Устройство для управления @ -фазным шаговым двигателем Советский патент 1991 года по МПК H02P8/00 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться при построении силовых электроприводов на базе шагового двигателя с улучшенными энергетическими характеристиками.

Цель изобретения - снижение потерь в меди обмотки электродвигателя за счет формирования тока в виде трехступенчатой формы, переходящей в треугольную на номинальной частоте вращения.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для шестифазного варианта обмотки двигателя; на фиг.2 - 4 - эпюры сигналов в устройстве.

Устройство по фиг.1 содержит шаговый двигатель 1 с шестифазной обмоткой 2, шесть ключевых усилителей мощности, каждый из которых содержит один ключ 3 - 8 и один диод 9-14, распределитель импульсов, формирователь 16 импульсов форси- ровки, содержащий два трехвходовых элемента ИЛИ 17 и 18, два ждущих мультивибратора 19 и 20, элемент ИЛИ 21, формирователь 22 импульсов стабилизации, который содержит элемент НЕ 23, генератор 24 высокой частоты (Г), элемент И 25,

первую группу элементов И 26 - 31, вторую i группу элементов И 32 - 37, шесть четырех- С/} входовых элементов ИЛИ 38 - 43. Выходы f последних соединены с входами усилителей мощности, т.е. управляющими входами клю- Ј чей 3-8.

Первые входы элементов ИЛИ 38 - 43 соединены с выходами распределителя 15 L«w импульсов и первыми входами элементов И T J 26 - 37 обеих групп. Вторые входы элемен- тов ИЛИ 38 - 43 соединены с выходами О4 элементов И 32 - 37 второй группы. Третьи О и четвертые входы элементов ИЛИ 38 - 43 00 соединены с выходами элементов И 26 - 31 ,3 первой группы. Вторые входы элементов И 32 - 37 второй группы соединены с выходом формирователя 16импульсовфорсировки, а вторые входы элементов И 32 - 37 первой группы - с выходом формирователя 22 импульсов стабилизации, соединенного входом с выходом формирователя 16, вход которого связан с выходом распределителя 15. Формирователь импульсов форсировки содержит элементы 17 - 21. Выходы трехвходовых элементов 17 и 18 через ждущие мультивибраторы 19 и 20 соединены с входами элемента ИЛИ 21, выход которого является выходом формирователя 16. Входом формирователя 22 импульсов стабилизации является вход элемента НЕ 23, выход которого связан с входом элемента И 25, а его другой вход подключен к выходу генератора 24 высокой частоты. Выход элемента 25 является выходом формирователя 22.

Устройство на фиг.1 работает следующим образом.

На выходе распределителя Сформируется последовательность импульсов, показанная на фиг.2а. Амплитуда импульсов зависит от фазности двигателя и равна 2 л/т, а их частота определяет частоту вращения двигателя. Эти импульсы поступают на вход блока 16, на выходе которого формируются форсировочные импульсы, задающие моменты нарастания тока в обмотке двигателя 1 (фиг.2б). Ширина этих импульсов определяется настройкой ждущих мультивибраторов 19 и 20 и зависит от параметров обмотки 2.

Если частота импульсов на выходе распределителя 15 невысокая, что соответствует невысоким частотам вращения, то импульсы на выходе блоха 16 не перекрываются - именно этот случай показан на фиг.2 и 3. На время длительности формировочных импульсов происходит нарастание тока в обмотке двигателя (фиг.З). Форсировочные импульсы поступают помимо входов блоков 32 - 37 также в формирователе 22 импульсов стабилизации. В моменты отсутствия форсировочных импульсов на выходе блока 22 формируются импульсы высокой частоты (5-10 кГц) со скважностью, зависящей от параметров обмотки машины (фиг.2в). В период формирования импульсов стабилизации ток в обмотке двигателя поддерживается примерно постоянным (фиг.З). Эти импульсы поступают на входы элементов 26-31. На выходе элементов ИЛИ 38 - 43 формируются импульсы, поступающие на управляющие входы ключей 3 - 8 (фиг.2г). Логическая единица соответствует состоянию ключа Замкнуто, при этом обмотка двигателя через соответствующий ключ подключается к источнику питания. Логический ноль соответствует состоянию ключа Разомкнуто, в этом случае обмотка отключена от источника.

На фиг.З показаны эпюры тока з в фазе совмещенной обмотки 2 и взаимнее расположение сигналов управления ключами 5 и 6 во времени.

При высокой частоте импульсов на выходе распределителя 15 происходит перекрытие по времени импульсов на выходе ждущих мультивибраторов 19 и 20. На выходе элемента ИЛИ 21 присутствует постоянно логическая единица, и, следовательно, выходной сигнал формирователя 22 импульсов стабилизации равен нулю.

На фиг.З для этого случая показан сигнал управления ключом 5 и ток 3, для других

ключей сигналы управления и ток имеют аналогичный вид.

Таким образом, ток при низких частотах вращения имеет трехступенчатую форму; переходящую при номинальной частоте

вращения в квазитреугольную. А это, по сравнению с известным устройством, приводит к уменьшению потерь в меди при том же развиваемом моменте.

Формула изобретения

Устройство для управления т-фазным шаговым двигателем, содержащее распределитель импульсов, m ключевых усилителей мощности, формирователь импульсов форсировки и формирователь импульсов

стабилизации, отличающееся тем, что, с целью снижения потерь в двигателе, введены первая и вторая группы из m элементов И и m четырехвходовых элементов ИЛИ, соединенных выходами с входами соответствующих усилителей мощности, первыми входами - с выходами распределителя импульсов, входами формирователя импульсов форсировки и первыми входами элементов И обеих групп, вторыми входами с выходами элементов И второй группы, третьими и четвертыми входами - с выходами элементов И первой группы, связанных с выходами распределителя импульсов, смежными с выходами, подключенными к

первым входам элементов ИЛИ, причем вторые входы элементов И второй группы соединены с выходом формирователя импульсов форсировки, а вторые входы элементов И первой группы подключены к выходу формирователя импульсов стабилизации, соединенного входом с выходом формирователя импульсов форсировки.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в дискретном электроприводе. Цель изобретения - снижение потерь в двигателе. Устройство реализует двухступенчатую трапециевидную форму тока в обмотках при режимах коммутации с несколькими включенными обмотками, переходящую на высоких частотах в квазитреугольную Указанная форма тока снижает потери в меди обмоток двигателя. 4 ил.

Vo «M

Г

bat Uyj

miniiir

I3n

/

ЛчлЛ

M

IIHIHHII

/

Фиг.3

-ЭР