SU1418655A2 - Устройство дл программного управлени @ -фазным шаговым двигателем - Google Patents

Description

00

а ел сд

N)

Изобретение относитс  к электротехнике , может быть использ.овано в автоматизированных системах -с дискреным электроприводом дл  электричес- кого дроблени  шага т-фазного шагового двигател  и  вл етс  усовершенствованием устройства по авТоСВ, П67586.

Цель изобрени  - расширение функ- циональных возможностей устройства путем обеспечени  оперативного изменени  Коэффициента дроблени  основного шага двигател .

На фиг. 1 приведена функциональна схема устройства дл  га-фазного двигател ; на фиГо 2 - то же, применительно к 4-фазному двигателю; на |фиг 3-5 - временные диаграммы изме :нени  токов в фазах 4-фазного двига- ;тел  соответственно при коэффициентах дроблени  N 8,4,2; на фиг 6- ;8 - номограммы векторов моментов 4- , фазного двигател  соответственно |При коэффициентах дроблени  N 8,4,2

Устройство (фиГо ) содержит блок I1 задани  программ, первый 2 и вто- iрой 3 (двоичный счетчики, первый 4 ;И второй 5 сз маторы, первый 6 и вто jрой 7 инверторы, элементы И 8 и ИЛИ ;9, мультиплексоры lO.l-lO.m каналов, |фазные обмотки 11,1-ll.m двигател , |гр5ашу из К-1 элементов И 12.1-12.КI группу из К-1 инверторов 13.1-13.К-1 |и шины 14.1-14.К-1 выходов изменени  коэффициента дроблени  тага блока 1 задани  программы

Кроме того, устройство (фиг.2), содержит мультиплексторы 15-18, фазные обмотки 19-22 двигател , элемен- ты И 23 и 24, инверторы 25 и 26 и шины 27 и 28 изменени  коэффициента дроблени  шага с соответствующих выходов блока 1 задани  программ.

Устройство например, 4-фазным ша- говым двигателем при коэффициентах дроблени  N 8,4,2(фиг.2-8), работает с ледзгющим образом.

Тактова  последов ательно сть высокочастотных импульсов с частотой fg из блока 1 задани  программ непре- рьгонр поступает на вход первого (двоичного ) счетчика 2, работающего на суммированиео

Коэффициент дроблени  N основного шага задаетс  при помощи приложени  из блока 1 задани  программ к шинам 27 и 28 соответствующей кодовой комбинацией нулевых и единичных логических уровней потенциалов. Так, например , при N 8 к шинам 27 и 28 прилагаетс  код 1 I, при N 4 - соответственно код 01., а при N 2 - код 00

При любом коэффициенте дроблени  N исходным  вл етс  состо ние, при котором второй (двоичный. счетчик 3 находитс  в нулевом состо нии.

Если N 8, то в исходном сост.о  НИИ на выходах элементов И 23 и 24 устанавливаетс  кодова  комбинаци  00, на выходе переноса первого сумматора 4 присутствует нулевой потенциал , а на выходе первого инвертора

6- единичные потенциалы. В отличие от этого на выходе переноса второго сумматора 5 устанавливаютс  высокочастотные импульсы широтно-импульс- ной модул ции (ШИМ) со скважностью 8/3, а на выходе второго инвертора

7и элемента ИЛИ 9 - импульсы со скважностью 8/5. На выходе элемента И 8 устанавливаетс  нулевой потенциал .

Благодар  тому, что выбраны пер- вые каналы мультиплексоров 15-18 через обмотку 21 третьей фазы двигател  протекает ток, равный 3/8 1,, а через обмотку 22 четвертой фазы номинальный ток 1. При этом в первой 9 И второй 20 обмотках фаз двигател  токи отсутствуют. Это состо ние системы соответствует исходной точке О на фиг. 3 и 6.

С поступлением из блока 1 задани  программ первого низкочастотного имг- пулъса на вход счетчика 3 в него за- письтаетс  число 1. Это приводит к по влению на выходах элементов И 23 и 24 кодовой комбинации 10, на выходе переноса первого сумматора 4 - высокочастотных ШИМ-сигналов со скважностью 8, а на выходе переноса второго сумматора 5 - аналогичных ШИМ-сигналов со скважностью 8/2. При этом в обмотке 19 первой фазы двигател  устанавливаетс  ток 1/8 1ц, а в обмотке 21 третьей фазы - ток 2/8 I Одновременно с этим обмотка 20 второй фазы продолжает оставатьс  обесточенной , а через обмотку ,22 четвертой фазы продолжает протекать номинальный ток 1ц. В результате этого ротор двигател  отрабатьшает первый дробный шаг, равный о(др , где е(рс - величина основного шага двигател . Это состо ние системы на фиг.З и 6 соответствует рабочей точ- Ке 1.

С приходом последующих двух низкочастотных импульсов на выходах элементов И 24 по вл ютс  коды П1 и 11, ток через обмотку 19 первой фазы достигает третьей элементарной

ступени (2/8 1, и 3/8 I }, а ток через обмотку 21 третьей фазы стзтен- чато падает до нул  (1/8 о) при неизменньк токах в обмотках второй 20 и четвертой 22 фаз Эти состо ни  на фиг, 3 и 6 соответствуют рабочим точкам 2 и 3. Поступление четырех последующих низкочастотных импульсов приводит к ступенчатому увеличению тока в о бмотке 19 первой фазы (4/8 IH, 5/8 „, 6/8 I

1ц) и ступенчатому уменьшению тока в обмотке 22 четвертой фазы (7/8 1„, 6/8 1ц , 5/8 1„ и 4/8 „) при неизменных нулевых токах в обмотках второй 20 и третьей 21 фаз. Эти состо ни  системы на фиг, 6 соответствуют рабочим точкам 4 - 7,

Этим завершаетс  перва  четверть цикла работы устройства, при котором ротор двигател  отрабатьшает восемь дро.бных шагов. При достижении вторым счетчиком 3 цифры 7 происходит переполнение его младших разр дов, поступление очередного низкочастотного импульса приводит к записи единицы в его старших разр дах и нулей в младших разр дах. В результате этого выбираютс  вторые каналы мультиплексоров J5-J8, На выходых первого сумматора 4 и элемента И 8 устанавливаетс  нулевой потенциал, а на выходах первого инвертора 6 и элемента ИЛИ 9 - единичный потенциал. При этом на выходе переноса второго сумматора 5 формируютс  высокочастотные ШИМ-сиг- налы со скважностью 8/3, а на выходе инвертора 7 - ШИМ-сигналы со скваностью 8/5, Благодар  этому в обмотке 19 первой фазы двигател  протекает номинальный ток I ц, а в обмотке 22 четвертой фазы - ток, величиной 3/8 1ц, при нулевых токах в обмотках второй 20 и третьей 21 фаз (фиг, 3 и 6, точки 8), .

Поступление трех последующих низкочастотных импульсов приводит к ступенчатому увеличению тока в обмотке

20 второй фазы (1/8 1у, 2/8 I

н

3/8 „) и одновременному ступенчато8655

му уменьшению тока в обмотке 10 первой фазы и нулевом токе в обмотке 21 третьей фазы. Эти состо ни  системы на фиг, 3 и 6 соответствуют .рабочим точкам 9 - П. .

Дальнейшее поступление четырех низкочастотных импульсов второй четверти цикла приводит к ступенчатому уменьшению тока в обмотке 19 первой

10

фазы (7/8 IH, 6/8 IP, 5/8 I

4/8 I)) и одновременному ступенчатому увеличеншд; тока в обмотке 20 дто- ройг фазы 4/8 1ц, 5/8 1„, 6/8 „,

15 7/8 1() при обесточенных состо ни х обмоток третьей 21 и четвертой 22 фаз. Эти состо ни  системы на фиг,3 и 6 соответствуют рабочим точкам 12 - М5, Этим завершаетс  втора 

20 четверть цикла работы устройства.

После переполнени  младших разр дов второго счетчика 3 в его старшие разр ды записьшаетс  цифра 2 и выбираютс  третьи каналы мультиплексо25 ров 1.5-18, В результате этого в течение первых четырех тактов третьей че.тверти цикла ток в обмотке 19 первой фазы ступенчато умейьшаетс  до

0

5

0

5

0

5

нул , в обмотке 20 второй фазы поддерживаетс  на номинальном уровне Тц , в обмотке 21 третьей фазы ступенчато увеличиваетс  до уровн  3/8 1, а в обмотке 22 четвертой фазы подцержи- на нулевом уровне, В течение последующих четырех тактов ток в обмотках первой 19 и четвертой 22 фаз поддерживаетс  на нулевом уровне , в обмотке 20 второй фазы ступенчато падает до уровн  4/8,1,,, в об- мотке 21 третьей фазы растет до уровн  7/8 If,., Эти состо ни  системы на фиг, 3 и 6 соответствуют рабочим точкам 16 - 23,

По завершении третьей четверти цикла младшие разр ды второго счетчика 3 снова переполн ютс  и с приходом первого низкочастотного импульса четвертой четверти цикла они обнул ютс , В результате в его старшие разр ды записьшаетс  число 3 и выбираютс  четвертые каналы мультиплексоров 15-18,

За четвертую четверть цикла ротор принимает рабочие положени  24 - 31 (фиг,3 и 6), после которых вс  система возвращаетс  в исходное состо ние .

5j

Последующие циклы работы устройства происход т аналогично первому циклу.

Таким образом, за один полный цикл работы устройства двигатель отрабатывает 32 дробных шага (при числе фаз m 4 и коэффициенте дроблени  N 8 и электромагнитный вектор совершает полный оборот вокруг своей оси.

Если к шинам 27 и 28 изменени  коэффициента дроблени  приложен код 01, устройство обеспечивает коэффициент дроблени  основного Шага N 4 (при m 4). При этом запираетс  по входу элемент И 23 (фиг.2). На его выходе устанавливаетс  посто нный нулевой потенциал, а на выходе инвертора 25 - посто нный единичный-потенциал . В результате этого не все низкочастотные импульсы, поступающие из блока 1 задани  программ к второму счетчику 3, привод т к периодическому изменению кодов на вторых входах сумматоров 4 и 5, а только каждый второй. В соответствии с этим скважность формируемых на выходах пе- реносов первого 4 и второго 5 сумма- уторов ШИМ-сигналов периодически измен ютс  не с элементарными ступен ми, а двойными. Это приводит к тому, что фазные точки в обмотках двигател  периодически измен ютс  с соответствующими двойными ступен ми и система поочередно принимает рабочие положени , соответствующие точкам О, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, J8, 20, 22, 24, 26,, 28 и 30 (фиг.4 и 7). Таким образом, основной шаг двигател  де- литс  на коэффициент N 4.

Если к шинам 27 и 28 управлени  коэффициентом дроблени  приложен код OQ, устройство обеспечивает коэффи- циент дроблени  основного шага 4- фазно го двигател  N 2. При этом по входам запираютс  оба.элемента И 23 и 24 (фиг.2). На их выходах устанав56

ливаютс .посто нные нулевые потенциалы , а на выходах инверторов 25 к 26 - посто нные единичные потенциалы. Коды на- вторых входах сумматоров 4 и 5 измен ютс  на каждом четвертом низкочастотном импульсе. Скважность формируемых на выходах переносов

первого 4 и второго 5 сумматоров ШИМсигналов периодически измен ютс 

учетверенньми элементарными ступен ми В результате система поочередно принимает рабочие состо ни , соответ- ствующие точкам , 4, 8, 12,

16, 20, 24 и 28 (фиг.5 и 8). Таким образом, основной шаг двигател  делитс  на коэффициент N 2.

При т-фазном двигателе коэффициент пересчета второго двоичного счетчика 3 выбираетс  равным N m.

В общем случае значением N определ ютс : максимальный коэффициент дроблени  основного шага двигател , коэффициент пересчета первого двоичного счетчика 2 и коэффициент пере- .счета младших разр дов второго двоичного счетчика 3. Значением m определ ютс : фазность двигател , количество мультиплексоров, количество

информационных входов каждого из

мультиплексоров и коэффициент пересчета старших разр дов, второго двоичного счетчика 3.

Дл  обеспечени  обратного направлени  вращени  ротора двигател  (реверсировани ) необходимо п еревести в режим вычитани  только второй двоичный счетчик Зо

Частота импульсов, подаваема  на шину высокочастотного тактировани , выбираетс  исход  из величины электромагнитной посто нной времени данного двигател , а частота импульсов,

подаваема  на шину низкочастотных управл ющих импульсов, - в соответствии с требуемой скоростью вращени  ротора двигател .

5J

S

So

«

fe

X 6

6 4

«M

H5s

M

5

t-CM

«41

f

чл

I

-

S5

CM

Vb

tl

s

1

5:i

§:

4J

/

o

C)

:J

ez

s

четИергт цихла

ШИН

ifemtiffn цил а

iniii

Hmmttfrnt цилт

О г t 6

и /

IS It W к

2 2S 28 30

1

Z

3

I9t

J9)

l

la.

Illlllll n ИМИ nil nil.

0 г ft S 8 to tt n II 18 и

1-,

i

13

12

/f

Жсраза

23

20

22

2

I срази 11 Щ 8

31

30

г5 26 Ш(рази

27

28

29

.б

Iqjasa

8

30

26

28

Ж(риз(1

fPll2.1

I (раза

12

20

2

Псраза

Ж(ради

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ m-ФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ по авт.св. № 1167586,' отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения оперативного изменения коэффициента дробления основного шага двигателя, . в него дополнительно введены группа из К-1 элементов Й и группа из К-1 инверторов, выходы которых подключе• ны. к вторым входам второго сумматора, входы инверторов из группы К-1 инверторов подключены к вторым входам первого сумматора и к выходам ' соответствующих элементов И rpynni.

   из К-1.элементов И, первые входы которых соединены с прямыми выходами младших разрядов второго счетчика, кроме их старшего разряда,·а вторые входы элементов И из группы К-1 элементов И подключены к соответствующим выходам изменения коэффициента дробления шага блока задания программ, причем К = 1п · » где К - число младших разрядов второго счетчика, N_Malcc- максимальный коэффициент дробления основного шага двигателя.