置间接检测方式由于定位的只是转子的磁极位置而不是气隙磁通的分布，因此不适用于中大功率的无刷机。
（3）解决的办法是采用对气隙磁通而非永磁体进行直接或间接的检测来控制最佳换向位置，或用软件的方法进行最佳换向的自适应控制等。
QQ交流群
