CN112994559B - 一种低转矩脉动五相混合式步进电机缺一相微步控制方法 - Google Patents

一种低转矩脉动五相混合式步进电机缺一相微步控制方法 Download PDF

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Abstract

一种低转矩脉动五相混合式步进电机缺一相微步控制方法，根据给定位置角
Figure DDA0002982259650000011
虚拟定子电流幅值给定
Figure DDA0002982259650000012
计算出αβ轴虚拟定子电流给定
Figure DDA0002982259650000013
B～E电流isB～isE经过T4变换后，输出αβ轴定子电流isαisβ、z1零序电流isz1，并计算出αβ轴虚拟定子电流ixsαixsβ；α轴虚拟定子电流控制误差
Figure DDA0002982259650000014
β轴虚拟定子电流控制误差
Figure DDA0002982259650000015
乘以5/3系数、z1零序电流控制误差
Figure DDA0002982259650000016
分别送给PI控制器，输出αβ轴虚拟定子电压
Figure DDA0002982259650000017
z1零序电压给定
Figure DDA0002982259650000018
并计算出αβ轴定子电压给定
Figure DDA0002982259650000019
计算出剩余健康相逆变桥臂占空比DB～DE，送给五相逆变器剩余4相B～E桥臂功率管进行控制，实现αβ轴虚拟定子电流跟踪给定值，使得实际转子旋转角θr跟踪
Figure DDA00029822596500000110
以微步方式变化，实现五相混合式步进电机缺一相微步控制运行。

Description

一种低转矩脉动五相混合式步进电机缺一相微步控制方法
技术领域
本发明涉及多相步进电机驱动技术领域，尤其涉及一种低转矩脉动五相混合式步进电机缺一相微步控制方法
背景技术
混合式步进电机由于功率密度高、定位精度高，在位置控制应用领域得到广泛使用。为了降低电机制造成本，混合式步进电机定子绕组通常为两相，采用四桥臂进行供电。这种驱动结构带来两个使用上的问题：(1)由于采用两相绕组，没有中心线，两套绕组中不可避免存在零序电流分量，从而导致电机在低速运行区存在震荡，电机运行不平静；(2)由于混合式步进电机极对数很高(通常为50对极)，这样导致实际绕组电流跟踪控制运行速度很低，绝大多数情况下电机运行在绕组电流开环状态，此时加在绕组端部的电压为矩形波；这种矩形波电压直接使得绕组电流存在很多谐波分量，从而产生很大的转矩脉动，使得电机中高转速区运行不平静。
为了减弱两相混合式步进电机驱动系统的运行噪音，可以采用多相混合式步进电机驱动，其中五相混合式步进电机是一种较佳的结构。五相混合式步进电机采用五相桥臂的逆变器供电驱动，无论电机运行于低速运行区，还是中高转速运行区，均可以在电机相绕组上产生近似正弦波的电压，这样大大减小了绕组电流的谐波；同时，由于电机绕组为多相结构，即使逆变桥臂功率管损坏或电机绕组断路，还可以利用剩余健康相桥臂或剩余健康相绕组实现电机容错运行，从而使得五相混合式步进电机驱动系统可靠性明显比两相混合式步进电机驱动系统高。
五相混合式步进电机绕组无故障时，施加在五相绕组上的电压及电流为对称五相波形，在电机气隙中产生圆形轨迹的旋转磁场，该磁场与转速永磁体相互作用产生平稳的电磁转矩。但当绕组缺一相后，显然剩余健康4相绕组不再对称，若在剩余健康4相绕组中流过绕组无故障时的电流时后，在气隙中就会产生椭圆形轨迹磁场，该磁场与转子永磁体作用就会产生较大的转矩脉动，使得电机运行不平稳，产生很大的运行噪音，如何减少转矩脉动是五相混合式步进电机缺一相运行中期待解决的科学问题。
为此，本发明提出一种低转矩脉动五相混合式步进电机缺一相微步控制方法，在绕组缺一相情况，基于虚拟变量定义获得对称的混合式步进电机数学模型，基于此构建微步控制闭环，最终实现了电机缺一相后平稳运行。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提出一种低转矩脉动五相混合式步进电机缺一相微步控制方法，目的是基于虚拟变量定义的电机缺一相后的对称数学模型，利用电流闭环的方式实现转子以开环微步方式运行，降低了五相混合式步进电机缺一相后的转矩脉动。
为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：
一种低转矩脉动五相混合式步进电机缺一相微步控制方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：利用电流传感器及其检测通道对剩余健康相B～E电流进行检测，检测出B～E相电流isB～isE；
步骤S2：把B～E相电流isB～isE送给T4变换矩阵，输出输出α轴定子电流isα、β轴定子电流isβ、z1零序电流isz1：
Figure BDA0002982259630000021
Figure BDA0002982259630000022
其中，isz2为z2零序电流；
步骤S3：根据α轴定子电流isα、β轴定子电流isβ计算α轴虚拟定子电流ixsα、β轴虚拟定子电流ixsβ：
Figure BDA0002982259630000031
步骤S4：根据α轴虚拟定子电流ixsα、β轴虚拟定子电流ixsβ、α轴虚拟定子电流给定
Figure BDA0002982259630000032
及β轴虚拟定子电流给定
Figure BDA0002982259630000033
计算α轴及β轴虚拟电流控制误差eα、eβ：
Figure BDA0002982259630000034
步骤S5：根据z1零序电流isz1、z1零序电流给定
Figure BDA0002982259630000035
计算z1零序电流控制误差ez1：
Figure BDA0002982259630000036
步骤S6：把α轴及β轴虚拟电流控制误差eα、eβ及z1零序电流控制误差ez1送给α轴及β轴虚拟电流PI控制器、零序电流PI控制器，输出α轴及β轴虚拟定子电压给定
Figure BDA0002982259630000037
及z1零序电压给定
Figure BDA0002982259630000038
Figure BDA0002982259630000039
其中，Kp、Ki分别为电流PI控制器的比例系数和积分系数；
步骤S7：根据α轴及β轴虚拟定子电压给定
Figure BDA00029822596300000310
计算α轴及β轴定子电压给定
Figure BDA00029822596300000311
Figure BDA00029822596300000312
步骤S8：根据α轴及β轴定子电压给定
Figure BDA00029822596300000313
及z1零序电压给定
Figure BDA00029822596300000314
按照多相逆变器器脉宽调制方法，计算出剩余健康4相B～E桥臂功率开关占空比DB～DE，并送给B～E桥臂功率开关，实现α轴及β轴虚拟定子电流及z1零序电流闭环控制。
进一步，所述步骤S4中，α轴虚拟定子电流给定
Figure BDA0002982259630000041
及β轴虚拟定子电流给定
Figure BDA0002982259630000042
计算方法如下：
4.1)把外部脉冲及方向信号送给可逆计算器，获得外面脉冲计算值N；
4.2)把脉冲计算值N及每个脉冲代表的微步角Δθ送给给定位置角
Figure BDA0002982259630000043
计算环节，获得给定位置角
Figure BDA0002982259630000044
Figure BDA0002982259630000045
4.3)根据给定位置角
Figure BDA0002982259630000046
及虚拟定子电流幅值给定
Figure BDA0002982259630000047
计算出α轴虚拟定子电流给定
Figure BDA0002982259630000048
及β轴虚拟定子电流给定
Figure BDA0002982259630000049
Figure BDA00029822596300000410
再进一步，所述步骤S5中，z1零序电流给定
Figure BDA00029822596300000411
由零序电流isz1给定环节输出，直接为零，即
Figure BDA00029822596300000412
或者根据剩余健康4相电流isB～isE幅值相等算法获得z1零序电流给定值
Figure BDA00029822596300000413
本发明以缺失A相为例，技术方案是：外部脉冲计数值N及微步角Δθ送给给定位置角
Figure BDA00029822596300000414
计算环节，计算出给定位置角
Figure BDA00029822596300000415
根据给定位置角
Figure BDA00029822596300000416
虚拟定子电流幅值给定
Figure BDA00029822596300000417
计算出α轴虚拟定子电流给定
Figure BDA00029822596300000418
及β轴虚拟定子电流给定
Figure BDA00029822596300000419
剩余四相B～E电流isB～isE经过T4变换矩阵变换后，输出α轴定子电流isα、β轴定子电流isβ、z1零序电流isz1；根据αβ轴虚拟定子电流定义，计算出α轴虚拟定子电流ixsα、β轴虚拟定子电流ixsβ；α轴虚拟定子电流控制误差
Figure BDA00029822596300000420
送给α轴电流PI控制器，输出α轴虚拟定子电压
Figure BDA00029822596300000421
β轴虚拟定子电流控制误差
Figure BDA00029822596300000422
Figure BDA00029822596300000423
乘以5/3系数后，送给β轴电流PI控制器，输出β轴虚拟定子电压
Figure BDA00029822596300000424
z1零序电流控制误差
Figure BDA00029822596300000425
送给零序电流PI控制器，输出z1零序电压给定
Figure BDA00029822596300000426
根据αβ轴虚拟定子电压与αβ轴定子电压关系，计算出α轴定子电压给定
Figure BDA00029822596300000427
β轴定子电压给定
Figure BDA00029822596300000428
把α轴定子电压给定
Figure BDA00029822596300000429
β轴定子电压给定
Figure BDA00029822596300000430
及z1零序电压给定
Figure BDA0002982259630000051
送给剩余健康相逆变桥臂占空比计算环节，输出剩余健康相逆变桥臂占空比DB～DE，并送给五相逆变器剩余4相B～E桥臂功率管进行控制，从而实现αβ轴虚拟定子电流跟踪各自的给定值，使得实际转子旋转角θr跟踪给定位置角
Figure BDA0002982259630000052
以微步方式变化，最终实现了五相混合式步进电机缺一相微步控制运行，大幅度减小了缺一相后转矩脉动，提高了五相混合式步进电机驱动运行的可靠性。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)借助于虚拟定子电流、虚拟定子电压及虚拟定子磁链的定义，实现了基于虚拟变量的五相混合式步进电机缺一相后的数学模型对称，消除了电磁转矩中与αβ轴定子电流乘积相关联的脉动分量；
(2)采用恒定幅值的αβ轴虚拟定子电流闭环控制，转子位置角θr紧密跟随给定位置角
Figure BDA0002982259630000053
实现了转子旋转微步运行；
(3)由于实现了五相混合式步进电机缺一相后的数学模型对称及虚拟定子电流矢量旋转的微步控制，使得电磁转矩脉动更低，转子旋转更加平稳；
(4)由于本发明没有采用转子位置角传感器，使得五相混合式步进电机驱动系统成本更低，可靠性更高。
附图说明
图1为本发明提出的低转矩脉动五相混合式步进电机缺一相微步控制方法结构框图。
图2为本发明的实施例驱动系统硬件结构。
图3为本发明坐标系及变量矢量定义。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
参照图1～图3，一种低转矩脉动五相混合式步进电机缺一相微步控制方法，目的是基于虚拟变量定义的电机缺一相后的对称数学模型，利用电流闭环的方式实现转子以开环微步方式运行，降低了五相混合式步进电机缺一相后的转矩脉动。利用T4矩阵把缺A相后五相混合式步进电机B～E四相健康相自然坐标系数学模型投影到机电能量转换αβ直角坐标系及z1z4零序坐标系中；定义虚拟定子电流及虚拟定子磁链，并推导出基于这些虚拟变量的对称数学模型；基于虚拟变量及其对称数学模型，构建αβ轴虚拟定子电流及z1零序电流闭环控制，实现五相混合式步进电机缺一相后，转子以平稳的微步方式旋转，降低了五相混合式步进电机缺一相后的转矩脉动，提高了五相混合式步进电机驱动系统的可靠性，也简化了五相混合式步进电机缺一相后驱动控制算法。具体讲解如下：
本发明提出的低转矩脉动五相混合式步进电机缺一相微步控制方法结构框图如图1所示。外部脉冲计数值N及微步角Δθ送给给定位置角
Figure BDA0002982259630000061
计算环节，计算出给定位置角
Figure BDA0002982259630000062
根据给定位置角
Figure BDA0002982259630000063
虚拟定子电流幅值给定
Figure BDA0002982259630000064
计算出α轴虚拟定子电流给定
Figure BDA0002982259630000065
及β轴虚拟定子电流给定
Figure BDA0002982259630000066
剩余四相B～E电流isB～isE经过T4变换矩阵变换后，输出α轴定子电流isα、β轴定子电流isβ、z1零序电流isz1；根据αβ轴虚拟定子电流定义，计算出α轴虚拟定子电流ixsα、β轴虚拟定子电流ixsβ；α轴虚拟定子电流控制误差
Figure BDA0002982259630000067
送给α轴电流PI控制器，输出α轴虚拟定子电压
Figure BDA0002982259630000068
β轴虚拟定子电流控制误差
Figure BDA0002982259630000069
乘以5/3系数后，送给β轴电流PI控制器，输出β轴虚拟定子电压
Figure BDA00029822596300000610
z1零序电流控制误差
Figure BDA00029822596300000611
送给零序电流PI控制器，输出z1零序电压给定
Figure BDA00029822596300000612
根据αβ轴虚拟定子电压与αβ轴定子电压关系，计算出α轴定子电压给定
Figure BDA00029822596300000613
β轴定子电压给定
Figure BDA00029822596300000614
把α轴定子电压给定
Figure BDA00029822596300000615
β轴定子电压给定
Figure BDA00029822596300000616
及z1零序电压给定
Figure BDA00029822596300000617
送给剩余健康相逆变桥臂占空比计算环节，输出剩余健康相逆变桥臂占空比DB～DE，并送给五相逆变器剩余4相B～E桥臂功率管进行控制，从而实现αβ轴虚拟定子电流跟踪各自的给定值，使得实际转子旋转角θr跟踪给定位置角
Figure BDA00029822596300000618
以微步方式变化，最终实现了五相混合式步进电机缺一相微步控制运行，大幅度减小了缺一相后转矩脉动，提高了五相混合式步进电机驱动运行的可靠性。
本发明针对转子位置角开环五相混合式步进电机微步驱动系统缺一相后转矩脉动大问题，提出一种基于虚拟变量定义的低转矩脉动五相混合式步进电机缺一相微步控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：利用电流传感器及其检测通道对剩余健康相B～E电流进行检测，检测出B～E相电流isB～isE；
步骤S2：把B～E相电流isB～isE送给T4变换矩阵，输出输出α轴定子电流isα、β轴定子电流isβ、z1零序电流isz1：
Figure BDA0002982259630000071
Figure BDA0002982259630000072
其中，isz2为z2零序电流；
步骤S3：根据α轴定子电流isα、β轴定子电流isβ计算α轴虚拟定子电流ixsα、β轴虚拟定子电流ixsβ：
Figure BDA0002982259630000073
步骤S4；根据α轴虚拟定子电流ixsα、β轴虚拟定子电流ixsβ、α轴虚拟定子电流给定
Figure BDA0002982259630000074
及β轴虚拟定子电流给定
Figure BDA0002982259630000075
计算α轴及β轴虚拟电流控制误差eα、eβ：
Figure BDA0002982259630000076
步骤S5：根据z1零序电流isz1、z1零序电流给定
Figure BDA0002982259630000081
计算z1零序电流控制误差ez1：
Figure BDA0002982259630000082
步骤S6：把α轴及β轴虚拟电流控制误差eα、eβ及z1零序电流控制误差ez1送给α轴及β轴虚拟电流PI控制器、零序电流PI控制器，输出α轴及β轴虚拟定子电压给定
Figure BDA0002982259630000083
及z1零序电压给定
Figure BDA0002982259630000084
Figure BDA0002982259630000085
其中，Kp、Ki分别为电流PI控制器的比例系数和积分系数。
步骤S7：根据α轴及β轴虚拟定子电压给定
Figure BDA0002982259630000086
计算α轴及β轴定子电压给定
Figure BDA0002982259630000087
Figure BDA0002982259630000088
步骤S8：根据α轴及β轴定子电压给定
Figure BDA0002982259630000089
及z1零序电压给定
Figure BDA00029822596300000810
按照多相逆变器器脉宽调制方法，计算出剩余健康4相B～E桥臂功率开关占空比DB～DE，并送给B～E桥臂功率开关，实现α轴及β轴虚拟定子电流及z1零序电流闭环控制。
所述步骤S4中，α轴虚拟定子电流给定
Figure BDA00029822596300000811
及β轴虚拟定子电流给定
Figure BDA00029822596300000812
计算方法如下：
4..1)把外部脉冲及方向信号送给可逆计算器，获得外面脉冲计算值N；
4.2)把脉冲计算值N及每个脉冲代表的微步角Δθ送给给定位置角
Figure BDA00029822596300000813
计算环节，获得给定位置角
Figure BDA00029822596300000814
Figure BDA00029822596300000815
4.3)根据给定位置角
Figure BDA00029822596300000816
及虚拟定子电流幅值给定
Figure BDA00029822596300000817
计算出α轴虚拟定子电流给定
Figure BDA00029822596300000818
及β轴虚拟定子电流给定
Figure BDA00029822596300000819
Figure BDA0002982259630000091
所述步骤S5中，z1零序电流给定
Figure BDA0002982259630000092
由零序电流isz1给定环节输出，可以直接为零，即
Figure BDA0002982259630000093
也可根据剩余健康4相电流isB～isE幅值相等算法获得z1零序电流给定值
Figure BDA0002982259630000094
本发明的实施例驱动系统硬件结构如图2所示。包括：整流器、滤波电容、直流母线电压采样电路、五相逆变器、五相混合式步进电机、剩余4相绕组电流采样电路、隔离驱动、中央控制器、上位机等。其中五相逆变器直流母线电压也可以采用合适的直流电源提供。五相逆变器的开关管可采用IGBT或MOSFET，中央控制器采用DSP或单片机。电流采样电路采用霍尔电流传感器与运算放大器相结合方式构成，也可以采用绕组串功率电阻后接差分运算放大器相结合方式构成。直流母线电压采样电路采用霍尔电压传感器与运算放大器相结合方式构成，也可以采用并联电阻分压后接由运算放大器构成的电压跟随器相结合方式构成。将电压、电流信号经过AD调理电路送到中央控制器的A/D采样模块。外部脉冲及方向信号通过QEP计数模块送至中央控制器。根据取得的信号和本发明的低转矩脉动五相混合式步进电机缺一相微步控制方法，输出剩余健康4相B～E相逆变桥臂开关信号，经由隔离驱动去控制剩余健康4相B～E相逆变器中的功率开关管的开关动作。
基本原理叙述如下：为了阐述本发明方法的原理，定义图3所示的坐标系及变量矢量。A～E分别为A～E相绕组轴线，由A～E轴构成的坐标系称为自然坐标系；αβ为定子静止直角坐标系，其中α轴与A轴重合；is、us分别为定子电流矢量和定子电压矢量；ixs、uxs分别为虚拟定子电流矢量和虚拟定子电压矢量，上述矢量在对应轴上的投影分量用变量下标后缀投影轴名称标注。θr为转子位置角。当电机缺A相后，除了机电能量转换αβ两自由度外，还存在非机电能量转换的零序轴系z1和z2。
根据电机学中绕组自感及绕组之间的互感概念，建立缺A相绕组后，剩余4相定子绕组电感矩阵L如下：
Figure BDA0002982259630000101
其中，
Figure BDA0002982259630000102
为相邻两相绕组轴线夹角，I4为4阶单位阵，Lsσ1、Ls分别为相绕组漏感及主磁通电感。
剩余4相定子绕组耦合永磁体磁链ψBf～ψEf如下：
Figure BDA0002982259630000103
其中，ψf为相绕组耦合永磁体磁链幅值。
根据定子磁链等于绕组耦合永磁体磁链、自电感磁链、互电感磁链之和原理，得剩余4相健康相绕组定子磁链ψsB～ψsE如下：
Figure BDA0002982259630000104
为了简化剩余4相健康相自然坐标系数学模型，建立如下T4变换矩阵
Figure BDA0002982259630000105
利用式(13)把式(12)变换至αβz1z2坐标系中如下：
Figure BDA0002982259630000111
其中
Figure BDA0002982259630000112
由此可见，剩余健康相4相定子磁链数学模型不对称。电磁转矩采用磁共能对电机转子机械位置角做偏微分如下：
Figure BDA0002982259630000113
由此可见，电磁转矩数学模型也不对称，存在αβ轴定子电流乘积相关联的脉动分量
Figure BDA0002982259630000117
从而导致直接基于αβ轴数学模型构建电机缺一相后的驱动控制会带来较大的转矩脉动。
为了获得缺一相情况下的对称数学模型，定义如下虚拟定子磁链及虚拟定子电流：
Figure BDA0002982259630000115
Figure BDA0002982259630000116
这样，根据上述公式(14)(16)(17)进一步推导虚拟定子磁链如下：
Figure BDA0002982259630000121
从式(18)可见，基于虚拟定子磁链及虚拟定子电流变量的磁链数学模型重新达到对称状态。
根据上述公式(14)(15)(16)(17)进一步推导基于虚拟变量的电磁转矩如下：
Figure BDA0002982259630000122
从式(19)可见基于虚拟变量的电磁转矩达到对称状态，利用虚拟定子电流矢量可以实现电磁转矩的准确平稳控制。
若设虚拟定子电流如下：
Figure BDA0002982259630000123
其中，Im为虚拟定子电流幅值。
则式(20)代入式(19)中，得
Figure BDA0002982259630000124
由式(21)可见，在一定的转子位置角θr情况下，通过调节虚拟定子电流相位角
Figure BDA0002982259630000125
即可调节电机的电磁转矩；当电机驱动恒定的电磁转矩情况下，实际转子随虚拟定子电流相位角
Figure BDA0002982259630000126
的变换而变化。当虚拟定子电流相位角
Figure BDA0002982259630000127
以微步方式变化时，实际转子位置角也以微步角度变化，从而进一步减小了电磁转矩脉动。
根据定子电压是定子电阻压降与定子感应电势之和关系得αβ坐标系定子电压如下：
Figure BDA0002982259630000131
定子虚拟定子电压如下：
Figure BDA0002982259630000132
根据式(23(22)(15)(16)(17)可以推导虚拟定子电压如下：
Figure BDA0002982259630000133
从式(24)可见，利用αβ轴虚拟定子电压uxsαuxsβ可以对αβ轴虚虚拟定子电流ixsαixsβ进行控制。但αβ通道的时间常数τατβ分别约为
Figure BDA0002982259630000134
所以，αβ通道的时间常数具有
Figure BDA0002982259630000135
的关系，导致β轴通道电流响应慢于α轴通道。为了提高β轴通道电流响应，需要把β轴通道增益增大至
Figure BDA0002982259630000136
倍。
若已知αβ轴虚拟电流及零序电流，则也可以求解出自然坐标系B～E中电流如下：
Figure BDA0002982259630000137
由于剩余健康4相电流之和等于零，所以
Figure BDA0002982259630000141
根据式(27)进一步可以推导出
isz2＝0.5702isα-0.7905isz1 (28)
所以，从式(28)可见，z1零序电流isz1、z2零序电流isz2中只有一个零序电流可以控制，本发明中选择z1零序电流闭环控制。
本说明书的实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本发明的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。

Claims (2)

1.一种低转矩脉动五相混合式步进电机缺一相微步控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：利用电流传感器及其检测通道对剩余健康相B～E电流进行检测，检测出B～E相电流isB～isE；
步骤S2：把B～E相电流isB～isE送给T4变换矩阵，输出α轴定子电流isα、β轴定子电流isβ、z1零序电流isz1：
Figure FDA0003508493510000011
Figure FDA0003508493510000012
其中，isz2为z2零序电流；
步骤S3：根据α轴定子电流isα、β轴定子电流isβ计算α轴虚拟定子电流ixsα、β轴虚拟定子电流ixsβ：
Figure FDA0003508493510000013
步骤S4：根据α轴虚拟定子电流ixsα、β轴虚拟定子电流ixsβ、α轴虚拟定子电流给定
Figure FDA0003508493510000014
及β轴虚拟定子电流给定
Figure FDA0003508493510000015
计算α轴及β轴虚拟电流控制误差eα、eβ：
Figure FDA0003508493510000016
步骤S5：根据z1零序电流isz1、z1零序电流给定
Figure FDA0003508493510000017
计算z1零序电流控制误差ez1：
Figure FDA0003508493510000018
步骤S6：把α轴及β轴虚拟电流控制误差eα、eβ及z1零序电流控制误差ez1送给α轴及β轴虚拟电流PI控制器、零序电流PI控制器，输出α轴及β轴虚拟定子电压给定
Figure FDA0003508493510000019
及z1零序电压给定
Figure FDA00035084935100000110
Figure FDA0003508493510000021
其中，Kp、Ki分别为电流PI控制器的比例系数和积分系数；
步骤S7：根据α轴及β轴虚拟定子电压给定
Figure FDA0003508493510000022
计算α轴及β轴定子电压给定
Figure FDA0003508493510000023
Figure FDA0003508493510000024
步骤S8：根据α轴及β轴定子电压给定
Figure FDA0003508493510000025
及z1零序电压给定
Figure FDA0003508493510000026
按照多相逆变器器脉宽调制方法，计算出剩余健康4相B～E桥臂功率开关占空比DB～DE，并送给B～E桥臂功率开关，实现α轴及β轴虚拟定子电流及z1零序电流闭环控制；
所述步骤S4中，α轴虚拟定子电流给定
Figure FDA0003508493510000027
及β轴虚拟定子电流给定
Figure FDA0003508493510000028
计算方法如下：
4.1)把外部脉冲及方向信号送给可逆计算器，获得外面脉冲计算值N；
4.2)把脉冲计算值N及每个脉冲代表的微步角Δθ送给给定位置角
Figure FDA0003508493510000029
计算环节，获得给定位置角
Figure FDA00035084935100000210
Figure FDA00035084935100000211
4.3)根据给定位置角
Figure FDA00035084935100000212
及虚拟定子电流幅值给定
Figure FDA00035084935100000213
计算出α轴虚拟定子电流给定
Figure FDA00035084935100000214
及β轴虚拟定子电流给定
Figure FDA00035084935100000215
Figure FDA00035084935100000216
2.根据权利要求1所述的低转矩脉动五相混合式步进电机缺一相微步控制方法，其特征在于，所述步骤S5中，z1零序电流给定
Figure FDA00035084935100000217
由零序电流isz1给定环节输出，直接为零，即
Figure FDA00035084935100000218
或者根据剩余健康4相电流isB～isE幅值相等算法获得z1零序电流给定值
Figure FDA00035084935100000219
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