Способ управления @ -фазным шаговым двигателем с электрическим дроблением шага

 

Изобретение относится к управлению электрическими машинами. Цель изобретения - уменьшение неравномерности момента двигателя и повьшзение точности отработки шага т-фазного шагового двигателя с электрическим дроблением шага на К частей. При данном способе управления период повторения линейно-ступенчатого управляющего напряжения каждой фазы двигателя определяется выражением Т tnKt, где t длительность одного такта квантова-. ния. При использовании этого способа дробления шага распределение вектора суммарного электромагнитного момента т-фазного двигателя по полю получается 2т-угольным в отличие от известных способов, обеспечивающих гаугольное распределение. При этом многоугольники описаны по окружностям, радиус которых пропорционален максимальному напряжению источника питания . Эта особенность позволяет су (Л щественно повысить плавность (равномерность ) хода двигателя. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК с5и 4 Н 02 P 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 5917274/24-07 (22) 05.05.85 (46) 30.11.86. Бюл. Ф 44 (72) В.Ш.Арутюнян и А.З.Мурадян (53) 621.13.525 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 915200, кл. Н 02 P 8/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

В 480227, кл. Н 02 Р 7/62, 1976. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ m-ФАЗНЫМ ШАГОВЬК ДВИГАТЕЛЕМ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ДРОBJIEHHEM ШАГА (57) Изобретение относится к управлению электрическими машинами. Цель изобретения — уменьшение неравномерности момента двигателя и повышение точности отработки шага m-фазного шагового двигателя с электрическим дроб„„SU„„1274117 А 1 лением шага на К частей. При данном способе управления период повторения линейно-ступенчатого управляющего напряжения каждой фазы двигателя определяется выражением T = mKt, где t —длительность одного такта квантова-. ния. При использовании этого способа дробления шага распределение вектора суммарного электромагнитного момента ш-фазного двигателя по полю получается 2ш-угольным в отличие от известных способов, обеспечивающих шугольное распределение. При этом многоугольники описаны по окружностям, радиус которых пропорционален максимальному напряжению источника питания. Эта особенность позволяет существенно повысить плавность (равномерность) хода двигателя. 6 ил.

1274117

Изобретение относится к области управления электрическими машинами и может быть использовано для управления шаговым двигателем (БД) с различным числом фаз.

На фиг.1 показаны временные диаграммы управляющих напряжений для 4фазного двигателя при коэффициенте дробления основного шага К = 8; на фиг.2 — то же, для 5-фазного двигателя; на фиг.3 — то же, для 6-фазного двигателя; на фиг ° 4 — положения и величины суммарных векторов момента для 4-фазного двигателя при К = 8; на фиг.5 — то же, для 5-фазного двигателя; на фиг.6 — то же, для 6-фазного двигателя.

Способ управления m — фазным шаговым двигателем в режиме дробления шага заключается в следующем.

Например, при управлении четырехфазным шаговым двигателем с коэффициентом дробления К = 8 (фиг.1) на каждой фазе в течение четырех тактов поддерживается максимальное напряжение U . .После этого в течение поTn следующих семи тактов по одной ступени, равной U /8, напряжение уменьшается до нуля и поддерживается в этом состоянии в течение четырнадцати тактов, Затем в течение семи последних тактов данного периода по одной ступени, также равной U /8, напряжение

Г г увеличивается до максимального значения У . Далее процесс повторяется аналогично описанному.

Благодаря этому за каждый период повторения периодических линейно-ступенчатых фазных напряжений, сдвинутых друг относительно друга на 211/m периода, суммарный вектор электромагнитного момента осуществляет вокруг своей оси ступенчатый поворот на

2 Й рад (фиг.4). В соответствии с этим ротор двигателя на каждом обороте

- вектора момента отрабатывает 32 дробных шага.

При управлении предлагаемым способом пятифазным шаговым двигателем с коэффициентом дробления К = 8 (фиг.2) поддержание каждой фазы под максимальным напряжением производится в течение четырех тактов, в отключенном состоянии — 22-х тактов, а ступенчатое его увеличение или уменьшение — соответственно по 7 тактов. В соответствии с этим ротор двигателя за один полный оборот вектора момента делает 40 дробных шагов (фиг.5).

При управлении предлагаемым способом шестифазным шаговым двигателем с коэффициентом дробления К = 8 (фиг.3) каждая фаза под максимальным напряжением поддерживается в течение четырех тактов, под нулевым — 30 тактов, а ступенчатые увеличения или

l0 уменьшения осуществляется соответственно в течение 7 тактов. Благодаря этому ротор двигателя за один полный оборот вектора момента делает 48 дробных шагов (фиг.6).

15 Как видно из представленных на фиг.1-3 временных диаграмм, в общем случае при данном способе управления

m-фазным шаговым двигателем с коэффициентом дробления период повторе20 ния линейно-ступенчатого управляющего напряжения каждой фазы определяется выражением

Т = т К

25 где t — длительность одного такта квантования.

При этом продолжительность времени питания каждой фазы максимальным

30 напряжением определяется выражением

K K+1

2 при четных К вЂ вЂ .t при не.2 четных К, а продолжительность отключенного состояния каждой фазы — выражением 0,5К (2m-5)+2 при четных

К; 0,5К (2m-5)+1,5 при нечетных К.

Продолжительность времени линейно-ступенчатого подъема или спуска напряжения каждой фазы определяется

40 формулой

При использовании способа дробле45 ния шага распределение вектора суммарного электромагнитного момента

m-фазного двигателя по полю получается 2m-угольным (достаточно близким круговому распределению — см. фиг.4-6) в отличие от известных способов, обеспечивающих m-угольное распределение. При этом многоугольники описаны по окружностям, радиус которых пропорционален максимально55 му напряжению U (напряжению источни1т ка питания). Эта особенность позволяет существенно повысить плавность (равномерность) хода двигателя.

1274117

Кроме того, угла поворота вектора суммарного электромагнитного момента двигателя в зонах основных электри. ческих положений ротора (под полюсами) получаются больше аналогичных уг- S лов между этими зонами (см.фиг.4-6).

Это позволяет в значительной степени компенсировать нелинейности двигателя с насыщенной магнитной системой и, тем самым, существенно ловы- 10 сить точность отработки дробных шагов по всему полю двигателя. Благодаря созданию специального (нелинейного) закона ступенчатого повотора вектора электрического состояния двига- fS теля (фиг.4-6) компенсируется уменьшение интенсивности изменения магнитного потока в воздушном зазоре под полюсами двигателя и ротор отрабатывает практически равномерные дробные 20 шаги.

Дробные положения ротора в зонах, близких к полюсам, не совпадают с

его основными положениями (фиг.4-6).

Это позволяет избежать влияния самых 25 больших нелинейностей двигателя с насьпценной магнитной системой и повысить точность отработки дробных шагов.

По мере возрастания числа фаэ ша- З0 гового двигателя суммарный вектор электромагнитного момента ротора значительно возрастает по сравнению с номинальным моментом одной фазы, величина которого пропорциональна напряжению источника питания (фиг.4-6) °

Это позволяет повысить КПД двигателя.

Формула изобретения

Способ управления н-фазным шаговым двигателем с электрическим дроблением шага на К частей, включающий питание фаз постоянным напряжением и контактное линейно-ступенчатое изменение управляющих напряжений на фазах, причем напряжения на смежных фазах сдвинуты на 27Г/m периода, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения неравномерности момента двигателя и повышения точности отработки шага двигателя с насыщенной магнйтной системой, подключают каждую фазу на максимальное напряжение в течение целого числа тактов, равного К/2 или (К+i)/2, затем в течение (К-1) тактов ступенчато снижают напряжение, выдерживают фазу без напряжения в те- чение целого числа тактов, равного

0,5К.(2m-5)+2 либо 0,5K (Zm-5)+1,5, затем в течение (К-1) тактов ступен чато повышают напряжение.

1274117

ТИ

Ю

НР

Оу

Иу

О

lip а

Цр

iPue. 2

ТИ

0 ар!

Um2

U J

Ор д

Upg а

6/р, о

i274ii7

1д! !

ЗЯ.Составитель З.Горник

Техред В.Кадар

Корректор Т.Колб

Редактор M.Áàíäóðà

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4

12

О

Я

ff

fE

Заказ 6488!56 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ю

33

ЮУ

Ò7

ЮЕ