Кенио Т. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления (1028406), страница 19
Текст из файла (страница 19)
По сравнению с однополудериодным управлением, прн котором юк проходит только в ошюм направлении, возможно 20 — 35%.пое увеличение момента. Существуют два основных типа мостовых коммутаторов дпя управления двигателем. На рис. 5.29 показан один нз них, использующий два источника питания. Особенеюсти зюй схемы таковы. Во-первых, соединение обмоюк. Если двигатель имеет восемь отдельных входов, то обмотки подключают так, как показано на рис.
5.29. Через каждую из них в фазах 1 и 2 течет переменный ток, и опи всегда имеют одинаковую полярносп. Таким образом, двигатель можно рассматривать как двухфазный. 114 Рис. 5. 29. Местоееа схеме пля легхполуаериелнего комчутатере Во.вторых, устранение сквозных токов в коммутаторе. Если РТ1 включен, то г27 выключен, н наоборот. Но существует возможность пэго, что транзистор будет включен в то время, когда другой все еще проводит ток.
Поэшму для предотврюдения включения в одно и то же время двух транзисторов необходимо добавить задерживающую цепочку. Для этих целей могут быль добавлены резисторы с переменным сопротивлением, как это показано на рисунке. В-третьих, диоды дпя снижения перенапряжений. Они, подключенные пареллельно силовым транзисторам, служат дпя снижения перенапряжений прн отключении погпешшх. Эта функция диодов оптичается от выпол. няемой нми при однополупериолной схеме коммутатора.
Если включен УТ1, то ток проходит по пути, показанному на рис.5.29 сплошной линией. Срезу после отэлючения гТ1 и включеюгя гТ2 ток в обмотке не поменяет еще своего направления и будет замыкаться через И22 н нсшчник питания Е2. При этом Е2 заряжается, а энерпгя магнипюго поля в об. мопсе рекуперируется в источник.
Так как при однополупериодном управлении энергия магнитного поля рассашается в обмотках, диодах, внешних резисторах и стабилнтронах, то двухполуперводное управление в этом отношении является более совершенным. В-четвертых, обратимость направления тока. При одеололупе1жодном управлении дпя демпфирования тока в обмотке, воэникавяцего после выключения соответствующего транзисгора, используют различные схемы защнт. Напротив, при даухпалупериодном управлении напряжение подается на обмотки дпя изменения направления тока. После того, как ток, проходящий по луги, указанному пунктирной линией, становится ршным нулю, устанавливается ток в обрапюм направлении через транзисюр г'Т2. Взаимосвязь между напряжением на обмотке и током через нее такая, как показано на рнс.
5.30. Форма кривой тока отличается от экспоненты нз-за наличия ЭДС. Другая схема двухполупериодного управления праведена на рис. 5.31. Здесь один ксточннк, но четыре транзистора в каждой фазе. Дпя быстроя установки возбуждиощего тока параллельно обьюткам включают реэнсторм. Схемы временной задержки нлн сопротивления необходимы лпя пре1ютвращения сквозных токов через транэнсторы ннвертора. 5.3.6. Коммутатор для трехфазного реактивного двигатюш с бифнлярными обмотками. Коммутатор [31 дпя трехфазного реакпшного двигатеа 115 Нм- Период прсуоВинссти Виоди Р н с. 5. 30.
Формы нмтрнзммеа (1) я тока (3) а авуааонупернодном козему$зторс Р н с. 5. 31. Резноендносп мостового коммутатора ля с бнфилярнымн обмопсамя показан на рис. 5.32. Он обуздает отедую щими преимуществами. 1. Диоды УР1 и УРб аналопечны по вывлняемым функциям диодам мосювых коммутаторов.
В сосююан Я (устыювка) в табанце на рис. 5.32 обьютки фаз 1 и 2 возбуждены. Затем, когда приходит управлянюлгй импульс, обмотка фазы 1 отключается и включается обьютка фазы 3, но обмотка фазы 2 остается прж этом возбужденной. Во время переходеюго процесса магнипая энергия в фазе 1 должна либо превратиться в тепловую, либо рекупежтроваться в лоточник питания. Так как обмотки фаз 1 н 4 наьютаны татфнпярным атособом дая образованна знажттельной мапатной свюи, ток будет течь через фазу 4 и даод И34 и замыкаться через фазу 2 и транзистор У72. 2.
Конденсаторы, соединяюпюе обмотки, обеспечивают прохождение переходных токов в начале переходжло процесса. Например, сразу поате того, как УТ1 выключен, а УТЗ включен, переходный ток пройдет от обмотки фазы 1 к 3 через конденсатор, нх соединяющий. 3. Диоды УРВ л УР9 агужат ддя отделения разных групп обьююк одну от другой, лрпуская толысо эффекты совместных пар.
4. Диод УР7 атужнт дня отделения источника низкого напрюаениа Е( от Еп,когда УТ7открьгт. УВ( 3 5 Р Е В Рн с. 5. 32. Коммуппор с дауна нсючннкамн ннмннн адн трехфазного реектавного ШД с бнфнанрнызе обмотками 11б та Е Ряс. 5. 33. Схема ШИМ л формы прелых лалралплпл: 1 — нагрузка; 2 — токолзмерамльлыа резлстор; 3 — диод обратного тока 5. Электрическое демпфирование эффективно благодаря наличны конденсаюров и бнфнлярных обаюток.
Это означает, что если движение роюра колебательное, то ЭДС, индуцируемая в каждой фазе, имеет флукта. цноннуы компоненту, которая действует совмеспю с взаимной инлукцией бифилярных обьююк и азздает колебательный юк через контынсаторы. Эю н есть тот механизм, при помощи которого кинетическая энер. гвя демпфируется и прюбразуется в теаювую. 53.7. Управление с помощам лщротпонмпульсвой модуляции. Коммутаюр с пщроттю импульсной модуляцией (ШИМ) обеагечввает стабилизацию юка с иезначиюяьными потерями. Основная функция ШИМ коммутаюра предсвелена на рнс. 5.33.
Здесь индукзивная нагрузка, помещенная в лущстнрный прямоугольник, представляет собой обычный коммутаюр (рнс. 5.34). Напрпжение па датчике тока нагрузки сравнивается с эталонным с поьтэшыо операционного усилителя с высоким коэффициентом усиления. Эталонное напряжение предстащяег собой сумму высокочасютной компоненты треугольной ипи синусоидалывй формы и постоянной составляющей, с которой необходимо сравплть напряжение Рл с.
5. 34. Схема ломмулпора тапа ШИИ: 1 — ллрлулалаоллыа топ после заплралаа ГТ1с 2 — датчап тока; 1 — топ после зммраллл РТе 117 и ф, ььь ььц ч ч йьь ььь Тии Рабочий иеиииб защиты ряс. 5. 35. дрямоттопьнаа форма напряпсаяя я форма кРивой тока датчика. Если постоянная компонента эталонного сигнала и напряжение датчика близки, то выходной сигнал усилителя будет иметь прямоугольную форму, как показано для т о на рис.
5.33. Так как коэффициент усиления высок, то выходное напряжение на обмотках двигателя импульсно изменится практически от нуля до напряжения источника питания. Сигнал усиливается транзистором г'ТЗ и подается на бозу основного переключаюшего транзистора РТ1 дчя импульсной коммутации последнего. В состоянии включения ток проходит от источника питания к нагрузке, в протнвюм случае протекает через диод обратного тока.
Если частота переключений транзисюров выбрана в диапазоне дэ 30 кГц, ю колебательная компонента в токе нагрузки очень мала. Так как при этом управлении напряжение, подаваеьюе на двнгателгь носят импульсный характер, то такое управление часю называют вибрационным. Когда ток меньше заданюго значения, у ч П растет скважность сигнала управления. В противюм случае она уменьшается. Значение напряженна, подаодимого к коммутатору двигателя, Е Е ОМ гОФ + гОРР Преимушества ШИМ нлн вибрацнонного управления заключаются в единственном источнике пипшия, малых потерях мощности и автоматическом регулировании напряжения для управления лри юрмированном токе.
Рассмотрим форму кривой тока в цепи рис. 5.34. Сразу после включения КТ1 при одпофазиом управлении ток устанавливается па более низком значении, чем соответствующее эталонное, и ч'Т4 находится в 0 так, чю исшчник питания вмсокого напряжения подключен к обмотке фазы 1, н ток нарастает достаточно быстро. Когда ток дэсгпгает значения. близкого к Рч/Яч, УТ4 начинает работать в ключевом пли вибрационном режиме и ток через обмопсу выглядит, как показано на рис. 5.35, и стабилизируется на задашюм значении. Когда транзистор 7Т1 выключается, ток 118 быстро уменьшается, благодаря дюдио-резнсторной защите, включепнон параллельно обмотке.
В коммутаторе ШИМ этого типа частота коммуташ1и транзисторов определяется значением напряжения источника питания. Недэстаток ШИМ управления заключается в том, что коммутатор создает электромагнитные помехи и акустический шум. 5м. ВХОДНОЙ КОНТРОЛЛЕР мотка 2. Импульс на включение 1 и отключение 2 для создания тормозного момента должен быть точно рассчитан по времени так, чтобы рш ваза / 5 зг й у ьь г тея ниееии имнуянеий уяяаблення Р н с. 5.
36. Оаношагоеня опогнк 119 Последней частью системы управления является входной контроллер. Он управляет количеством щаговых импульсов и нх распределением во времени, а в некоторых случаях и направлением вращения ротора. 5.4.1. Одношаговый контроллер. Простейшей является система, обеспечивающая ннкремент движения за один шаг. Зависимость количества шагов от времени в этой системе будет такой, как показано на рис. 5.36. Установление положения равновесия ротора имеет, как правило, колебательный характер, и демпфирование зависит от вида исшшьзуемого двигателя и схемы управления. Вхошюй контроллер достаточно прост, так как его функпля закпючается в создюши входного сигнала, который соответствует входному сигналу логического блока.
Пример, приведенный на рис, 5.37, имеет следующие особенности: требуется входной сигнал соответствующего высокого уровня; выходная помеха фнлыруется конденсатором; форма входного сигнала формируется триггером Шмитта, который построен на логической схеме НЕ-И или НЕ.ИДИ. Пчя устранения входных сигналов обратной полярности используют диод, показанный на рисунке пунктирной линией. Наиболее универсальные логические блоки имеют встроенный триггер Шмитта. 5.43Е Входной контроллер для электронного демпфера. Пля вьпюлнения одношагового движения без колебаний используется способ, называемый методам обрапюй фазы. Связь между положением ротора и временем подачи импульсов управления приведена на рнс. 5.38. Двигатель, находящийся в положении равновесия при возбужденной обмотке фазы 1, получает команду перейти в следующее положение равновесия.
Если ротор продолжает ускоряться эа счет возбуждения обмотки фазы 2, то ои проходит следующее положение равновесия. Поэтому в то время, как ротор движется к следующему положению равновесия, обмотка 2 отключается н снова включается обмотка 1. Зто создает момент, который замедпяет движение ротора и обеспечивает его возврат в требуемое положение равновесия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
