Устройство для управления двухпакетным шаговым электродвигателем

Устройство для управления двухпакетным шаговым электродвигателем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

0 П И С А Н И Е (ц752728

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.03.77 (21) 2462207/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (51) М. Кл.а

Н 02Р 8/00

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.313.13-133.3: 62-83 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. П. Копылов, Б. А. Ивоботенко, Г. А. Мелкумов, В. Г. Доброслов, А. А. Булаев и А. А. Барабаншиков

Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХПАКЕТНЫМ

ШАГОВЫМ ЭЛ ЕКТРОДВ И ГАТЕЛ ЕМ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления электрическими машинами.

Известно устройство для управления двухпакетным шаговым электродвигателем, содержащее распределитель импульсов и усилитель мощности (1).

Наиболее близким по технической сущности является устройство для управления двухпакетным шаговым электродвигателем, содержащее подключенные выходами к обмоткам двигателя два усилителя мощности, соединенные входами с выходами распределителя импульсов (2).

Известные устройства не позволяют обеспечить быстрое подавление колебаний ротора электродвигателя после отработки заданного перемещения, что снижает быстродействие и точностные показатели привода с шаговыми двигателями.

Указанные колебания ротора шагового двигателя обусловлены избыточной энергией, вводимой в двигатель с целью получения максимального быстродействия, Амплитуда и время затухания этих колебаний возрастают с увеличением частоты команд, степени форсирования электромагнитных процессов и с уменьшением нагрузки.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности отработки заданного перемещения двухпакетным шаговым двигателем.

Цель достигается тем, что в устройство для управления двухпакетным шаговым

5 электродвигателем, содержащее подключенные выходамп к обмоткам двигателя два усилителя мощности, соединенные входами с выходами распределителя импульсов, введены блок выделения и преобразования

I0 ЭДС и блок переключений, включенный между выходами распределителя и входами одного из усилителей мощности и связанный своими потенциальными входами с выходами второго усилителя мощности через

I5 блок выделения и преобразования ЭДС.

Такое выполнение устройства обеспечивает эффективное демпфирование колебаний ротора шагового электродвигателя после отработки серии импульсов, что повы20 шает быстродействие и точность отработки перемещения.

На фиг. 1 показана структурная блоксхема предлагаемого устройства; на фиг.

2 — функциональная блок-схема блока переключений применительно к двухпакетному шаговому двигателю, имеющему четыре фазы в каждом пакете; на фиг. За, б, в и r — векторные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства при различных

З0 комбинациях включенных фаз.

752728

65

Устройство для управления (см. фиг. 1) содержит распределитель 1 импульсов, усилители 2 и 3 мощности, двухпакетный (пакеты 4 ti 5) шаговый электродвигатель 6, блок 7 выделения и преобразования ЭДС, блок 8 переключений с шиной 9 управления.

Блок переключений (см. фиг. 2) содержит четыре логических элемента И 10, четыре логических элемента ИЛИ 11, четыре пнвертора 12 и четыре логических элемента И 13.

Устройство работает следующим образом.

Во время отработки программного перемещения на шину 9 блока 8 переключений (см. фиг. 1) подается логический «О», например, от задатчика программы движения, который запирает логические элементы И

10. На выходе элемента И 10 также имеется логический «О», который не оказывает логического воздействия на элемент ИЛИ

11 и, одновременно преобразуясь в инверторе 12 в логическую «1», разрешает прохождение команд от распределителя импульсов через элемент И 13. Таким образом, во время отработки программы сигналы от блока 7 не поступают на обмотки пакета 5 двигателя, которые коммутируются только импульсами от распределителя импульсов по цепи: выход распределителя

1 — элемент ИЛИ 11 — элемент И 13— вход усилителя 3 мощности.

После окончания программного перемещения блок 8 переключений обеспечивает возможность управления обмотками пакета

5 шагового двигателя от блока 7 выделеtitty и преобразования ЭДС. На вход блока

7 поступает напряжение с ортогональных обмоток 1 и II пакета 4 (см. фиг. 3, а), переменная составляющая которого представляет собой ЭДС вращения.

Физическая основа работы предлагаемого устройства состоит в том, что ЭДС обмоток 1 и II — Е1 и Еп несут в себе информацию о положении и скорости ротора:

dq d Ю dy

Š— ш.

dt d8 dt сЯ где а —; q>— потокосцепление обмотки; Π— положение ротора. Учитывая, что электромагнитный

dg момент M i. —, можно при постояннои

de скорости вращения и установившихся токах в обмотках (ж=сопй, i=const) считать, что Е (t) =М(О), т. е. ЭДС обеспечивает информацию о моменте. После отработки программы устойчивое положение, где должен зафиксироваться привод, определяется точкой устойчивого равновесия на характеристике М (О). Момент, действующий на ротор, зависит при этом только от положения, что приводит к затухающим

4 колебаниям относительно устойчивой точки с начальной амплитудой j8 (л.

Эффект демпфирования обеспечивается, если электромагнитный момент поставлен в зависимость от положения и направления вращения, Это достигается тем, что включенные обмотки пакета 4 остаются под током, а обмотки пакета 5 (Г, 1Г, III, IV ) переключаются полным напряжением источника. При этом момент действует всегда против направления вращения, если переключение обмоток пакета 5 осуществляется по сигналам ЭДС в некоммутируемых измерительных обмотках 1 и II. Знак ЭДС обмоток 1 и II позволяет определить с точностью до квадранта на фазовой плоскости (О, в) положение и знак скорости ротора.

На фиг. 3 а, б, в, r показаны четыре возможных ситуации и требуемое включение в каждой ситуации обмоток Г, П, ПГ, IV .

Направление результирующего вектора о показывает положение искусственно смещенной в результате переключения обмоток Г, II, ПГ, IV точки устойчивого равновесия пакета 5. В моменты времени, когда скорость и ЭДС равны нулю, схема восстанавливает основную комбинацию включенных обмоток, соответствующую заданной точке останова.

Блок выделения и преобразования ЭДС формирует из синусоидальных сигналов

ЭДС обмоток 1 и II импульсы управления, поступающие затем по четырем каналам через блок переключений на обмотки пакета 5 шагового двигателя.

Данное устройство, осуществляя управление процессом торможения, существенно умсп. лает свободные колебания двигателя в про ., ссе остановки, что повышаст быстродействие привода и точность отработки заданного перемещения.

Формула изобретения

Устройство для управления двухпакетным шаговым электродвигателем, содержащее подключенные выходами к обмоткам двигателя два усилителя мощности, соединенные входами с выходами распределителя импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности отработки заданного перемещения, в него введены блок выделения и преобразования ЭДС и блок переключения, включенный между выходами распределителя и входами одного из усилителей мощности и связанный своими потенциальными входами с выходами второго усилителя мощности через блок выделения и преобразования

ЭДС.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 544086, кл. Н 02Р 8/00, 1975.

2. Патент США № 3500156, кл. 318-138, 10.03.70, 752728 / с"

<о

>о

pent,3

Составитель 3. Горник

Редактор А. Купрякова Техред А. Камьпнникова Корректор А. Степанова

Заказ 1461/13 Изд. № 389 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2