Устройство для управления четырехфазным шаговым двигателем с дроблением шага Советский патент 1991 года по МПК H02P8/22 

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в системах автоматизированного электропривода с шаговыми двигателями с ненасыщенной магнитной системой.

Цель изобретения состоит в упрощении устройства и уменьшении потребления энергии.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для случая, когда коэффициент дробления шага равен К Зп, где п 2,4,6,... (четное число); на фиг. 2 - то же, когда п 1,3,5... (нечетное число).

Устройство содержит источник 1 питания двигателя, четыре стабилизатора тока 2.1-2.4, коммутирующие фазные обмотки двигателя 3.1-3.4, первую 4, вторую 5, третью 6 и четвертую 7 группы ключей, по два ключа в каждой группе, объединенных в группах и подключенных к входам соответствующих стабилизаторов тока 2, первый

реверсивный распределитель импульсов 8, выходы которого соединен соответственно с управляющими входами определенных ключей первой, второй, третьей и четвертой групп, пятую 9 и шестую 10 группы ключей по Зп ключей в каждой группе, объединенных выходами в группах и подключенных соответственно к сигнальным входам первых и вторых ключей первой, второй, третьей и четвертой групп, резисторный де- .литель напряжения 11, подключенный к источнику опорного напряжения 12 (выходы делителя 11 подключены к сигнальным входам определенных ключей пятой 9 и шестой 10 групп) и второй реверсивный распределитель импульсов 13. выходные каналы которого соединены соответственно с управляющими входами ключей пятой 9 и шестой 10 групп, а выходы заема и переноса - с входами тактирования первого реверсивного распределителя импульсов 8.

с/

с

Os

VI v| 00 4 со

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии устройства включены первые выходные каналы первого 8 и второго 13 реверсивных распределителей импульсов. В соответствии с этим в открытом состоянии находятся определенные ключи всех шести групп, управляющие входы которых подключены к первым выходам распределителей 8 и 13. При этом соответ- ствующие уровни напряжений делителя 11 передаются через открытые ключи к входам стабилизаторов тока 2, что приводит к установлению номинального тока н в первой фазе и нулевых токов в третьей и четвертой фазах. Во второй фазе при четных п также устанавливается нулевой ток, а при нечетных п - ток величиной 1/12.

Тактовые импульсы с рабочей частотой f поступают от внешнего задающего генера- тора на один из входов В (условное движение Вперед) или Н (условное движение Назад) второго реверсивного распределителя импульсов 13, вследствие чего поочередно выбираются его выходные каналы и открываются соответствующие ключи пятой и шестой групп. В результате этого через открытые ключи к входам стабилизаторов 2 поступают ступенчато-нараста- ющие и ступенчато-спадающие напряжения. В первой четверти цикла управления двигателем отрабатываются Зп-1 дробных шагов величиной

ЯДР а /Зп

где а-основной (конструктивный) шаг двигателя, а п 1,2,3...

При режиме движения Вперед после включения последнего Зп-го выходного ка- нала распределителя 13 в следующем такте поступления вводного импульса на его выходе снова включается первый канал, а на выходе переноса формируется импульс, который, поступая на вход распределителя 8, приводит к включению его второго выходного канала и подключенных к нему выходных ключей. По поступлении тактовых импульсов на вход распределителя 13 поочередно включаются его последующие выходные ка- налы и формируется вторая четверть цикла управления двигателем.

Последующие третья и четвертая четверти цикла управления аналогичны описанным первым двум четвертям цикла. Отличие заключается лишь в том, что включаются третий и четвертый выходы распределителя 8 и соответствующие выходные ключи.

0 5

0 5 0

5

0 5 0

5

По завершении полного цикла управления вся система устанавливается в нулевое исходное состояние.

Для обеспечения обратного направления вращения двигателя тактирующие импульсы подаются на другой вход распределителя ТЗ.

Таким образом, устройство обеспечивает равномерное дробление шага и равномерное распределение момента по полю шагового двигателя с ненасыщенной магнитной системой, но значительно проще по сравнению с прототипом и потребляет меньше энергии от источника питания двигателя.

Формула изобретения

Устройство для управления четырех- фазным шаговым двигателем с дроблением шага в Зп раз, содержащее источник питания двигателя, четыре стабилизатора для коммутации фазных токов двигателя, четыре группы выходных ключей по два ключа в каждой группе, объединенных выходами в группах и подключенных к входам соответствующих стабилизаторов тока, первый реверсивный распределитель импульсов, пятую и шестую группы промежуточных ключей с Зп ключами в каждой группе с объединенными выходами, второй реверсивный распределитель импульсов, с первого по Зп-й выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих промежуточных ключей пятой и шестой групп, его выходы переноса и заема соединены с входами тактирования первого реверсивного распределителя импульсов, входы - с входными шинами тактирования устройства, и резисторный делитель напряжения, подключенный к источнику опорного напряжения, отличающееся тем, что, с целью упрощения и уменьшения потребления энергии, первый выход первого реверсивного распределителя импульсов соединен с управляющими входами первого ключа первой группы и второго ключа второй группы выходных ключей, второй выход - с управляющими входами первого ключа второй группы и второго ключа третьей группы, третий выход - с управляющими входами первого ключа третьей группы и второго ключа четвертой группы, четвертый выход - с управляющими входами второго ключа первой группы и первого ключа четвертой группы, выход ключей пятой группы соединен с сигнальными входами первых ключей всех групп выходных ключей, выход ключей шестой группы соединен с сигнальными входами вторых ключей всех групп выходных ключей, при четных п нулевой, второй, четвертый(Зп-2)-й, Зп-й выходы

о /т 11/ Зп+З , ,3n + 1 ,

Зп-го. (Зп-1)-го ( -2- К° (-V Vго

ключей пятой группы и одновременно с сигнальными входами 1-го, 2-го,.., -п--го

Зп + 1

)-го ключей шестой группы, его

делителя напряжения соединены соответственно с сигнальными входами Зп-го, (. ( ( - + 2)-го, ( ч- 1)-го

ключей пятой группы и одновременно с сигнальными входами 1-го, 2-го, 3-го -го.

ЈО

( 1)-го ключей шестой группы, его (Зп+1)- (Зп+1)-й. (Зп+2)-й(4п-2)-й, (4п-1)-й выходы

соединены соответственно с сигнальными

и, (Зп+2)-й (4п-1)-й выходы соединены/Зп-1, , Зп-3, , п+5.

gn IQ входами(-п-К°-(-2-)го(7 ЬгоЗпп П+Эч

го, (-у- - 1}-го( 2 + 2)-го, ключей пятой

соответственно с сигнальными входами -

/ n-t-л

( -nr-j-ro ключей пятой группы и одновреЗп+3

группы и одновременно с сигнальными входами ( +2)-го,( + 3)-го,... -го ключей шестой группы, сигнальные входы с первого по ( у +1)-й ключей пятой группы и с ( . +

1)-го по Зп-й ключей шестой группы соеди- нены с источником опорного напряжения, а

при нечетных п первый, третий(Зп-2)-й,

Зп-й выходы делителя напряжения соединены соответственно с сигнальными входами

о /т 11/ Зп+З , ,3n + 1 ,

Зп-го. (Зп-1)-го ( -2- К° (-V Vго

ключей пятой группы и одновременно с сигнальными входами 1-го, 2-го,.., -п--го

Зп + 1

)-го ключей шестой группы, его

П+Эч

/ n-t-л

( -nr-j-ro ключей пятой группы и одновременно с сигнальными входами (

Зп+3

)-го,

, Зп+5,,5п-3, ,5п-1 ,

{ -W-)-ro(-W-)-го. ( п )-го ключей шестой группы, сигнальные входы с первого по ( -TJ-)-й ключей пятой группы

и с (

5п + 1

)-го по Зп-й ключей шестой группы соединены с источником опорного напряжения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматизированного электропривода с шаговыми двигателями с ненасыщенной магнитной системой. Цель изобретения - упрощение и уменьшение потребления энергии. Устройство содержит источник 1 питания двигателя, четыре стабилизатора тока 2, четыре группы выходных ключей 4-7 по два ключа в каждой группе, первый 8 и второй 13 реверсивные распределители импульсов, пятую 9 и шестую 10 группы промежуточных ключей с 3 п ключами в каждой группе, резисторный делитель 11 напряжения и источник 12 опорного напряжения. Реализуется режим дробления шага с одновременным питанием двух смежных фазных обмоток 3. 2 ил.