Устройство для управления реверсивным шаговым электродвигателем

 

(i ц 752727

ОП ИСАН И Е

ИЗОБР ЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.04.75 (21) 2128453/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (51) М.К .

H 02 P 8/00

Н 02 К 29/02

Государственный комитет

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

В. К. Цаценкин и В. П. Рубцов

Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕВЕРСИВНЪ1М

ШАГО ВЫМ ЭЛ ЕКТРОДВ И ГАТЕЛ ЕМ

Изобретение относится к электроприводу и может быть использовано в системах автоматического регулирования с щаговыми 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 10 датчика (1).

Однако в таком устройстве переключение обмоток шагового двигателя производится при повороте вала на определенный шаг, что приводит к заметным колебаниям элек- 15 тромагнитного момента и вызывает значительную детонацию скорости. Кроме того, из-за релейного режима поддержания заданной скорости предъявляются повышенные 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 н регуляторами напряжения на фазах двигателя, связанными с задатчиком скорости через нелинейные преобразователи код — аналог и реверснвный 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 задатчнка скорости, второй вход первого элемента И вЂ” с одним выходом узла формирования командных сигналов, второй вход второго элемента И вЂ” с другим выходом того же узла, первый вход одного элемента ИЛИ связан с выходом первого элемента И, а второй вход в с одним выходом схемы выделения направления движения, первый вход другого элемента ИЛИ

752727 соединен с выходом второго элемента И, а второй вход — с другим выходом схемы выделения направления дви кения, причем выходы элементов ИЛИ подсоединены к входам вычитателя частот, выходы которого связаны с входами синхронизатора.

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

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

Устройство содержит узел формирования командных сигналов 1, синхронизатор 2, элементы запрета 3 и 4, реверсивный распределитель импульсов 5, выходы которого подключены к блоку управления и шаговому двигателю б, связанному своим валом через передаточный механизм 7 с импульсным датчиком положения 8, снабженным 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 синхронизатора 2 подключены также выходы вычитателя частот 14, входы которого связаны с выходами элементов ИЛИ 15 и 16. К одному входу элемента ИЛИ 15 подключен выход элемента И 17, а ко второму — выход

Н блока выделения направления движения 9. К одному входу элемента ИЛИ 1б 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 по сигналу узла формирования команд 1 элементы запрета

3 и 4 не пропускают импульсы от блока выделения направления движения 9 на входы реверсивного распределителя импульсов 5. При этом распределитель импульсов через блок управления устанавливает некоторую комбинацию включенных фаз шагового двигателя, а преобразователи код— аналог 12 и 13 вырабатывают па входах регуляторов напряжения 10 и 11 уставки, величина которых определяется состоянием распределителя 5. Регуляторы напряжения устанавливают на включенных фазах двигателя постоянные напряжения (токи) и ротор фиксируется в положении, определяемом комбинацией включенных фаз и величинами напряжений (токов) на этих фазах. Описанное состояние системы пе изменится при спятпп сигнала запрета с элементов 3 и 4 и отсутствии сигналов В и Н на выходах узла 1, поскольку ротор шагового двигателя неподвижен и импуль5

3!1

65 сы от датчика не поступают. Выходы блока выделения направлении дьпжения 9 соединены с входом реверсивного распределителя

5 таким образом, чтобы прп перемещении ротора дни ателя под действием внешних причин в ту или иную сторону. импульсы от датчика вызывали бы такое же пространственное перемещение вектора магнитного поля статора двигателя, обусловленное изменением состояния распределителя импульсов 5. При этом электромагнитный момент, развиваемый двигателем, будет равен нулю.

В случае появления потенциального сигнала на выходе В узла 1 разрешается прохождение импульсов задающей частоты

fq от генератора 19 через элемент И 17 и через элемент ИЛИ 15 на один из входов вычитателя частот 14. Так как вначале ротор двигателя неподвижен, то на выходе вычитателя частот, связанном с входом В синхронизатора 2, появятся импульсы счастотой f . На вход В распределителя пройдет, по крайней мере, один импульс. При этом вектор магнитного поля статора сместится в положение, вызывающее движение ротора в направлении вперед. Импульсы от датчика положения 8, пройдя через блок 9, появятся на его выходе В и поступят через синхронизатор 2 па вход В распределителя 5, обеспечивая перемещение вектора поля статора и соответственно ротора двигателя. Вследствие того, что разность частот f3 — foe (где foe частота вращения ротора) с ростом скорости двигателя уменьшается и при достижении заданной величины становится равной нулю, на вход В распределителя " за время разгона пройдет только ограниченное число импульсов с выхода вычитателя частот 14. Момент, развиваемый двигателем, пропорционален этому числу импульсов. On будет превышать момент нагрузки на валу двигателя; скорость превысит заданную и на выходе вычптателя частот, соединенном с входом Н синхронизатора 2, появятся импульсы с частотой f„— f3 и момент двигателя уменьшится, так как величина рассогласования между полем статора и ротором двигателя также уменьшится. Скорость двигателя будет снижаться. После окончания переходного процесса пуска ротор двигателя будет перемещаться со скоростью, определяемой заданной частотой.

Формула изобретения

Устройство для управления реверсивным шаговым электродвигателем с установленным на валу через передаточный механизм импульсным датчиком положения, снабженным блоком выделения направления движе.шя, соединенным с блоком управления двигателем и регуляторами напряжения па фазах двигателя, связанными с задатчиком скорости через нелинейные преобразователи

752727

Составитель 3, Горник

Техред А. Камышникова

Корректор А. Галахова

Редактор Г. Улыбина

Заказ 1221/17 Изд. № 392 Тираж 798 Подписное

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

113035, Москва, )К-35, Раушская иаб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 код — аналог и реверсивный распределитель импульсов с синхронизатором п 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 соединены с выходом задатчика скорости, второй вход первого элемента И вЂ” с одним выходом узла формирования командных сигналов, второй вход второго элемента И вЂ” с другим выходом того же узла, первый вход одного элемента ИЛИ связан с выходом первого элемента И, а второй вход — с одним выходом блока выделения направления движения, первый вход другого элемента ИЛИ соединен с выходом второго элемента И, 5 а второй вход в с другим выходом блока выделения направления движения, причем выходы элементов ИЛИ подсоединены к входам вычнтателя частот, выходы которого связаны с входами синхронизатора.

10 Источники информации, принятые во впимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 502470, кл. Н 02 P 7/60, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

15 № 556542, кл. Н 02 К 29/02, 1974.