Устройство для управления шаговым двигателем

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоаетскнкСоциалнстнческнкрвсаубттнн(22) Заявлено 17,01,75(2 ) 2097321/24-0с присоединением заявки,% 2105768/24 7 кударственный кввппет СССР ке делам нзобретаннй н аткрытнй(72) Автор изобретен А. М Заявитель ТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫ ДВИГАТЕЛЕМ 5 хо ы к аловющиИзобретение астности, ша регулируем ктропривод касаетовых нных, напри- двигателей с быть испольо позициониро 5 х механизмов ос переменного то нхроннь мер, на базе ас фазным ротором зовано в систем и може х точно мнь вания, приводах ства станы ствия тшевод ревер датеобраПо основному авт. св. М 472432 описано устройство для управления шаго 1 вым двигателем переменного тока (асинхронным двигателем с фазным ротором), точность позиционирования и динамические показатели которого зависят от задаваемой цены шага ротора. Это устройство состоит из двух каналов управления инверторами статора и ротора двигателя, подключенными к соответствующим выпрямителям, и генератора импульсов, выход которого соединен с первыми входами20 обоих каналов управления, каждый из которых состоит из последовательно соединенных смесителя частоты, делителя частоты, распределителя импульсов и блока согласования. Вторые же в д управления соединены с соответст ми управляющими входами устрой "вперед" и назад".Устройство обеспечивает отраб двигателем задания, равного рази числа импульсов, поступающих на управляющие входы,Недостатком известного устрой является увеличение относительной тической ошибкис уменьшением це шага, а также снижение быстродей привода. Целью изобретения являются по ние точности и быстродействия при Для этого устройство содержит сивный счетчик элемент сравнения чик положения и функциональный прзователь, вход которого связан с выходом элемента сравнения, соединенноговходами с выходами датчика положенияи реверсивного счетчика, подключенногосвоими входами к прямому и обратномувходам устройства.699646 Аэ =90/К эл. град 15 3Кроме того, выход функционального преобразователя соединен с входом гене ратора импульсов, а прямой и обратный выходы функционального преобразователя соединены соответственно с входами ььервого и второго выпрямителей,Такое выполнение устройства для уп равнения шаговым двигателем обеспечи вает регулирование электромагнитного момента двигателя, что повышает точность отработки шага и быстродействие привода. На фиг. 1 приведено устройство с генератором импульсов регулируемой частоты, структурная схема; на фиг. 2 - то же, с нерегулируемым генератором импульсов. Устройство срдержит. генератор 1 импульсов, смесители 2 - 3 частоты, делители 4 - 5 частоты; распределители 6 7 импульсов, блоки 8 - 9 согласования, инверторы 10 - 11 напряжения, выпрямители 12 - 13, двигатель 14, датчик 15 положения, элемент 16 сравнения, реверсивный счетчик 17 и функциональный преобразователь 18. Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии (при отсутствии импульсов на управляющих входах "вперед и назад") импульсы от генератора 1 через смесители 2 - 3 часто ты, делители 4 - 5 частоты, распределители 6 - 7 импульсов и блоки 8 - 9 согласования формируют на выходах инверторов 10 - 11 симметричные многофазные системы напряжений, одноименные гармонические составляющие которых, создающие вращающиеся в одну сторону электромагнитные потоки статора и ротора, приводят к созданию суммарного статического синхронизирующего момента, фиксирующего ротор в точке, зависящей от начального фазового угла сдвига между этими системами напряжений и момента нагрузки. Рассмотрим работу устройства применительно в двухфазной машцне двойного питания с симметричными двухфазными обмотками на статоре и роторе, питание которых осуществляется от двух симметричных двухфазных систем напряжений прямоугольной формы, вырабатываемых инверторами 10 и 11. 20 25 30 35 40 45 50 55 4При вращении электромагнитных полейобеих обмоток в одном направлении шагРотора двигателя 14С(. = - )9 оМ рЪгде р - число пар полюсов обмоток;К - коэффициент деления делителей 4 и 5 частоты,Кольцевой реверсивный счетчик 1 7,число разрядов которого равно ПК,обеспечивает регистрацию фазового сдвига между системами питания статора иротора с дискретностью Число периодов, воспроизведения углаповорота ротора датчиком 15 положенияравна р, а дискретность воспроизведения - меньше или равна шагу роторао(. . Элемент 16 сравнения осуществляет операцию алгебраического вычисленияразности между показаниями реверсивного счетчика 1 7, регистрирующего наличие фазового сдвигамежду двумясистемами питания двигателя 14, и показаниями датчика 15 положения, регистрирующего отклонение ротора Г от точкиустойчивого положения (нуля кривой синхронизирующего момента), Если величина укаэанной выше разности отлична отнуля, то на выходе элемента 16 сравнения появляется сигнал, пропорциональныйей,В случае управления моментом двигателя при помощи изменения частоты питания статора и ротора (фиг. 1 ), функциональный преобразователь 1 8 преобразует сигнал рассогласования у - 9 всигнал, изменяющий частоту генератора1 так, чтобы пропорциональная ему частота питания двигателя обеспечила развитие им момента, необходимого дляобеспечения заданной величины этогорассогласования (при уменьшении частоты питания статора и ротора момент двигателя возрастает, а при увеличении -падает). В качестве функциональногопреобразователя может быть использован интегратор с нелинейным коэффициентом передачи, зависящим от величинысигнала на его выходе. Если сигнал рассогласования меньше заданного, то функциональный преобразователь увеличиваетчастоту генератора 1, обеспечивая темсамым минимально возможный моментдвигателя при минимуме энергопотребле 1 ЩЯ,699646 от величины рассогласования (при отсутствии рассогласования и при моменте нагрузки, равном нулю, величина )(1),В качестве функционального преобразователя здесь могут быть использованы два интегратора.Причиной возникновения рассогласования ) - 6 может явиться либо изменение управляющего воздействия, либо на грузки на валу двигателя. В обоих случаях устройство одинаково обеспечивает компенсацию возникающего рассогласования ротора относительно заданного поло жения полей статора и ротора, повышая точность работы и быстродействие привода, а также расширяя диапазон рабочих частот. где Ф =- (5 Р г ф= ( ) й 25О,О, ,- напряжения питания иактивные сопротивленияфаз статора и ротора. Из приведенных соотношений следует, что величина активной составляющей электромагнитного момента Мд изменяет момент двигателя. Соответствующий выбор М обеспечит рассогласование Я : О, функциональный преобразователь 18 в35 этом случае изменяет соотношение между напряжениями выпрямителей 12 и 13, обеспечивая выполнение условия л=О. В частном случае, при условии развития двигателем постоянного синхронизирую О щего момента, сигналы на прямом и обратном выходах функционального преобразователя должны быть пропорциональныси 1 Кс, гце К - величина, зависящая Электромагнитный момент двигателя при управлении путем изменения соотношения между величинами напряжений статора и ротора (фиг. 2) может быть записан следующим образом: Мэм Мсун (Р)фМ -Мэ 1 М ЕО -0 - синхроыизирующаягсоставляющая электромагнитного момента;М - демпфирующая составляющая электромагнитногоо момента; М = г,- Мс,- активная составляющаяВ гэлектромагнитного момента; формула изобретения 1 Устройство для управления шаговым двигателемпо авт. свид.Мо 4724 З 2, отличающеесятем, что, с целью повышения точности ибыстродействия привода, оно содержитреверсивный счетчик, элемент сравнения,датчик положения и функциональный преобразователь, вход которого связан с выходом элемента сравнения, соединенного входами с выходами датчика положения и реверсивного счетчика, подключенного своими входами к прямому и обратному входам устройства.2. Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что выход функционального преобразователя соединен совходом генератора импульсов,3, Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что прямой и обратный выходы функционального преобразователя соединены соответственно со входами первого и второго выпрямителей.699646 Ура уПодписнираж цниипи заказ 7тная, 4Ужгород, уд.филиал ППП Патент