Устройство для управления шаговым двигателем
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Соаетскнк
Социалнстнческнк
Рвсаублнн
Н 02 P S/00 Н 02 P 1/38 Гкударственный квмктет СССР ке делам нзобретеннй н аткрытнй (23)Приоритет по п. 2 13.02.75 Опубликовано,25.11.79. Бюллетень ¹ 43 Дата опубликования описания 28.11.79.(5З ) Й К62 1. 3 13. . 13-133.3. .525(088.8) (72) Автор изобретения A. М. Фиш (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ Изобретение касается регулируемых, в частности, шаговых электроприводов переменного тока, построенных, например, на базе асинхронных двигателей с фазным ротором, и может быть использовано в системах точного позициониро5 вания, приводах подъемных механизмов и т. п. По основному авт. св. N 472432 описано устройство для управления шаго10 вым двигателем переменного тока (асинхронным двигателем с фазным ротором), точность позиционирования и динамические показатели которого зависят от задаваемой цены шага ротора. Это устрой15 ство состоит из двух каналов управления инверторами статора и ротора двигателя, подключенными к соответствующим выпрямителям, и генератора импульсов, выход которого соединен с первыми входами 20 обоих каналов управления, каждый из которых состоит из последовательно соединенных смесителя частоты, делителя частоты, распределителя импульсов и блока согласования. Вторые же входы каналов управления соединены с соответствующими управляющими входами устройства "вперед" и назад". Устройство обеспечивает отработку двигателем задания, равного разности числа импульсов, поступающих на его управляющие входы. Недостатком известного устройства янляется увеличение относительной статической ошибки с уменьшением цены шага, а также снижение быстродействия привода. Целью изобретения являются повышение точности и быстродействия привода. Для этого устройство содержит реверсивный 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. 699646 3 Кроме того, выход функционального преобразователя соединен с входом гене ратора импульсов, а прямой и обратный выходы функционального преобразователя соединены соответственно с входами первого 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. При вращении электромагнитных полей обеих обмоток в одном направлении шаг ротора двигателя 14 с, (, «с1О м рЪ где p - число пар полюсов обмоток; К - коэффициент деления делителей 4 и 5 частоты. Кольцевой реверсивный счетчик 1 7, число разрядов которого равно П«-4 К, обеспечивает регистрацию фазового сдвига между системами питания статора и ротора с дискретностью OLэ =90/К an. град 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 машине 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. го 25 зо Число периодов -,воспроизведения угла поворота ротора датчиком 15 положения равна р, а дискретность воспроизведения - меньше или равна шагу ротора о(. Элемент 16 сравнения осуществляет операцию алгебраического вычисления разности между показаниями реверсивного счетчика 1 7, регистрирующего наличие фазового сдвига 11 между двумя системами питания двигателя 14, и показаниями датчика 15 положения, регистрирующего отклонение ротора 8 от точки устойчивого положения (нуля кривой синхронизирующего момента). Если величина укаэанной выше разности отлична от нуля, то на выходе элемента 16 сравнения появляется сигнал, пропорциональный ей. В случае управления моментом двигателя при помощи изменения частоты питания статора и ротора (фиг. 1 ), функциональный преобразователь 1 8 преобразует сигнал рассогласования - Е в сигнал, изменяющий частоту генератора 1 так, чтобы пропорциональная ему частота питания двигателя обеспечила развитие им момента, необходимого для обеспечения заданной величины этого рассогласования (при уменьшении частоты питания статора и ротора момент двигателя возрастает, а при увеличении— падает). В качестве функционального преобразователя может быть использован интегратор с нелинейным коэффициентом передачи, зависящим от величины сигнала на его выходе. Если сигнал рассогласования меньше заданного, то функциональный преобразователь увеличивает частоту генератора 1, обеспечивая тем самым минимально возможный момент двигателя при минимуме энергопотребле1щя. 699646 or величины рассогласования (при отсутствии рассогласования и при моменте нагрузки, равном нулю, величина )(с -1). В качестве функционального преобразователя здесь могут быть использованы два интегратора. Причиной возникновения рассогласования — 8 может явиться либо изменение управляющего воздействия, либо на 0 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 /6"=- (Ur) 9 1 25 U,U, 9, R - напряжения питания и активные сопротивления фаз статора и ротора. Из приведенных соотношений следует, что величина активной составляющей электромагнитного момента Мд изменяет момент двигателя. Соответствующий выбор М„ обеспечит рассогласование "- 8 = О. Функциональный преобразователь 18 в 35 этом случае изменяет соотношение между напряжениями выпрямителей 1 2 и 1 3, обеспечивая выполнение условия л -8 =О. В частном случае, при условии развития двигателем постоянного синхронизирую- 4р щего момента, сигналы на прямом и обратном выходах функционального преобразователя должны быть пропорциональны k s I/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: Эм IAñÛÍ (4-9)+М -piý М «О -U - синхроыизирующая г составляющая электромагнитного момента; Мд - демпфирующая составляющая электромагнитногоо момента; @ „= — М - активная составляющая а ф электромагнитного момента; Формула изобретения 1. -Устройство для управления шаговым двигателем,,по авт. свид. ¹4724Ç2, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия привода, оно содержит реверсивный 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 со входом генератора импульсов. 3. Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что прямой и обрат— ный выходы функционального преобразователя соединены соответственно со входами первого и второго выпрямителей.
