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

(21)4097692/24-07

(22) 25.07.86

(46) 07 Л .88.БЮЛ. №

(71)Киевский научно-исследовательский и конструкторский институт периферийного оборудования

(72)Е.В.Бабенко, З.Ш.Глухой и С.М.Голик

(53) 621.313,525 (088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР

№ 1286057, кл. Н 02 Р 8/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 862345, кл. Н 02 Р 8/00, 1981.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНШ МНОГОФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления шаговым двигателем с форсированным возбуждением обмоток. Цель изобретения - упрощение устройства. Изобретение позволяет уменьшить количество силовых элементов, необходиьп 1х для форсировки токов в I обмотках двигателя, путем использования общего форсирующего ключа и

разделительного диода для обмоток, которые не бывают включены одновременно и не имеют совпадения моменто коммутации. Первые зажимы обмоток I - 6 двигателя в устройстве соединены через основные ключи 7 с общей шиной источника питания,- а через разрядные диоды 11 - с источником форсирующего напряжения, в качестве которого используется конденсатор 10, Обмотки 1-6 образуют три группы в каждой из которых Вторые зажимы обмоток 1-4,2-5,3-6 соединены через форсируюнщй ключ 9 с конденсатором 10, а через разделительньй диод 8 -

с источником питания. Для форсировки нарастания тока во включаемой обмотке открываются соответствующие ключи 7 и 9, при этом энергия, накоплен- ная конденсатором 10 в предыдущем такте коммутации, используется для увеличения скорости нарастания тока в обмотке. Ключ 9 остается в открытом состоянии не более одного такта коммутации, после чего закрьшается. Для форсировки спада тока в отключаемой обмотке закрьшается соответствующий ключ 7, при этом энергия, накопленная обмоткой, передается конденсатору 10 через разрядный диод II. 3 ил.

.1

Изобретение относится к электротех- нике, а именно к управлению многофазными шаговыми двигателями, и может использоваться, в станках с числовым программным управлением, координатографах,, алфавитно-цифровых печа- тающих устройствах и других системах, имеющих шаговый электропривод.

Цель изобретения - упрощение устройства для управления многофазным шаговьм двигателем.

На,фиг.1 приведена схема устройства применительно к шестифазному шаговому двигателю; на фиг.2 - временные диаграммы при симметричной коммутации фаз; на фиг.З - то же-, при несиммет- коммутации фаз..

Фазы (обмотки -6 двигателя соединяются основными ключами 7 с общей щнной, в соответствии с заданным законом коммутации (порядок включения фаз 1-2, 2-3,...,6-1,1-2 и т.д. для сим метричной коммутации и 1-2,1-2-3, . 2-3,...,6-1,6-1-2,1-2 и т.д. для несимметричной коммутации) фазы двигателя, по которым токи не протекают t. одновременно, объединяются в группы, в каждой группе общая точка фаз соединяется через разделительный диод 8 с источником постоянного тока Uf,, а через форсирующий ключ 9 - с выводом конденсатора 10. Этот же вывод конденсатора 10 связан через разрядные диоды 11 с фазами 1-6. Второй вьшод конденсатора 10

подключен к общей шине.. Ключи 7 и 9 .могут быть -реализованы с использованием известных силовых транзисторов, причем ключи 7-могут представ- 5 лять собой как релейные элементы, так и стабилизаторы тока, ограничивающие токи через фазы на заданном уровне.

Устройство работает следующим образом.

0 Ключи 7 коммутируются в последовательности, обусловленной заданным за- коном коммутации. Ключи 9 предназна- , чены для подачи форсирующего напряжения на включаемую фазу и включаются

одновременно с включением какого-либо ключа своей группы, а выключаются через один такт у т.е. в момент следующей коммутации фаз.

Предполагают, что в рассматривае0 мый момент времени фаза 1 отключается путем запирания соответствующего ключа 7, а фаза 3 включается путем отпирания соответствующего ключа 7 и ключа 9, т.е. происходит переход .от состояния,когда включены фазы 1-2, к состоянию, когда включены фазы 2-3. Прн этом ток 1,(фиг.2), протекавший в фазе I, течет по цепи: фаза 1, диод 11,конденсатор 10,источник пос тоянного тока U,, диод 8 и фаза 1 , обеспечивая заряд конденсатора 10, напряжение на котором изменяется в соответствии с диаграммой ис(фиг.2). Одновременно начинает течь ток i

5 (фиг.2) через включаемую фазу 3 по

31436266

цепи: конденсатор 10, ключ 9, фаза 3,

люч 7 и конденсатор 10. Такое направление протекания тска сохраняется до тех пор, пока напряжение на кон- денсаторе 10 превьпиает напряжение источника постоянного тока U. В это ; время энергия, накопленная в индуктивности фазы 1, используется для форси-( ровки тока в фазе 3, конденсатор 10 Q при этом выполняет функцию буфера, ограничивающего амплитуду напряжения на фазах. После того, как напряжение на конденсаторе 10 станет равным-напряжению источника постоянного тока Uj, ток через фазу 3 протекает от источника постоянного тока Uf, по цепи: диод 8, фаза 3 и ключ 7.

Таким образом, объединение фаз двигателя в группы в соответствии с заданным законом коммутации позволя-. ет уменьшить число форсирующих ключей и разделительных диодов до числа групп, что снижает стоимость, массу и габариты устройства.

Формула изобретения

15

При несимметричной коммутации фаз 20 устройство работ.ает аналогично, с той разницей, что процессы спада тока в выключаемой фазе, например, в фазе 1, и нарастания тока во включаемой фазе, например в фазе 4, разносятся во времени на один такт. В это время энер гия, отдаваемая выключаемой фазой, хранится в конденсаторе 10 и используется затем для форсировки нарастания тока во включаемой фазе в следующем такте. Диаграммы тока i, в фазе 1, тока 12 в фазе 4 и напряжения U на конденсаторе 10 для случая несимметричной коммутации фаз приведены на фиг.3.

Устройство для управления многофазным шаговым двигателем, содержащее источник постоянного тока,один полюс которого соединен с общей шиной, основные ключи, соединяющие первые вьгооды фаз двигателя с общей шиной, разрядные диоды, соединяющие общие точки фаз и основных ключей с первым вьшодом конденсатора, соединенного другим вьшодом с общей шиной, форсирующие ключи, соединяющие первый вьшод конденсатора с вторыми вьшодами фаз, и разделительные

25 диоды, соединяющие фазы с источником постоянного тока, отличающееся- тем, что, с целью упрощения устройства фазы двигателя, по которым токи в соответствии с заданнь законом коммутации не протекают одновременно, объединены в группы соединением своих вторых вьшодов, причем к вторым вьшодам фаз каждой группы подключен один форсирующий ключ и ,

2g один разделительный диод.

Нонера Включенных о мотвя

30

УЧ

/-f

2-1

J-

/V

Л

Таким образом, объединение фаз двигателя в группы в соответствии с заданным законом коммутации позволя-. ет уменьшить число форсирующих ключей и разделительных диодов до числа групп, что снижает стоимость, массу и габариты устройства.

Формула изобретения

Q

15

20

25

30

юче

УЧ

5-6

6-1

i-l

2-3

/L/l.

ем

u

S вч

I

«4

I

«S

I

«o

4S

J

:s

VCk

«4f

fn

Ьь

M

«se

«SJ

«N«

S -.i.

4s

чд

L:

fn

ечг