Усилитель мощности для управления шаговым двигателем Советский патент 1991 года по МПК H02P8/00 

гт- 3 I I. 4 И

ь±±ш

мые основными ключами 3 и 4 и ключом 5 форсировки от источников высокого и низкого уровня, разделенных диодом 6. Ключ форсировки 5 управляется узлом 7, состоящим из компаратора 8, на входах которого сравниваются сигналы датчика 9 тока и за- датчика 10 тока. Узел 7 обеспечивает режим импульсной стабилизации тока фазы за счет

обратной связи с помощью резистора 11с выхода ключа 5 форсировки на вход компаратора 8. Объединение в каждом канале двух магнитно-связанных фаз позволяет сократить аппаратурные затраты,, повышение среднего значения тока фазы в режиме импульсной стабилизации увеличивает диапазон частот шагового двигателя. 1 з п ф-лы, 1 ил

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в шаговых электроприводах периферийных устройств вычислительной техники, станков с программным управлением и промышленных роботов. Цель изобретения состоит в расширении эксплуатационных возможностей усилителя путем использования его для двигателя с магнитно-связанными фазами. Усилитель содержит каналы по числу пар фаз, каждый из которых включает две магнитно- связанные фазы 1 и 2 двигателя, управляе

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в дискретном электроприводе с двигателем, имеющим магнитно-связанные фазы.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей путем использования для двигателей с магнитно-связанными фазами, а также повышение быстродействия.

На чертеже приведена функциональная схема усилителя мощности.

Усилитель содержит каналы, каждый из которых связан с двумя магнитно-связанными фазами 1 и 2 двигателя и включает в себя основные ключи 3 и 4, ключ 5 формировки, разделительный диод б и узел 7 управления ключом форсировки (УКФ).

Последний может быть выполнен с использованием различных физических принципов, например управление может осуществляться в функции времени, частоты, уровня тока.

В дальнейшем рассмотрение усилителя проводится для случая управления ключом форсировки в функции тока фазы.

Узел УКФ в этом случае выполнен на компараторе 8. В него также входят датчик 9 тока, задатчик 10 тока и имеется обратная связь на резисторе 11.

Фазы 1 и 2 соединены с основными ключами 3 и 4 соответственно а вторыми выводами - между собой, с ключом 5 форсировки и через диод 6 - с шиной источника низкого уровня UL Ключи 3 и 4 вторыми выводами соединены между собой и через датчик 9 тока - с общей точкой усилителя. Выход датчика 9 тока подключен к первому входу компаратора 8. К второму входу компаратора 8 подключены задатчик 10 тока и резистор Т1, осуществляющий обратную связь с выхода ключа 5 форсировки.

ледующим обра

Усилитель работает следующим образом.

В зависимости от способа коммутации фаз в исходном состоянии часть фаз двигателя находится под током и шаг двигателя осуществляется за счет переключения тока из фазы 1 в фазу 2 (или наоборот) или отключения фазы, находившейся в исходном состоянии под током.

Предположим, что под током находится фаза 2 1-го канала, а шаг осуществляется переключением тока из фазы 2 в фазу 1. В исходном состоянии в фазе 2 протекает ток удержания от источника низкого уровня Ui к общей точке усилителя по цепи 6-2-4-9.

В дальнейшем работа усилителя осуществляется в одном из двух режимов, задаваемых уровнем на выходе задатчика 10 тока. При необходимости вращения двигателя с высокой частотой, т.е. с обеспечением форсировки, уставка на выходе задатчика 10 тока устанавливается на высоком уровне, в диапазоне низких частот, когда форсировка не требуется - на нулевом уровне. Это может быть осуществлено изменением уровня опорного напряжения 1)з или любым другим известным способом.

Сначала рассматривается режим работы с форсировкой.

В этом режиме уставка задатчика 10 тока равна или несколько меньше тока удержания, поэтому компаратор 8 находится в состоянии, обеспечивающем закрытое состояние ключа 5 форсировки.

При совершении шага сигнал FI принимает значение Лог.Г, a FI - Лог.0, ключ 4 закрывается, ключ 3 открывается и направление магнитного потока, сцепленного с фазами 1 и 2, начинает изменяться на противоположное. Первоначально происходит рекуперация энергии электромагнитного поля, ток протекает во встречном направлении - от общей точки усилителя к источнику высокого уровня Ua по цепи 9 - 3 - 1-5. Одновременно с переключением ключей 3 и 4 узел 7 открывает ключ 5 форсировки, так как сигнал датчика 9 тока скачком

изменяется и становится менее уровня за- датчика 10 тока, что вызывает переключение компаратора 8. Открывание ключа 5 увеличивает уровень задатчика 10 тока за счет обратной связи через резистор 11

По окончании рекуперации ток фазы 1 меняет знак и начинается его форсированное нарастание. Схема обеспечивает использование одной и той же цепи из элементов 9-3-1-5 как для тока рекуперации, так и для рабочего тока фазы.

Ключ 5 форсировки открыт, пока не достигнут уровень тока, установленный задат- чиком 10 тока. При достижении его ключ 5 закрывается. Фаза 1 отключается от источника высокого уровня Da и подключается через разделительный диод б к источнику низкого уровня Ui, при этом ввиду изменения тока через резистор уставка задатчика 10 тока уменьшается Под действием ЭДС вращения ток фазы 1 начинает уменьшаться и в момент, когда он достигает уровня задатчика 10 тока, компаратор 8 переключается и снова вкяючает ключ 5.

Фаза 1 снова попадает под действие напряжения форсировки.

Далее процесс повторяется, обеспечивая при совершении шага импульсную стабилизацию тока фазы, при этом за счет форсированного нарастания тока повышается среднее значение тока фазы м, тем самым, быстродействие двигателя.

В процессе отработки шага ЭДС вращения меняет знак и при очередном закрывании ключа 5 спадание тока уже не происходит. Процесс импульсной стабилизации прекращается и завершение шага сопровождается нарастанием тока в фазе 1 под воздействием источника Ui и ЭДС вращения.

При очередном перехлючении сигналы управления принимают значения FI - Лог.О, FI - Лог.Г, фаза 1 выключается, а в фазе 2 начинается процесс рекуперации, а затем форсированного нарастания тока. При этом вследствие противофазного характера работы обмоток 1 и 2, указанные процессы обеспечиваются с помощью тех

же элементов - ключа форсировки 5 и узла 7 УКФ. Процессы в фазе 2 протекают аналогично описанным для фазы 1.

При работе в области низких частот, т.е. когда форсировка тока фазы не требуется, уставка задатчика 10 тока равна нулю, что обеспечивает состояние компаратора 8, при котором ключ 5 форсировки закрыт независимо от уровня тока фазы. Ток в фазе протекает от источника низкого уровня Ui, например, по цепи 6-1 - 3 - 9 и имеет гладкую форму, что уменьшает колебания скорости. Рекуперация при отключении одной из фаз осуществляется на источник высокого уровня U2 через включаемую фазу, например, по цепи 9-4-2-5,

Формула изобретения

шиной через датчик тока, ключ форсировки, соединяющий общую точку фаз с выводом источника питаниями узел управления ключом форсировки, соединенный выходом с ключом форсировки, отличающийся

тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем использования для двигателей с магнитно-связанными фазами каждой пары, все ключи выполнены в виде встречно-параллельно соединенных

диода и транзистора, и дополнительно введен диод, соединяющий общую точку фаз с выводом низкого напряжения источника питания.

точкой фаз, а выход - с управляющим входом ключа форсировки.