CN104506101B - 永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法，涉及一种电机控制技术，该方法所用装置中的DSP控制模块利用所设定的循环拍数b_H、超前步数k、给定电磁转矩T^*以及不同空间位置对应的电流矢量i_s的幅值，计算出控制所需的电流矢量，并利用电流控制方法，转换为逻辑电平脉宽调制信号，来控制上述功率电路中三相桥式逆变电路的开关管的导通与关断，从而实现对永磁无刷直流电机的恒转矩步进控制。本发明方法通过对三相电流合成的定子电流矢量在电角度空间位置上按一定的循环拍数离散，获得控制电机运行的离散电流矢量，通过增大循环拍数，可得到较小的步进角，提高位置分辨率，从而在保证带载能力的情况下提高永磁直流无刷电机定位精度。

Description

永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法

技术领域

本发明涉及一种电机控制技术，特别涉及永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法。

背景技术

永磁无刷直流电机是由定子绕组和永磁体转子构成的，没有换相器，其控制特性与有刷直流电机相似。由于其具有大转矩、高效率、高转速、控制简单和易维护的优点，并且随着电力电子技术、永磁材料、数字电子技术及新型控制理论的发展，永磁无刷直流电机在高性能的伺服驱动领域显示出广阔的应用前景。但由于其构造的特殊性，使得其气隙磁场分布接近于方波，绕组感应电动势为梯形波，这虽然有利于电动机产生一个恒定的转矩，但电机通过霍尔元件检测换相，常用的是二二导通或者三三导通方式，换相角度为60°，电机跨进角度较大，而二三导通虽然将换相角度减小一半，但转矩大小不一，这就影响到永磁无刷直流电机的带载能力；另外，以上运行方式电机步进角较大，不能进行较为精确地定位。因此，提出一种提高永磁直流无刷电机定位精度的控制方法十分有意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法，该运行方法针对常用的三相永磁无刷直流电机，通过对三相电流合成的定子电流矢量在电角度空间位置上按一定的循环拍数离散，获得控制电机运行的离散电流矢量，通过增大循环拍数，可得到较小的步进角，提高位置分辨率，从而在保证带载能力的情况下提高永磁直流无刷电机定位精度。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法，以下简称运行方法，其步骤如下：

A.运行方法所用装置及操作：

永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法所用装置，包括DSP控制模块、功率电路、永磁无刷直流电机、编码器位置检测模块和输入电源模块，其中，输入电源模块为DSP控制模块、功率电路和编码器位置检测模块进行供电，DSP控制模块、功率电路、永磁无刷直流电机和编码器位置检测模块依次用导线连接，编码器位置检测模块再与DSP控制模块用导线相连；首先由输入电源模块给DSP控制模块、功率电路以及编码器位置检测模块供电，再通过编码器位置检测模块检测永磁无刷直流电机的转子初始位置，并将该电机的转子位置信号给到DSP控制模块中；

B.运行方法的步骤：

第一步，确定永磁无刷直流电机的位置分辨率：

位置分辨率是指电机旋转一周所包含的机械步进角θ_bm的个数，根据定位要求确定一个循环周期内的循环拍数b_H及步进角θ_b，这里步进角θ_b为360°电角度按循环拍数b_H等分后得到的角度，即θ_b＝360°/b_H，因为θ_bm＝θ_b/电机极对数，则位置分辨率为360°/θ_bm个机械步进角/转，又定位点数＝循环拍数×电机极对数，于是位置分辨率数值上与定位点数数值相等；

第二步，确定电流矢量的空间离散位置：

所述电流矢量是将永磁无刷直流电机三相电流按“3-2”变换得到α-β坐标分量所构成的矢量，在静止α-β坐标系下将电角度一周360°按第一步中确定的循环拍数b_H分成b_H个空间离散位置,由此确定电流矢量的空间离散位置；

第三步，计算不同空间位置对应的电流矢量i_s的幅值并列表：

通过上述编码器位置检测模块检测当前时刻永磁无刷直流电机的转子位置和运行方向，再通过上述DSP控制模块读取永磁无刷直流电机的转子位置，设定超前步数k，给定电磁转矩T^*，通过公式(1)计算得到不同空间位置对应的电流矢量i_s的幅值，据此通过变换得到相应的三相离散电流作为上述DSP控制模块中的电流矢量给定值，并列表，

上式中，θ_d为最接近转子位置的电流离散位置的绝对角度，k为超前步数，θ_b为第一步中确定的步进角；

第四步，实现永磁无刷直流电机的步进运行：

通过上述编码器位置检测模块检测当前永磁无刷直流电机转子位置θ，根据公式(2)计算出电流矢量序号x，即离散电流矢量位置按逆时针顺序编号，再根据永磁无刷直流电机转子的运动方向，查第三步制得的列表，得到当前所需的电流矢量i_sx，最后返回前述的编码器位置检测模块检测当前永磁无刷直流电机转子位置θ，重复此过程，

上式中，％表示取余运算，round为四舍五入取整运算；

上述DSP控制模块利用所设定的循环拍数b_H、超前步数k、给定电磁转矩T^*以及不同空间位置对应的电流矢量i_s的幅值，得到控制所需的电流矢量，并利用电流控制方法，转换为逻辑电平脉宽调制信号，来控制上述功率电路中三相桥式逆变电路的开关管的导通与关断，从而实现对永磁无刷直流电机的恒转矩步进控制。

上述永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法，所述循环拍数b_H为6的整数倍。

上述永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法，所述DSP控制模块中的DSP控制芯片为美国德州仪器TMS320LF2812，编码器位置检测模块采用12bit精度单圈绝对值编码器，型号为BE122HS58。

本发明的有益效果是：与现有技术相比本发明所具有的突出的实质性特点如下：

(1)本发明方法以永磁无刷直流电机模型公式为基础，通过对由三相定子电流合成的定子电流矢量按循环拍数关于空间位置离散，相应地，各相在时间上连续的电流则变换为阶梯状的离散电流。并根据电磁转矩的计算公式，计算得到恒转矩下的离散电流矢量的幅值，即可得到三相离散电流，从而实现永磁无刷直流电机恒转矩步进控制。其中，电磁转矩的计算公式中，通过“3-2”变换所合成的反电动势矢量E与电角速Ω的比值是一个仅与电机固有参数有关而与电机运行状态变量无关的、按转子位置的电角度分布的正六边形空间矢量函数Φ(θ)，最终得到电流矢量幅值的计算公式(参见公式(1))，利用该公式进一步简化了本发明的运行方法。

(2)本发明方法实现的是控制永磁无刷直流这种连续旋转的电机，按步进方式运动，恒转矩所指的是步进运动中，电机将要跨进一步时，驱动电机的电磁转矩恒定，电机处于一种低速的、不连续的运行状态。这里所说的恒转矩是指电磁转矩在实验与仿真中电机按一定的超前步数k控制时的运行阶段，当转子位置与某电流矢量离散的位置即定位点重合，且电流矢量超前转子kθ_b角度时，电机输出的电磁转矩为一定值，即给定电磁转矩T^*。而在此之后，电机输出转矩按电机电磁转矩规律变化，直到转子与下一个定位点重合，且给定的电流矢量前进一步，当其超前角度又为kθ_b时，输出电磁转矩为定值T^*。因此，本发明中的恒转矩并不是指在所有的运行时刻均保持恒定，仅在步进角的整数倍的位置上为恒值，但其转矩波动较小，可维持电机带载能力稳定。

与现有技术相比本发明所具有的显著进步如下：

本发明方法利用正六边形空间矢量函数Φ(θ)简化了永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法的计算，将三相电流进行空间离散，得到三相离散电流，实现永磁无刷直流电机恒转矩步进控制。本发明方法以调节离散电流矢量为控制手段，保持步进转矩恒定从而维持其带载能力，而且通过空间电流矢量的位置离散分割，减小电机的步进角度，从而在保证带载能力的情况下提高了永磁无刷直流电机位置控制的精度，为永磁无刷直流电机在高精度位置控制场合的应用提供了可行的方法。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是永磁无刷直流电机固有的正六边形空间矢量函数Φ(θ)端点的空间位置图。

图2(1)是本发明永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法b_H＝24情况下离散电流矢量驱动电机作步进运动中，超前角度为一个步进角15°时离散电流矢量驱动电机作步进运动的示意图。

图2(2)是本发明永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法b_H＝24情况下离散电流矢量驱动电机作步进运动中，超前步数为6时离散电流矢量驱动电机作步进运动的示意图。

图3是给定超前转子一个步进角，转子到达第一个位置时，编码器位置检测模块读取的实线所示的转子位置与虚线所示的转子实际位置的偏差示意图。

图4是本发明永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法的控制流程图。

图5是本发明永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法所用装置的构成示意框图。

图6(1)是本发明方法一个循环周期内，循环拍数b_H＝24，超前步数为1时的A相电流图。

图6(2)是本发明方法一个循环周期内，循环拍数b_H＝24，超前步数为1时的转子步进运行位置图。

图6(3)是本发明方法一个循环周期内，循环拍数b_H＝24，超前步数为1时的输出电磁转矩图。

图7(1)为本发明方法一个循环周期内，循环拍数b_H＝24，超前步数为6时的A相电流图。

图7(2)为本发明方法一个循环周期内，循环拍数b_H＝24，超前步数为6时的转子步进运行位置图。

图7(3)为本发明方法一个循环周期内，循环拍数b_H＝24，超前步数为6时的输出电磁转矩图。

图中，1.DSP控制模块、2.功率电路、3.永磁无刷直流电机、4.编码器位置检测模块、5.输入电源模块。

具体实施方式

图1中Ω为电角速，表示转子运转方向。图1所示实施例表明，由于初始转子位置不一定停在初始零位，会偏离初始零位一定的位置，θ代表偏离初始零位的空间大小。在α-β坐标系下，电机转子按逆时针方向旋转时，转子位置位于图中①处，相应的Φ(θ)落在②处，该曲线可根据电机固有参数求得。

图2(1)所示实施例表明，在α-β坐标系下，将一个循环周期等分为24份，即循环拍数为b_H＝24，在图中对每一份进行编号，沿α正半轴顺时针依次编号为0、1、2、3、4、5、…、x、x+1、…、23位置，对应的步进角③为15°，ψ_f为转子位置，给定电磁转矩T^*，则电流矢量i_s的幅值则通过公式(1)式计算得到。转子位置从α(即0位置)轴开始，施加1位置的电流矢量i_s1④，超前步数k＝1步，该电流矢量的幅值由公式(1)式确定。电机将在步进转矩的驱动下，向前运行一步。当转子位置与电流矢量i_s1④重合后，超前角度此时为0，电磁转矩为0，电机停在该位置上，完成一步的运行。再施加2位置的电流矢量，超前步数k＝1，再由公式(1)确定相应电流矢量的幅值，依次重复该步骤，在恒定的电流切换频率下电机将一步一步地运行。图中虚线代表，转子在任意离散位置时，给定超前一步的电流矢量端点的连线，电流矢量的幅值由公式(1)计算得到。

图2(2)所示实施例表明，在α-β坐标系下，将一个循环周期等分为24份，即循环拍数为b_H＝24，在图中对每一份进行编号，沿α正半轴顺时针依次编号为0、1、2、3、4、5、…、8、9、…、23位置，对应的步进角③为15°，ψ_f为转子位置，给定电磁转矩T^*，则电流矢量i_s的幅值则通过公式(1)式计算得到。转子位置从2位置开始，拟定超前步数k＝6(即超前角度为90°)，按照8位置给电流矢量i_s8，电流矢量的幅值按公式(1)计算，在电机输出电磁转矩T的拖动下，通过编码器位置检测模块4进行位置检测，当检测到转子位置前进一个步进角，即与3位置重合时，电流矢量向前跃进一步，即施加9位置对应的电流矢量i_s9。依次重复该步骤，实现带有位置反馈的永磁无刷直流电机以恒转矩步进方式驱动的连续运行，在图2(2)的驱动过程中，电磁转矩始终大于0，电机会连续运行。图中虚线代表，转子在任意离散位置时，给定超前6步的电流矢量端点的连线，电流矢量的幅值由公式(1)计算得到。

对于图2(1)所示，超前一步的运行中存在电机输出电磁转矩T为零的定位点，在恒定的电流切换频率下电机将一步一步地运行；在图2(2)的驱动过程中，电磁转矩T始终大于0，电机连续运行。本发明中超前步数的拟定与电机转速有关，根据实际情况，通过设置不同的超前步数可以调节电机按照一步一步地运行或连续运行。由于可以对电流矢量i_s进行了细分，与现有的导通方式相比，电流切换过程更加平滑，过渡过程更为平稳。

图3所示实施例表明，给定超前步数k＝1，按照本发明运行控制方法计算电机电流，图中将一个循环周期等分为24份，取前四份示意编码器位置检测模块读取的实线所示的转子位置与虚线所示的转子实际位置的偏差，图中对每一份进行编号，沿α正半轴顺时针依次编号为0、1、2、3、4。对编码器而言，每个机械步进角θ_bm＝7.5°对应的数字增量应为(4096/48＝85.333)，而实际编码器读数为整数值，在检测位置上存在编码器的精度偏差，除此测量偏差外，考虑编码器的本身精度误差，取误差限为编码器的计数值1。编码器位置检测模块安装的初始位置为0±1，并且与电机转子位置的θ＝0位置重合，从0位置起，施加超前1步的电流矢量，即给1位置的电流矢量，驱动电机运行，编码器输出85±1时，认为转子位置与1位置重合，这时给下一步的电流矢量即2位置的电流矢量，当编码器输出170±1时，再给3位置的电流矢量，电流矢量总超前一步，以此递增，实现带有位置反馈的直流无刷电机以恒转矩步进方式驱动的连续运行。

图4所示实施例显示本发明永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法的控制流程是：开始→给定Φ(θ)、位置分辨率、额定转矩→计算循环拍数b_H及离散位置并得到超前步数k→由公式(1)计算各个位置的电流幅值并列表→检测电机转子位置θ→计算给定电流矢量序号→给出相应的电流矢量i_sx→返回位置检测→返至检测电机转子位置θ。

最后返回位置检测，检测电机转子位置θ，重复此过程，实现电机的步进运行。

图5所示实施例表明，本发明永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法所用装置的构成包括DSP控制模块1、功率电路2、永磁无刷直流电机3、编码器位置检测模块4和输入电源模块5，其中，输入电源模块5为DSP控制模块1、功率电路2和编码器位置检测模块4进行供电，DSP控制模块1、功率电路2、永磁无刷直流电机3和编码器位置检测模块4依次用导线连接，编码器位置检测模块4再与DSP控制模块1用导线相连；首先由输入电源模块5给DSP控制模块1、功率电路2以及编码器位置检测模块4供电，再通过编码器位置检测模块4检测永磁无刷直流电机3的转子初始位置，并将永磁无刷直流电机3的转子位置信号给到DSP控制模块1中。

图6(1)显示了本发明方法一个循环周期内，循环拍数b_H＝24，超前步数为1时的A相电流-时间曲线。该图说明按照本发明运行方法,A相电流-时间曲线呈现非对称的阶梯状，B、C相电流波形与A相电流波形相同，相位各互差120°。

图6(2)显示了本发明方法一个循环周期内，循环拍数b_H＝24，超前步数为1时的转子步进运行位置-时间曲线。该图说明按照本发明运行方法，转子位置跟随上电流矢量的位置，转子步进运行位置曲线按等距阶梯状上升，电机步进运行。

图6(3)显示了本发明方法一个循环周期内，循环拍数b_H＝24，超前步数为1时的输出电磁转矩-时间曲线。该图说明按照本发明运行方法，电流矢量超前转子位置1步时总产生恒定大小的转矩，以驱动转子；当转子位置跟随上电流矢量时，电磁转矩为0。

图7(1)显示了本发明方法一个循环周期内，循环拍数b_H＝24，超前步数为6时的A相电流-时间曲线。该图说明按照本发明运行方法，A相电流-时间曲线呈现对称的阶梯状，B、C相电流波形与A相电流波形相同，相位互差120°。

图7(2)显示了本发明方法一个循环周期内，循环拍数b_H＝24，超前步数为6时的转子步进运行位置-时间曲线。该图说明按照本发明运行方法，电机恒速连续运行，转子步进运行位置曲线以恒定斜率平滑上升。

图7(3)显示了本发明方法一个循环周期内，循环拍数b_H＝24，超前步数为6时的输出电磁转矩-时间曲线。该图说明按照本发明运行方法，电流矢量超前转子位置6步时总产生恒定大小的电磁转矩，在转子运行一步之内，电磁转矩略有变化。

实施例1

A.运行方法所用装置及操作：

永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法所用装置，包括DSP控制模块1、功率电路2、永磁无刷直流电机3、编码器位置检测模块4和输入电源模块5，其中，输入电源模块5为DSP控制模块1、功率电路2和编码器位置检测模块4进行供电，DSP控制模块1、功率电路2、永磁无刷直流电机3和编码器位置检测模块4依次用导线连接，编码器位置检测模块4再与DSP控制模块1用导线相连；首先由输入电源模块5给DSP控制模块1、功率电路2以及编码器位置检测模块4供电，再通过编码器位置检测模块4检测永磁无刷直流电机3的转子初始位置，并将该电机的转子位置信号给到DSP控制模块1中；所述DSP控制模块1中的DSP控制芯片为美国德州仪器TMS320LF2812，编码器位置检测模块4采用12bit精度单圈绝对值编码器，型号为BE122HS58，即电机旋转一周产生4096个位置脉冲；编码器位置检测模块4与DSP控制模块1中的DSP控制芯片进行位置信号通信，记录脉冲数，实时检测永磁无刷直流电机3的转子位置，经DSP控制模块1中的DSP控制芯片读取当前时刻永磁无刷直流电机3的转子位置θ后，给定超前步数得到相应位置处的三相离散电流大小，从而实现永磁无刷直流电机恒转矩步进控制；

B.运行方法的步骤：

第一步，确定永磁无刷直流电机的位置分辨率：

位置分辨率是指电机旋转一周所包含的机械步进角θ_bm的个数，根据定位要求确定一个循环周期内的循环拍数b_H及步进角θ_b，这里步进角θ_b为360°电角度按循环拍数b_H等分后得到的角度，即θ_b＝360°/b_H，因为θ_bm＝θ_b/电机极对数，则位置分辨率为360°/θ_bm个机械步进角/转，又定位点数＝循环拍数×电机极对数，于是位置分辨率数值上与定位点数数值相等；

第二步，确定电流矢量的空间离散位置：

电流矢量是将永磁无刷直流电机3三相电流按“3-2”变换得到α-β坐标分量所构成的矢量，电流矢量的空间离散位置为在静止α-β坐标系下将电角度一周360°按第一步中确定的循环拍数b_H分成24个空间离散位置；

第三步，计算不同空间位置对应的电流矢量i_s的幅值并列表：

通过上述编码器位置检测模块4检测当前时刻永磁无刷直流电机3的转子位置和运行方向，再通过上述DSP控制模块1读取永磁无刷直流电机3的转子位置，设定超前步数k，给定电磁转矩T^*，通过公式(1)计算得到不同空间位置对应的电流矢量i_s的幅值，据此通过变换得到相应的三相离散电流作为上述DSP控制模块1中的电流矢量给定值，并列表，

上式中，θ_d为最接近转子位置的电流离散位置的绝对角度，k为超前步数，θ_b为第一步中确定的步进角；本实施例中，超前步数k＝6，给定电磁转矩为T^*＝3N.m

第四步，实现永磁无刷直流电机的步进运行：

通过上述编码器位置检测模块4检测当前永磁无刷直流电机转子位置θ，根据公式(2)计算出电流矢量序号x，即离散电流矢量位置按逆时针顺序编号，再根据永磁无刷直流电机3的转子的运动方向，查第三步制得的列表，得到当前所需的电流矢量i_sx，最后返回前述的编码器位置检测模块4检测当前永磁无刷直流电机3的转子位置θ，重复此过程，

上式中，％表示取余运算，round为四舍五入取整运算；

上述DSP控制模块1利用所设定的循环拍数b_H、超前步数k、给定电磁转矩T^*以及不同空间位置对应的电流矢量i_s的幅值，得到控制所需的电流矢量，并利用电流控制方法，转换为逻辑电平脉宽调制信号，来控制上述功率电路2中三相桥式逆变电路的开关管的导通与关断，从而实现对永磁无刷直流电机3的恒转矩步进控制。

在本实施例中，循环拍数b_H＝24，电机极对数为2，则定位点数为48，此时对编码器位置检测模块4而言，每个机械步进角θ_bm＝7.5°对应的数字增量应为(4096/48＝85.333)，而实际编码器位置检测模块4读数为整数值，在检测位置上存在编码器位置检测模块4的精度偏差，除此测量偏差外，考虑编码器位置检测模块4的本身精度误差，取误差限为编码器位置检测模块4的计数值1。给定超前步数k＝1，按照本实施例运行控制方法计算永磁无刷直流电机3的电流，编码器位置检测模块4安装的初始位置为0，并且与永磁无刷直流电机3的转子位置的θ＝0位置重合(参见图3)，给定图3中显示的第1步的电流矢量，则当编码器位置检测模块4输出为85±1时，转子位置与1位置重合，给定图3中显示的第2步的电流矢量，当编码器位置检测模块4输出为170±1时，给出图3中显示的第3步电流矢量，以此递增，实现带有位置反馈的直流无刷电机以恒转矩步进方式驱动的连续运行。

实施例2

本实施例在一个循环周期内，按照本发明运行方法将三相电流离散，循环拍数b_H＝24时，电流矢量超前1步时控制电机步进运行，每隔0.1s给定电流矢量前进一步，观测电机A相电流-时间曲线(参见图6(1))、转子步进运行位置-时间曲线(参见图6(2))以及输出电磁转矩-时间曲线(参见图6(3))，从结果可以看出，本实施例依照实施例1的B运行方法的第一步到第三步的步骤计算出的电流矢量来控制每一步所对应的初始转矩电磁转矩为0.8Nm恒定值，永磁无刷直流电机3的转子每前进一个机械步进角θ_bm＝7.5°的过程是均匀变化的。当永磁无刷直流电机3的转子位置与电流矢量位置重合后，永磁无刷直流电机3的输出电磁转矩T^*为0，永磁无刷直流电机3的转子停在设定的定位点上，实现了步进运行，并且位置分辨率得到增加，定位精度也获得提高。除上述区别之外，其他同实施例1。

实施例3

本实施例在一个循环周期内，按照上述恒转矩步进控制下将三相电流离散，循环拍数b_H＝24，设定电机机械转速125r/min，给定电磁转矩为T^*＝3N·m，采用超前步数k＝6进行控制，依照实施例1的B运行方法的第一步到第三步的步骤计算得到相应的电流矢量，计算观测电机恒速运行状态下的得到的A相电流-时间曲线((参见图7(1))、转子步进运行位置-时间曲线((参见图7(2))以及输出电磁转矩-时间曲线(参见图7(3))。电流矢量切换时的初始电磁转矩一致，由于位置的变化带来电磁转矩的下降或上升，遵循一定规律在±0.4Nm之内变化，其变化过程平缓，所提供的电磁转矩在实际中提供相对稳定的带载能力，能维持电机平稳运行，且易于实现定位控制。除上述区别之外，其他同实施例1。

Claims (3)

1.永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法，以下简称运行方法，其特征在于：

A.运行方法所用装置及操作：

永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法所用装置，包括DSP控制模块、功率电路、永磁无刷直流电机、编码器位置检测模块和输入电源模块，其中，输入电源模块为DSP控制模块、功率电路和编码器位置检测模块进行供电，DSP控制模块、功率电路、永磁无刷直流电机和编码器位置检测模块依次用导线连接，编码器位置检测模块再与DSP控制模块用导线相连；首先由输入电源模块给DSP控制模块、功率电路以及编码器位置检测模块供电，再通过编码器位置检测模块检测永磁无刷直流电机的转子初始位置，并将该电机的转子位置信号给到DSP控制模块中；

B.运行方法的步骤：

第一步，确定永磁无刷直流电机的位置分辨率：

位置分辨率是指电机旋转一周所包含的机械步进角θ_bm的个数，根据定位要求确定一个循环周期内的循环拍数b_H及步进角θ_b，这里步进角θ_b为360°电角度按循环拍数b_H等分后得到的角度，即θ_b＝360°/b_H，因为θ_bm＝θ_b/电机极对数，则位置分辨率为360°/θ_bm个机械步进角/转，又定位点数＝循环拍数×电机极对数，于是位置分辨率数值上与定位点数数值相等；

第二步，确定电流矢量的空间离散位置：

所述电流矢量是将永磁无刷直流电机三相电流按“3-2”变换得到α-β坐标分量所构成的矢量，在静止α-β坐标系下将电角度一周360°按第一步中确定的循环拍数b_H分成b_H个空间离散位置,由此确定电流矢量的空间离散位置；

第三步，计算不同空间位置对应的电流矢量i_s的幅值并列表：

通过上述编码器位置检测模块检测当前时刻永磁无刷直流电机的转子位置和运行方向，再通过上述DSP控制模块读取永磁无刷直流电机的转子位置，设定超前步数k，给定电磁转矩T^*，通过公式(1)计算得到不同空间位置对应的电流矢量i_s的幅值，据此通过变换得到相应的三相离散电流作为上述DSP控制模块中的电流矢量给定值，并列表，

$\left|i_s\right|=\frac{T^{*}}{\frac{3}{2}*\left|\mathrm{\Φ}\left({\mathrm{\θ}}_d\right)\right|\sin {\mathrm{k\θ}}_b}---\left(1\right)$

上式中，θ_d为最接近转子位置的电流离散位置的绝对角度，k为超前步数，θ_b为第一步中确定的步进角；Φ(θ)为正六边形空间矢量函数；

第四步，实现永磁无刷直流电机的步进运行：

通过上述编码器位置检测模块检测当前永磁无刷直流电机转子位置θ，根据公式(2)计算出电流矢量序号x，即离散电流矢量位置按逆时针顺序编号，再根据永磁无刷直流电机转子的运动方向，查第三步制得的列表，得到当前所需的电流矢量i_sx，最后返回前述的编码器位置检测模块检测当前永磁无刷直流电机转子位置θ，重复此过程，

上式中，％表示取余运算，round为四舍五入取整运算；

上述DSP控制模块利用所设定的循环拍数b_H、超前步数k、给定电磁转矩T^*以及不同空间位置对应的电流矢量i_s的幅值，得到控制所需的电流矢量，并利用电流控制方法，转换为逻辑电平脉宽调制信号，来控制上述功率电路中三相桥式逆变电路的开关管的导通与关断，从而实现对永磁无刷直流电机的恒转矩步进控制。

2.根据权利要求1所述的永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法，其特征在于：所述循环拍数b_H为6的整数倍。

3.根据权利要求1所述的永磁无刷直流电机恒转矩步进控制的运行方法，其特征在于：所述DSP控制模块中的DSP控制芯片为美国德州仪器TMS320LF2812，编码器位置检测模块采用12bit精度单圈绝对值编码器，型号为BE122HS58。