Способ управления четырехфазным шаговым двигателем с электрическим дроблением шага Советский патент 1990 года по МПК H02P8/22 

Изобретение относится к области управления электрическими машинами и может быть использовано для управления четырехфазным шаговым двигателем.

Цель изобретения - увеличение КПД шагового двигателя с насыщенной магнитной системой путем уменьшения числа одновременно включенных Лаз и изменения циклограммы их переключения.

На фиг. 1 и 2 показаны циклограмма напряжений на фазах двигателя при коэффициенте дробления К 6 и номограмма результирующего магнитного момента при К 6; на фиг. 3 и 4 - то же, соответственно, но при К 8.

Способ управления четырехфазным шаговым двигателем с электрическим дроблением шага заключается в следующем.

При выбранном коэсЫЪипиенте К дробления шага каждая Лаза четырех(Ьазно- го двигателя с насыщенной магнитной

системой в течение -т- тактов

К+1

при четных К и в течение Ј

тактов при нечетных К находится под номинальным напряжением питания U

Iл К+2

двигателя, потом в течение -s

тактов при четных К и в течение

К+1

-г- тактов при нечетных К ступенчато снижают напряжение ступенями

U -;7, затем в течение тактов, число

К-4

которых равно иъ - -г- при К, крат..& К-3

ных 4, и целой части дроби --- при

К, некратных 4, ступенчато снижают

2 U

напряжение ступенями ---, выдержик

вают фату без напряжения в течение

Н 2К тактов, если К или К+1 кратны 4, ив течение 2К-Н тактов, если К или К+1 некратны 4, затем для случаев, при которых К или К+1 кратны 4, в течение одного такта ( Ј5 О

сл ел

со

Ј

повышают напряжение на одну ступень

величиной --- (в остальных случаях, к.

когда К или К+1 некратны 4, последнюю операцию на проводят). В дальнейшем ступенчато повышают напряжение

2U

ступенями -.:- в течение тактов К.

Ч

К-4 ..

при К, кратных 4, и в течени

К тактов, равных целой части дроби -тпри К, некратных 4. После этого ступенчато повышают напряжение ступеняU

ми -RК

-я тактов при

четных К и в течение

тактечение tК-1

72

тов при нечетных К. завершается один полный цикл управления переключением фазы четырехфазного двигателя Остальные циклы аналогичны первому описанному.

В общем случае период повторения управляющих линейно-ступенчатых напряжений определяется выражением Т 4K-t, а сдвиг фаз между ними - четверть периода К Ь,где t - длительность одного такта переключения гЬаз.

Для удобства пользования способом в таблице приведены параметры Т,

ъ.

- & при значениях К 3 + 13.

i

При использовании этого способа

дробления шага геометрическое место распределения вектора результирующего момента четырехЛазного двигателя по полю получается 8-угольным (достаточно близким к круговому распределению) в отличие от изяестных способов, обеспечивающих 4-угольное распределение. Эта особенность позволяет существенно повысить плавность (равномерность) хода двигателя .

Кроме того, углы поворота вектора суммарного электромагнитного момента двигателя в зонах основных электрических положений ротора (под полюсами) получатся больше аналогичных углов между этими зонами. Это позволяет в значительной степени компенсировать нелинейности четырехАазного двигателя с насыщенной магнитной системой и тем самым существенно повысить точность отработки дробных шагов по всему полю двигателя. Благодаря созданию специального (нелинейного} закона ступенчатого поворота вектора электрического состояния двигателя (фиг.2 и 4) компенсируется уменьшение неин

5

тенсивности изменения магнитного потока в воздушном зазоре под полюсами двигателя и ротор отрабатывает практически равномерные дробные шаги.

Способ позволяет уменьшить потребление энергии, повысить КПД двигателя, поскольку в каждом такте переключения под напряжением питания находятся всего две фазы двигателя.

Формула из-обретения

Способ управления четырехфазным шаговым двигателем с электрическим дроблением шага на К частей, включающий питание фаз постоянным напряжениv

ем в течение тактов при четных К

и в течение

К+1

тактов при нечет

25

30

ных К и линейно-ступенчатое изменение управляющих напряжений на фазах, сдвинутых одна относительно друга на четверть периода, отлич а ю - щ и и с я тем, что, с целью увеличения КПД шагового двигателя с насыщенной магнитной системой путем уменьшения числа одновременно включенных фаз и изменения циклограмм из перк ключеК+2-г- тактов при четных

К+1

ния в течение

К и в течение

тактов при нечет5

0

5

0

5

ных К ступенчато снижают напряжение

U „

ступенями по -;т-, где и - напряжение к.

питания двигателя, затем в течение

К-4 тактов, число которых равно -г-

при К, кратных 4, и целой части дроК-3„.

би -т- при К, некратных 4, ступенчато снижают напряжение ступенями

2UА

-.г-, выдерживают фазу без напряжения к.

в течение 2К тактов, если К или (К+1) кратны 4, ив течение (2К+1) тактов, если К или (К+1) некратны 4, затем при К или (К+1), кратных 4, в течение одного такта повышают напряжение на

л U одну ступень величиной -л-, далее

К.

ступенчато повышают напряжение ступе2UК-4

нями -.г- в течение числа тактов -;- К4

при К, кратных 4, ив течение числа тактов, равных целой части дроби

v

-г- при К, некратных 4, после чего

ступенчато повьшают напряжение ступеUК

ними -Ј- в течение -г- тактов при

К-1

четных К и в течение тактов при нечетных К.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления четырехфазным шаговым двигателем с насыщенной магнитной системой. Цель изобретения - увеличение КПД двигателя путем уменьшения числа одновременно включенных фаз и изменения циклограмм их переключения. Способ обеспечивает восьмиугольную диаграмму изменения результирующего магнитного момента при неравномерной величине дробного шага, компенсирующей нелинейность магнитной системы. Одновременно включены две фазы. 4 ил.

Ј ЈJ2lJ

и

.

Г3 0 Г ч

иг

о щ

W

с.

№

Фие.1

и

f,

а;-

гг

V

О

3

Л.

/

фие.З