步进电机是一种典型的数字执行机构,配合简单的开环控制即可达到较高的定位精度,因而被广泛用于诸如数控机床、机器人以及计算机自动化等领域。混合式步进电机因兼具反应式步进电机步距角小与永磁式步进电机功率密度高的优点,自其诞生以来便以绝对的优势占据市场,现已基本取代反应式与永磁式步进电机。传统的混合式步进电机驱动器使用简单的开环控制,在一些负载扰动较大、要求频繁起动与正反转的场合容易出现失步、过冲甚至堵转的问题,严重降低了控制系统的可靠性,无法满足现代高精度高速度伺服控制的要求。带有位置反馈的混合式步进电机闭环控制理论上可完全规避失步或堵转的风险,因而近年来获得了广泛的关注。另一方面,混合式步进电机具有成熟的产品线,较高的性价比使其在中低端伺服场合更具有竞争力。然而相较于永磁同步电机,混合式步进电机运行最高转速较低,限制了其在要求高动态响应伺服场合的应用。因此,选择合适的驱动策略并设计相应的控制算法,以实现混合式步进电机的高动态性能闭环控制具有十分重要的现实意义。本文先针对三相混合式步进电机的基本结构与工作原理进行简要介绍,通过构建其等值磁网络对各自感、互感的解析表达式进行了详细推导,并据此得到三相混合式步进电机的基本方程,利用派克变换推导了其在旋转坐标系下的数学模型。然后基于该数学模型对三相混合式步进电机的矢量控制进行了较为详细的讨论,并针对传统SVPWM算法的缺点给出了一种改进实现方法,分析了绕组为三角形联接时矢量控制的一些特殊问题。接着在进行了控制需求分析与弱磁原理阐述后,提出利用基于电压外环的负直轴电流补偿弱磁控制改善电机动态性能。本文还基于欧拉-拉格朗日误差方程,设计了三相混合式步进电机的无源位置控制器。最后,在MATLAB/SIMULINK环境下搭建了三相混合式步进电机闭环控制仿真系统,并设计了包括驱动控制器与上位机在内的实验平台,基于该仿真、实验平台完成了模型与算法验证,仿真与实验结果证明了本文所提算法的有效性与正确性。