Устройство для управления четырехфазным шаговым двигателем Советский патент 1988 года по МПК H02P8/12 

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в устройствах для управления четырехфазным шаговым двигателем с основной парной коммутацией обмоток.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит источник 1 постоянчая обмотку 9 шагового двигателя. Размыкание ключевого элемента 11 в обмотке 7 шагового двигателя приводит к возникновению ЭДС самоиндукции, которая больше по величине, чем напряжение источника 1 постоянного тока и напряжение стабилизации стабилитронов 16 и 18. При этом последние открываются и на обмотку 9 шагового двигателя через разрядные диоды 15 и 17 подается повышенное относительно источниного тока, четырехканальный усилитель 2 ка 1 постоянного тока напряжение (контур:

обмотка 7 шагового двигателя, разрядный диод 15, стабилитрон 16, обмотка 9 шагового двигателя, разрядный диод 17, стабилитрон 18, обмотка 7 шагового двигателя).

мощности, в каждом канале которого последовательно соединены разделительный диод 3, 4, 5, 6, обмотка 7, 8, 9, 10 шагового двигателя и ключевой элемент 11, 12, 13, 14 соотобмотка 7 шагового двигателя, разрядный диод 15, стабилитрон 16, обмотка 9 шагового двигателя, разрядный диод 17, стабилитрон 18, обмотка 7 шагового двигателя).

ветственно, две форсирующие цепи, в первой J5 что приводит к быстрому нарастанию тока в

из которых выход ключевого элемента 11 первого канала усилителя 2 мощности соединен через разрядный диод 15 и стабилитрон 16 с катодом разделительного диода 5 третьего канала усилителя 2 мощнособмотке 9 шагового двигателя, т. е. осуществляется форсировка переднего фронта импульса тока в обмотке 9 шагового двигателя. Когда ЭДС самоиндукции ста- новит ся меньше по величине, чем напряти, а выход ключевого элемента 13 третьего 20 жение стабилизации стабилитронов 16 и 18, канала усилителя 2 мощности соединен че- последние закрываются. При этом обмотка 7

При

рез разрядный диод 17 и стабилитрон 18 с катодом разделительного диода 3 первого канала усилителя 2 мощности, кроме того, межщагового двигателя обесточивается, размыкании ключевого элемента 12 и замыкании ключевого элемента 14, а также при

ду катодами разделительных диодов 3 и 5 25 ключевого элемента 13 или 14 и

первого и третьего каналов усилителя 2 мощности включен конденсатор 19, во второй группе форсирующей цепи выход ключевого элемента 12 второго канала усилителя. 2 мощности соединен через разрядный диод 20 и стабилитрон 21 с катодом разделительного диода 6 четвертого канала усилителя 2 мощности, а выход ключевого элемента 14 четвертого канала усилителя 2 мощности соединен через разрядный диод 22 и стабилитрон 23 с катодом раздезамыкании ключевого элемента И или 12 процессы в устройстве протекают аналогично. Конденсаторы 19 и 24 ограничивают перенапряжения, которые возникают при размыкании ключевых элементов. 30 На конкретном устройстве для управления четырехфазным шаговым двигателем с основной парной коммутацией обмоток экспериментально установлено, что для достижения поставленной цели необходимо выбрать такие стабилитроны, напряжение сталительного диода 4 второго канала усилите- 35 билизации которых по крайней мере в два раля 2 мощности, кроме того, между катодами разделительных диодов 4 и 6 второго и четвертого каналов усилителя 2 мощности включен конденсатор 24.

за больше напряжения источника постоянного тока. При этом быстродействие шагового двигателя повышается в полтора раза. Здесь под быстродействием шагового двигателя понимается максимальная скорость вращения его ротора, достигаемая путем программного разгона шагового двигателя. Кроме того, экспериментально установлено, что частота приемистости шагового двигателя при использовании предлагаемого устройства повы

Такое исполнение устройства позволяет обесточить отключенные обмотки шагового двигателя и тем самым повысить его вращающий момент и быстродействие, так как форсирующие цепи с обмоткой шагового

двигателя в предлагаемом устройстве не образуют замкнутых контуров для ЭДС вращения.

Устройство работает следующим образом.

При основной парной коммутации обмоток шагового двигателя обмотка 7 отклю

чается, обмоткЪ 8 остается подключенной, 50 источник постоянного тока, четырехканальобмотка 9 подключается и так далее (7-8, 8-9, 9-10, 10-7,...).

ныи усилитель мощности, в каждом канале которого последовательно соединены разделительный диод, обмотка шагового двигателя и ключевой элемент, и две форсирующие цепи, каждая из которых включает

шагового двигателя протекает ток. Одновре- 55 в себя конденсатор и два разрядных дио- менно с размыканием ключевого элемента 11 . да, соединяющих разноименные выводы двух замыкается следующий по циклограмме ра- обмоток неодновременно включаемых кана- боты ключевой элемент 13, тем самым вклю- лов, а конденсатор каждой цепи соединяет

В исходном состоянии ключевые элементы II и 12 замкнуты и по обмоткам 7 и 8

чая обмотку 9 шагового двигателя. Размыкание ключевого элемента 11 в обмотке 7 шагового двигателя приводит к возникновению ЭДС самоиндукции, которая больше по величине, чем напряжение источника 1 постоянного тока и напряжение стабилизации стабилитронов 16 и 18. При этом последние открываются и на обмотку 9 шагового двигателя через разрядные диоды 15 и 17 подается повышенное относительно источника 1 постоянного тока напряжение (контур:

ка 1 постоянного тока напряжение (контур:

обмотка 7 шагового двигателя, разрядный диод 15, стабилитрон 16, обмотка 9 шагового двигателя, разрядный диод 17, стабилитрон 18, обмотка 7 шагового двигателя).

что приводит к быстрому нарастанию тока в

обмотке 9 шагового двигателя, т. е. осуществляется форсировка переднего фронта импульса тока в обмотке 9 шагового двигателя. Когда ЭДС самоиндукции ста- новит ся меньше по величине, чем напряжение стабилизации стабилитронов 16 и 18, последние закрываются. При этом обмотка 7

При

щагового двигателя обесточивается, размыкании ключевого элемента 12 и замыкании ключевого элемента 14, а также при

25 ключевого элемента 13 или 14 и

замыкании ключевого элемента И или 12 процессы в устройстве протекают аналогично. Конденсаторы 19 и 24 ограничивают перенапряжения, которые возникают при размыкании ключевых элементов. 30 На конкретном устройстве для управления четырехфазным шаговым двигателем с основной парной коммутацией обмоток экспериментально установлено, что для достижения поставленной цели необходимо выбрать такие стабилитроны, напряжение ста 35 билизации которых по крайней мере в два ра40

45 шается на 20%.

за больше напряжения источника постоянного тока. При этом быстродействие шагового двигателя повышается в полтора раза. Здесь под быстродействием шагового двигателя понимается максимальная скорость вращения его ротора, достигаемая путем программного разгона шагового двигателя. Кроме того, экспериментально установлено, что частота приемистости шагового двигателя при использовании предлагаемого устройства повышается на 20%.

Формула изобретенияj

Устройство для управления четырехфазным шаговым двигателем, -содержащее

источник постоянного тока, четырехканаль313871674

общие точки обмоток и разделительных введены стабилитроны, включенные последо- диодов тех же каналов, отличающееся тем, вательно-встречно по числу каналов с раз- что, с целью повышения быстродействия, рядными диодами.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах для управления четырехфазным шаговым двигателем с основной парной коммутацией обмоток. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Устройство для управления четырехфазным шаговым двигателем содержит источник постоянного тока 1, четырехканальный усилитель мощности 2 и две форсирующие цепи. Каждый канал четырехканального усилителя мощности 2 включает в себя последовательно соединенные разделительный диод 3, 4, 5, 6, обмотку 7, 8, 9, 10 шагового Г7 двигателя и ключевой элемент 11, 12, 13, 14 соответственно. Форсирующие цепи включают в себя выходы ключевых элементов 11, 12, 13, 14 и катоды разделительных диодов 3, 4, 5, 6 усилителя мощности 2, разрядные диоды 15, 17, 20, 22 стабилитроны 16, 18, 21, 23 и конденсаторы 19 и 24. Стабилитроны 16, 18, 21, 23 включены последовательно разрядным диодам 15, 17, 20, 22, но в противоположном направлении. В первой форсирующей цепи выход ключевого элемента II первого канала усилителя мощности 2 соединен через разрядный диод 15 и стабилитрон 16 с катодом разделительного диода 5 третьего канала усилителя мощности 2, а выход ключевого элемента 13 третьего канала усилителя мощности 2 соединен через разрядный диод 17 и стабилитрон 18 с катодом разделительного диода 3 первого канала усилителя мощности 2. Между катодами разделительных диодов 3 и 5 включен конденсатор 19. Аналогичные соединения и включения выполнены во второй форсирующей цепи между вторым и четвертым каналами усилителя мощности 2. Включение стабилитронов 16, 18, 21, 23, напряжение стабилизации которых по крайней мере в два раза больще напряжения источника постоянного тока, позволяет повысить быстродействие щагового двигателя. 1 ил. с (Л САЭ 00 с: