Устройство для управления четырехфазным шаговым двигателем Советский патент 1989 года по МПК H02P8/12 

Г

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления четырехфазным шаговым двигателем с парной коммутацией смежных . обмоток. Цель изобретения состоит в повышении быстродействия устройства. Устройство для управления четьфехфазным шаговым двигателем содержит источник 1 постоянного тока, четьфехканальный усилитель 2 мощности и две форсирукяцие цепи. Каждьй канал четьфехканального усилителя 2 мощности включает в себя последовательно соединенные разделительные диоды 3-6, обмотки 7-10. шагового двигателя и ключи 11-tA, Каждая форсирующая цепь включает в себя по два кодщенсатора 15, 16 и 17, 18. Обмотки 7, 9 и 8, 10 шагового двигателя несмежных каналов усилителя 2 мощности с конденсаторами 15, 16 и 17, 18 соединены по схеме уравновешенного четьфехугольного четырехполюсника. 1 ил. с S (Л

;:

05

1

11

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в дискретном электроприводе.

Цель изобретения - повышение быстродействия двигателя.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит источник 1 постоянного тока, четырехканальный усилитель 2 мощности, в каждом канале которого последовательно соединены разделительные диоды 3-6, обмотки 7-10 шагового двигателя и ключи 11-14, конденсаторы 15, 16 и 17, 18, которые соединены с обмотками 7, 9 и 8, 10 шагового двигателя несмежных каналов усилителя 2 мощности по схеме уравновешенного четырехугольного четырехполюсника. Конденсаторы 15 и 16 с обмотками 7 и 9 шагового двигателя образуют первьй четырехполюсник, а конденсаторы 17 и 18 с обмотками 8 и 10 шагового двигателя образуют второй четьфех- полюсник. Схемы обоих этих четырехполюсников являются симметричными относительно продольных осей, т.е.

осей параллельно проходящих между об- зо т.е. осуществляется форсировка передмотками 7 и 9 и обмотками 10 и 8 шагового двигателя. Четырехполюсник, схема которого симметрична относительно продольной оси, назвывается

уравновешенным. Точки соединения, на- точника 1 постоянного тока, открыпример, обмоток 7 и 9 шагового двигателя несмежных каналов усилителя 2 мощности с конденсаторами 13 и 16 образуют две пары зажимов четьфех- полюсника.

Устройство работает следующим образом.

При парной коммутации, смежных обмоток шагового двигателя одна обмотка 7 шагового двигателя отключается, другая обмотка 8 остается подключенной, третья обмотка 9 подключается и т.д.

В начапьньш момент ключи 11 и 12 замкнуты и ток протекает по обмоткам 7 и 8 шагового двигателя, а конденсаторы 16 и 18 заряжены до напряжения источника постоянного тока. Одновременно с размыканием ключа 11 замыкается следующий по циклограмме ключ 13, тем самым включая обмотку 9 шагового двигателя. Размыкание ключа 11 приводит к возникновению ЭДС самоиндукции в обмотке 7 шагового

40

45

50

55

вается разделительный диод 3 и обмотка 9 шагового двигателя далее питается от источника 1 постоянного тока.

Таким образом, при размыкании ключа 11 и замыкании ключа 13 происходит фо1эсировка заднего фронта импульса тока в обмотке 7 шагового двигателя и форсировка переднего фронта импульса тока в обмотке 9 шагового двигателя, т.е. происходит форсировка переднего и заднего фро тов импульса тока в обмотках шагового двигателя.

При размыкании ключа 12 и замыкании ключа 14, а также при размыкании ключей 13 или 14 и замыкании ключей 12 и 11 процессы в устройстве протекает аналогично. Конденсаторы 13, 16 и 17i 18 также ограничивают перенапряжения, которые возникают при размыкании ключей.

Использование устройства для уп равления четьфехфазным шаговым дни

двигателя, величина которой превьша- ет величину напряжения источника 1 постоянного тока. При этом по цепи: обмотка 7 шагового двигателя, конденсатор 16, обмотка 9 шагового двигателя, конденсатор 15, заряжается конденсатор 13 до напряжения, превышающего напряжение источника 1 -постоянного тока, что приводит к запиранию разделительного диода 3, а конденсатор 16 перезаряжается. Процесс заряда конденсатора 13 и перезаряда конденсатора 16 вызьшает быстро спадание тока в обмотке 7 шагового двигателя. После окончания процесса заряда конденсатор 13 разряжается по цепи: обмотка 9 шагового двигателя, ключ 13, источник 1 постоянного то- ка, разделительньй диод 3, конденса-

5

тор 15. Поскольку напряжение заряда на конденсаторе 13 превышает напряжение источник 1 постоянного тока, то при разряде конденсатора 13 к обмотке 9 шагового двигателя прикладывается напряжение, превьш1ающее напряжение источника 1 постоянного тока, что приводит к быстрому нарастанию тока в обмотке 9 шагового двигателя.

него фронта импульса тока в обмотке 9 шагового двигателя. Когда напряжение на конденсаторе 13 при его разряде становится меньше напряжения ис-

0

5

0

5

вается разделительный диод 3 и обмотка 9 шагового двигателя далее питается от источника 1 постоянного тока.

Таким образом, при размыкании ключа 11 и замыкании ключа 13 происходит фо1эсировка заднего фронта импульса тока в обмотке 7 шагового двигателя и форсировка переднего фронта импульса тока в обмотке 9 шагового двигателя, т.е. происходит форсировка переднего и заднего фронтов импульса тока в обмотках шагового двигателя.

При размыкании ключа 12 и замыкании ключа 14, а также при размыкании ключей 13 или 14 и замыкании ключей 12 и 11 процессы в устройстве протекает аналогично. Конденсаторы 13, 16 и 17i 18 также ограничивают перенапряжения, которые возникают при размыкании ключей.

Использование устройства для управления четьфехфазным шаговым днигателем с парной коммутацией смежных обмоток обеспечивает форсировку как переднего, так и заднего фронтов импульса тока в обмотке шагового двигателя, что приводит к повьппению быстродействия шагового двигателя. Экспериментально и теоретически показано, что использование устройства позволяет на 20% поднять частоту приемистости и в два раза увеличить максимальную рабочую частоту.

Фор м у ла изобретения

Устройство для управления четы- рехфазным шаговым двигателем с пар

ной коммутацией смежных обмоток, содержащее источник постоянного тока, четырехканальный усилитель мощности, каждьй канал которого содержит разделительный диод и ключ, соединенные с разными полюсами источника питания, а также два конденсатора, соединякхцие выводы разделительных диодов несмежгалс каналов, отличающееся тем, что:, с цепью повышения быстродействия двигателя, в усилитель мощности вве- дены два дополнительных конденсатора, соединяющие выводы ключей не смежных каналов.