Устройство для управления реверсивным шаговым электродвигателем Советский патент 1980 года по МПК H02P8/20 

1

Изобретение относится к электроприводу и может быть использовано в системах автоматического регулирования с шаговыми двигателями, в частности для стабилизации их скорости.5

Известно устройство для управления шаговым электродвигателем, обеспечивающее его работу в режиме бесконтактного двигателя постоянного тока и стабилизацию скорости по сигналам импульсного ю датчика 1.

Однако в таком устройстве переключепие обмоток шагового двигателя производится при повороте вала на определенный шаг, что приводит к заметным колебаниям элек- js тромагнитного момента и вызывает значительную детонацию скорости. Кроме того, из-за релейного режима поддержания заданной скорости предъявляются повышепные требования к точности импульсного 20 датчика положения и элементу измерения скорости, а также возникает необходимость в форсировании переходных электромагнитных процессов двигателя для достижения малых детонаций скорости.25

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для управления реверсивным шаговым электродвигателем с установленным на валу через передаточный механизм импульсным датчи- 30

ком положения, снабженным блоком выделения направления движения, соединенным с блоком управления двигателем и регуляторами напряження на фазах двигателя, связанными с задатчиком скорости через нелинейные преобразователн код -аналог и реверсивный распределитель импульсов с синхронизатором и элементами запрета

2.

Однако в этом устройстве также имеют место существенные колебания скорости при ее поддержании, обусловленные работой системы стабилизации в релейном режиме.

Целью изобретения является уменьшение детонации скорости при ее стабилизации.

Цель достигается тем, что в устройство введены узел формирования командных сигналов, вычитатель частот, два двухвходовых элемента ИЛИ и два двухвходовых элемента И, одни входы которых соединены с выходом задатчика скорости, второй вход первого элемента И - с одним выходом узла формирования командных сигналов, второй вход второго элемента И - с другим выходом того же узла, первый вход одного элемента ИЛИ связан с выходом первого элемента И, а второй вход - с одним выходом схемы выделения нанравлеиия движения, первый вход другого элемента ИЛИ

соединен с выходом второго элемента И, а второй вход - с другим выходом схемы выделения направления двн/кения, нрнчем выходы элементов ИЛИ нодсоединены к входам вычитателя частот, выходы которого связаны с входами синхронизатора.

Такое устройство нозволяет обеспечить астатическую стабилизацию скорости шагового двигателя с цифровым интегрнрованием, осуществляемым основными элементами устройства.

На чертеже приведена структурная схема устройства применительно к четырехфазному шаговому двигателю.

Устройство содержит узел .формнровання командных сигналов 1, синхронизатор 2, элементы запрета 3 и 4, реверсивный распределитель импульсов 5, выходы которого подключены к блоку управлеиия и шаговому двигателю 6, связанному своим валом через передаточный механизм 7 с импульсным датчиком полол ения 8, сиабженным блоком выделения направления движения 9, связанным своими выходами с входами синхронизатора 2. Выходы распределителя 5 связаны также с входами регуляторов напряжения 10 и 11 через преобразователи код - аналог 12 и 13. В входам сннхроиизатора 2 подключеиы также выходы вычитателя частот 14, входы которого связаны с выходами элементов ИЛИ 15 н 16. К одному входу элемента ИЛИ 15 подключен выход элемента И 17, а ко второму - выход И блока выделения направления двил еиия 9. К одному входу элемента ИЛИ 16 подключен выход элемента И 18, а ко второму- выход В блока 9. Одни входы элементов 17 и 18 связаны с выходом генератора задающей частоты 19, а другие - с выходами В и Н узла формирования командных сигналов 1.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ио сигналу узла формирования команд 1 элементы запрета 3 н 4 не пропускают импульсы от блока выделения направления двнжения 9 на входы реверсивного распределителя импульсов 5. При этом распределитель импульсов через блок унравления устанавливает некоторую комбинацию включенных фаз шагового двигателя, а иреобразователи код- аналог 12 и 13 вырабатывают на входах регуляторов напряжения 10 и И уставки, величина которых определяется состоянием распределителя 5. Регуляторы напрял ения устанавливают на включенных фазах двигателя постоянные напряжения (токи) и ротор фиксируется в иолоЛСеиии, оиределяемом комбииацней включенных фаз и величинами напряжений (токов) на этих фазах. Онисанное состояние снстемы не изменится при сиятии сигнала запрета с элементов 3 и 4 и отсутствии сигналов В и Н на выходах узла 1, поскольку ротор шагового двигателя неподвнжен и импульсы от датчика не поступают. Выходы блока ыделення направлення двнжения 9 соединены с входом реверсивного раснределнтеля 5 таким образом, чтобы ири неремещении ротора двигателя под действием внешннх нрнчин в ту илн иную сторону импульсы от датчика вызывали бы такое же пространственное неремещенне вектора магннтного поля статора двигателя, обусловленное изменением состояния распределителя имиульсов 5. При этом электромагнитный момент, развиваемый двнгателем, будет равен нулю.

В случае иоявления потенцнального

сигнала на выходе В узла 1 разрешается ирохождение имиульсов задающей частоты /3 от генератора 19 через элемент И 17 и через элемеит ИЛИ 15 на один из входов вычитателя частот 14. Так как вначале ротор двигателя неиодвижеи, то на выходе вычитателя частот, связанном с входом В синхронизатора 2, иоявятся импульсы с частотой /3- На вход В расиределителя пройдет, по крайней мере, один импульс. При

этом вектор магнитного ноля статора сместится в положение, вызывающее движеиие ротора в иаправленни вперед. Импульсы от датчика положения 8, пройдя через блок 9, появятся на его выходе В и ноступят через сиихроинзатор 2 на вход В распределителя 5, обесиечивая перемещение вектора ноля статора и соответствеино ротора двигателя. Вследствие того, что разность частот /з-/ос (где /ос - частота

вращения ротора) с ростом скорости двигателя уменьшается и ири достижеиии заданной величины стаиовится равной нулю, на вход В распределителя 5 за время разгоиа пройдет только ограничеииое число импульсов с выхода вычитателя частот 14. Момент, развиваемый двнгателем, пропорциоиален этому числу импульсов. Он будет превышат ь момент нагрузкн на валу двигателя; скорость превысит заданную и па выходе

вычнтателя частот, соедииениом с входом Н сиихроинзатора 2, появятся импульсы с частотой /00-/3 и момент двигателя уменьшится, так как величина рассогласования между нолем статора и ротором двигателя

также умеиьшится. Скорость двигателя будет снижаться. После окончания переходиого процесса пуска ротор двигателя будет перемещаться со скоростью, определяемой задапной частотой.

Формула изобретения

Устройство для управления реверсивным шаговым электродвигателем с устаиовлеииым на валу через передаточпый механизм

нмиульсным датчиком ноложения, снабженным блоком выделення направления движения, соедииеииым с блоком управлеиия двнгателем и регуляторами напрял ення на фазах двигателя, связанными с задатчиком

скорости через нелинейные преобразователи

код-аналог и реверсивный распределитель импульсов с синхронизатором и элементами запрета, отличающееся тем, что, с целью уменьшения детонаций скорости при ее стабилизации, введены узел формирования командных сигналов, вычитатель частот, два двухвходовых элемента ИЛИ и два двухвходовых элемента И, одни входы которых соедииены с выходом задатчика скорости, второй вход первого элемента И - с одним выходом узла формирования командных сигналов, второй вход второго элемента И - с другим выходом того же узла, первый вход одного элемента ИЛИ связан с выходом первого элемента И, а второй вход - с одним выходом блока выделення направления движения, первый вход другого элемента ИЛИ соедннен с выходом второго элемента И,

а второй вход - с другнм выходом блока выделенпя направлеппя движения, причем выходы элементов ИЛИ подсоединены к входам вычитателя частот, выходы которого связаны с входамп синхронизатора.

Источиикп ниформации,

принятые во виимание ири экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 502470, кл. И 02Р 7/60, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 556542, кл. И 02 К 29/02, 1974.