RU180979U1 - AC ELECTRIC DRIVE - Google Patents

AC ELECTRIC DRIVE Download PDF

Info

Publication number
RU180979U1
RU180979U1 RU2017144652U RU2017144652U RU180979U1 RU 180979 U1 RU180979 U1 RU 180979U1 RU 2017144652 U RU2017144652 U RU 2017144652U RU 2017144652 U RU2017144652 U RU 2017144652U RU 180979 U1 RU180979 U1 RU 180979U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
unit
current
stator
Prior art date
Application number
RU2017144652U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Николаевич Мещеряков
Владимир Владимирович Данилов
Ольга Викторовна Мещерякова
Денис Владимирович Ласточкин
Даниил Владимирович Безденежных
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет"
Priority to RU2017144652U priority Critical patent/RU180979U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU180979U1 publication Critical patent/RU180979U1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/06—Rotor flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

Электропривод переменного тока предназначен для регулирования скорости механизмов, имеющих вентиляторный статический момент, уменьшающийся при уменьшении скорости вращения, и может использоваться для минимизации потребляемого из сети тока. Технический результат заключается в повышении работоспособности и упрощении системы коррекции, обеспечивающей уменьшение тока статора при заданном моменте двигателя. В электропривод переменного тока, содержащий асинхронный двигатель и инвертор с ШИМ-регулятором тока, два датчика тока статора, датчик скорости, систему задания продольной составляющей тока статора и систему управления поперечной составляющей тока статора с блоками преобразования трехфазной системы координат в прямоугольную вращающуюся систему координат и обратного преобразования, введены блоки фильтрации измеряемых сигналов продольной и поперечной составляющих тока статора и разности этих сигналов, блок расчета и корректирующего сигнала продольной составляющей тока статора, блок ограничения сигнала задания продольной составляющей тока статора.Электропривод работает с реально измеряемыми переменными, с упрощенным алгоритмом расчета корректирующего сигнала, что снижает требования к управляющему контроллеру. 2 ил.The AC electric drive is designed to control the speed of mechanisms having a static fan moment, which decreases with decreasing rotation speed, and can be used to minimize the current consumed from the network. The technical result consists in increasing the efficiency and simplification of the correction system, which ensures a decrease in the stator current at a given motor moment. An AC electric drive containing an induction motor and an inverter with a PWM current controller, two stator current sensors, a speed sensor, a system for setting the longitudinal component of the stator current and a control system for the transverse component of the stator current with blocks for converting a three-phase coordinate system into a rectangular rotating coordinate system and the reverse transformations, filtering blocks of the measured signals of the longitudinal and transverse components of the stator current and the difference of these signals, a calculation and correcting block are introduced the signal of the longitudinal component of the stator current, the signal limiting unit for setting the longitudinal component of the stator current. The electric drive works with really measured variables, with a simplified algorithm for calculating the correction signal, which reduces the requirements for the control controller. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к регулируемым частотным электроприводам переменного тока механизмов с вентиляторным статическим моментом, уменьшающимся при уменьшении скорости вращения, и может использоваться для минимизации потребляемого из сети тока.The utility model relates to electrical engineering, in particular to adjustable frequency AC electric drives of mechanisms with a static fan torque that decreases with decreasing rotation speed, and can be used to minimize the current consumed from the network.

Известен электропривод переменного тока, содержащий асинхронный двигатель, трехфазный инвертор с ШИМ-регулятором тока, два датчика тока статора, с помощью которых реализуются обратные связи по фазным токам статора, датчик скорости, установленный на валу двигателя, с помощью которого реализуется обратная связь по скорости, регулятор скорости, блок расчета задания на момент двигателя, блок расчета задания модуля тока статора, блок задания фазных токов статора, блоки расчета фазных потокосцеплений ротора, блок расчета скольжения, блок задания частоты вращения поля статора, блок коррекции задания момента двигателя, с помощью которого формируется модуль вектора тока статора, в котором корректирующий сигнал определяется путем сравнения заданного и рассчитанного угла между векторами тока статора и потокосцепления ротора, и суммируется с сигналом задания на момент двигателя [1].Known AC electric drive containing an induction motor, a three-phase inverter with a PWM current controller, two stator current sensors, with which feedbacks on the stator phase currents are realized, a speed sensor mounted on the motor shaft, with which speed feedback is realized, speed controller, calculation unit for the task at the moment of the motor, unit for calculating the task of the stator current module, unit for setting the phase currents of the stator, units for calculating the phase flow coupling of the rotor, block for calculating the slip, unit for the frequency of rotation of the stator field, the correction unit for setting the motor moment, with which the stator current vector module is formed, in which the correction signal is determined by comparing the set and calculated angles between the stator current and rotor flux link vectors, and is summed with the reference signal at the motor moment [1 ].

Недостатками данного устройства являются сложность и малая точность адаптивных блоков расчета фазных потокосцеплений ротора, параметры которых изменяются при изменении скольжения, а также появление дополнительной погрешности вычисления угла между моментообразующими векторами, обусловленной температурным дрейфом параметров двигателя.The disadvantages of this device are the complexity and low accuracy of the adaptive blocks for calculating the rotor phase flux linkages, the parameters of which change with sliding, as well as the appearance of an additional error in calculating the angle between the moment-forming vectors due to the temperature drift of the motor parameters.

Наиболее близким к изобретению по технической сути и достигаемому результату является электропривод переменного тока, содержащий трехфазный инвертор, два силовых выхода которого подключены через датчики тока к двум статорным обмоткам асинхронного двигателя, а третий силовой выход инвертора соединен с третьей обмоткой статора двигателя напрямую, на валу двигателя установлен датчик скорости, выход которого соединен с отрицательным входом блока сравнения, положительный вход которого подключен к блоку задания скорости, а выход блока сравнения подключен к входу пропорционально-интегрального регулятора скорости, выход пропорционально-интегрального регулятора скорости соединен с одним входом блока задания поперечной составляющей тока статора, выход которого подключен к первому входу блока преобразования координат dq в ABC, имеющего три фазных выхода, каждый из которых соединен с блоком ШИМ регуляторов тока, шесть выходов которого соединены с шестью управляющими входами трехфазного инвертора, выходы датчиков тока соединены с входами сумматора тока, выходы датчиков тока и выход сумматора тока соединены со вторыми фазными входами блока ШИМ-регулятора тока, а также с входами блока преобразования координат ABC в dq, первый выход которого соединен с блоком определения продольной составляющей потокосцепления ротора, выход которого соединен со вторым входом блока задания поперечной составляющей тока статора и блоком расчета угловой скорости потокосцепления статора, выход которого соединен с блоком преобразования координат dq в ABC и блоком преобразования координат ABC в dq, второй выход которого соединен с блоком расчета угловой скорости потокосцепления статора, выходы блока преобразования координат ABC в dq соединены с блоком определения отношения продольной и поперечной составляющих тока статора, выход которого соединен с блоком определения угла между током статора и потокосцеплением ротора, выход которого соединен с сумматором, второй вход которого соединен с блоком задания угла, выход сумматора углов соединен со входом пропорционального блока, выход которого соединен с блоком коррекции, второй вход которого соединен с блоком преобразования заданного значения продольной составляющей потокосцепления ротора в значение продольной составляющей тока статора, выход блока коррекции соединен со вторым входом блока преобразования координат dq в ABC [2].The closest to the invention in technical essence and the achieved result is an AC electric drive containing a three-phase inverter, two power outputs of which are connected through current sensors to two stator windings of an induction motor, and a third inverter power output is connected directly to the third stator winding of the motor on the motor shaft a speed sensor is installed, the output of which is connected to the negative input of the comparison unit, the positive input of which is connected to the speed setting unit, and the output of the cp block The input is connected to the input of the proportional-integral speed controller, the output of the proportional-integral speed controller is connected to one input of the unit for setting the transverse component of the stator current, the output of which is connected to the first input of the coordinate transformation unit dq to ABC, which has three phase outputs, each of which is connected to PWM block of current regulators, six outputs of which are connected to six control inputs of a three-phase inverter, outputs of current sensors are connected to inputs of a current adder, outputs of current sensors and the output of the current adder is connected to the second phase inputs of the PWM current regulator unit, as well as to the inputs of the coordinate transformation unit ABC to dq, the first output of which is connected to the unit for determining the longitudinal component of the rotor flux linkage, the output of which is connected to the second input of the unit for setting the transverse component of the stator current and a stator angular flux linkage calculation unit, the output of which is connected to the coordinate transformation unit dq to ABC and the coordinate conversion unit ABC to dq, the second output of which is connected to the unit for calculating the angular velocity of stator flux linkage, the outputs of the coordinate transformation unit ABC to dq are connected to the unit for determining the ratio of the longitudinal and transverse components of the stator current, the output of which is connected to the angle determination unit between the stator current and the rotor flux linkage, the output of which is connected to the adder, the second input of which is connected to the angle setting unit, the output of the angle adder is connected to the input of the proportional unit, the output of which is connected to the correction unit, the second input of which is connected to the conversion unit the set value of the longitudinal component of the rotor flux linkage to the value of the longitudinal component of the stator current, the output of the correction unit is connected to the second input of the coordinate transformation unit dq to ABC [2].

Недостатками данного устройства являются сложность определения требуемого сигнала коррекции задания на продольную составляющую тока Id, т.к. управляющий контроллер выполняет сложные операция деления одной измеряемой переменной на другую и определения арктангенса от полученного результата. Также система коррекции оказывает положительное действие только в области величин статического момента на валу, меньших номинального значения. В пусковом режиме, когда момент двигателя и ток статора превышают номинальное значение, система коррекции оказывает отрицательное воздействие, т.к будет вырабатывать сигнал на увеличение продольной составляющей тока Id, несмотря на то, что магнитопровод двигателя будет находиться в насыщении, поэтому увеличение продольной составляющей тока Id приведет к возрастанию потерь энергии в двигателе.The disadvantages of this device are the difficulty in determining the required correction signal for the task on the longitudinal component of the current I d , because the control controller performs a complex operation of dividing one measured variable by another and determining the arc tangent of the result. Also, the correction system has a positive effect only in the range of static moment values on the shaft, less than the nominal value. In the starting mode, when the motor torque and stator current exceed the nominal value, the correction system has a negative effect, because it will generate a signal to increase the longitudinal component of the current I d , despite the fact that the magnetic circuit of the motor will be saturated, so the increase of the longitudinal component current I d will lead to an increase in energy loss in the engine.

Целью полезной модели является повышение работоспособности электропривода, за счет упрощения системы коррекции, вырабатывающей корректирующий сигнал задания продольной составляющей тока статора двигателя на основании рассчитываемой с наименьшим количеством вычислительных процедур разности между измеряемыми продольной и поперечной составляющими тока статора.The purpose of the utility model is to increase the operability of the electric drive by simplifying the correction system that generates a correction signal for setting the longitudinal component of the stator current of the motor based on the difference between the measured longitudinal and transverse components of the stator current calculated with the least number of computational procedures.

Предлагаемый электропривод переменного тока содержит трехфазный инвертор, два силовых выхода которого подключены через датчики тока к двум статорным обмоткам асинхронного двигателя, а третий силовой выход инвертора соединен с третьей обмоткой статора двигателя напрямую, на валу двигателя установлен датчик скорости, выход которого соединен с отрицательным входом блока сравнения, положительный вход которого подключен к блоку задания скорости, а выход блока сравнения подключен к входу пропорционально-интегрального регулятора скорости, выход пропорционально-интегрального регулятора скорости соединен с одним входом блока задания поперечной составляющей тока статора, выход которого подключен к первому входу блока преобразования координат dq в ABC, имеющего три фазных выхода, каждый из которых соединен с блоком ШИМ-регуляторов тока, шесть выходов которого соединены с шестью управляющими входами трехфазного инвертора, выходы датчиков тока соединены с отрицательными входами первого сумматора, выходы датчиков тока и выход сумматора тока соединены со вторыми фазными входами блока ШИМ-регулятора тока, а также с входами блока преобразования координат ABC в dq, первый выход которого соединен с блоком определения продольной составляющей потокосцепления ротора, выход которого соединен со вторым входом блока задания поперечной составляющей тока статора и блоком расчета угловой скорости потокосцепления статора, выход которого соединен с блоком преобразования координат dq в ABC и блоком преобразования координат ABC в dq, второй выход которого соединен с блоком расчета угловой скорости потокосцепления статора, выход блока задания продольной составляющей тока статора соединен с положительным входом второго сумматора, выход блока коррекции соединен с отрицательным входом второго сумматора, выход первого сумматора соединен с входом блока ограничения, выход которого соединен с вторым входом блока преобразования координат dq в ABC, выход для продольной составляющей тока статора блока преобразования координат ABC в dq соединен с входом первого фильтрующего блока, выход которого соединен с положительным входом узла сравнения, а выход для поперечной составляющей тока статора блока преобразования координат ABC в dq соединен с входом второго фильтрующего блока, выход которого соединен с отрицательным входом узла сравнения, выход которого соединен с входом блока расчета сигнала коррекции, выход которого соединен с отрицательным входом второго сумматора.The proposed AC drive contains a three-phase inverter, two power outputs of which are connected through current sensors to two stator windings of an induction motor, and the third power output of the inverter is connected directly to the third stator winding of the motor, a speed sensor is installed on the motor shaft, the output of which is connected to the negative input of the unit comparison, the positive input of which is connected to the speed reference unit, and the output of the comparison unit is connected to the input of the proportional-integral speed controller , the output of the proportional-integral speed controller is connected to one input of the unit for defining the transverse component of the stator current, the output of which is connected to the first input of the coordinate transformation unit dq to ABC, which has three phase outputs, each of which is connected to the block of PWM current controllers, six outputs of which connected to the six control inputs of a three-phase inverter, the outputs of the current sensors are connected to the negative inputs of the first adder, the outputs of the current sensors and the output of the current adder are connected to the second phase inputs by the PWM current regulator unit, as well as the inputs of the coordinate transformation unit ABC to dq, the first output of which is connected to the unit for determining the longitudinal component of the rotor flux linkage, the output of which is connected to the second input of the unit for defining the transverse component of the stator current and the unit for calculating the angular velocity of the stator flux link, the output of which is connected to the coordinate transformation unit dq to ABC and the coordinate transformation unit ABC to dq, the second output of which is connected to the stator flux linkage calculation unit, the output the lok of setting the longitudinal component of the stator current is connected to the positive input of the second adder, the output of the correction unit is connected to the negative input of the second adder, the output of the first adder is connected to the input of the restriction unit, the output of which is connected to the second input of the coordinate transformation unit dq to ABC, the output for the longitudinal component of current the stator of the coordinate transformation unit ABC to dq is connected to the input of the first filtering unit, the output of which is connected to the positive input of the comparison node, and the output for the transverse component The stator current supply of the coordinate transformation unit ABC to dq is connected to the input of the second filtering unit, the output of which is connected to the negative input of the comparison unit, the output of which is connected to the input of the correction signal calculation unit, the output of which is connected to the negative input of the second adder.

На фиг. 1 приведена функциональная схема электропривода переменного тока; на фиг. 2 приведена векторная диаграмма асинхронного двигателя, поясняющая определение корректирующего сигнала.In FIG. 1 shows a functional diagram of an AC electric drive; in FIG. 2 is a vector diagram of an induction motor explaining the definition of a correction signal.

Электропривод переменного тока содержит трехфазный инвертор 1, два силовых выхода которого соединены через датчики тока 2 и 3 с двумя обмотками статора асинхронного двигателя 4, а третий выход инвертора 1 соединен с третьей обмоткой статора двигателя 4 напрямую. На валу двигателя 4 установлен датчик скорости 5, выход которого подключен к отрицательному входу первого блока сравнения 6, положительный вход которого подключен к выходу блока задания скорости 7. Выход первого блока сравнения 6 подключен к входу пропорционально-интегрального регулятора скорости 8, выход которого соединен с одним входом блока задания поперечной составляющей тока статора 9, выход которого подключен к первому входу блока преобразования координат dq в ABC 10, имеющего три фазных выхода, каждый из которых соединен с блоком ШИМ-регулятора тока 11, шесть выходов которого соединены с шестью управляющими входами трехфазного инвертора 1. Выходы датчиков тока 2,3 соединены с отрицательными входами первого сумматора 12, выходы датчиков тока 2,3 и выход первого сумматора тока 12 соединены со вторыми фазными входами блока ШИМ-регулятора тока 11, а также с входами блока преобразования координат ABC в dq 13, первый выход которого соединен с блоком определения продольной составляющей потокосцепления ротора 14, выход которого соединен со вторым входом блока задания поперечной составляющей тока статора 9 и первым входом блока расчета угловой скорости потокосцепления статора 15, выход которого соединен с блоком преобразования координат dq в ABC 10 и блоком преобразования координат ABC в dq 13, второй выход которого соединен со вторым входом блока расчета угловой скорости потокосцепления статора 15, третий вход которого соединен с выходом датчика скорости 5. Выход блока задания продольной составляющей тока статора 16 соединен с положительным входом второго сумматора 17, с отрицательным входом которого соединен с выход блока расчета сигнала коррекции продольной составляющей тока 18. Первый выход преобразования координат ABC в dq 13 соединен с входом первого фильтрующего блока 19, выход которого соединен с положительным входом второго блока сравнения 20, а второй выход блока преобразования координат ABC в dq 13 соединен с входом второго фильтрующего блока 21, выход которого соединен с отрицательным входом узла сравнения 20, выход которого соединен с входом третьего фильтрующего блока 22, выход которого соединен с входом блока расчета сигнала коррекции продольной составляющей тока статора 18, выход которого соединен с отрицательным входом второго сумматора 17, выход которого соединен с входом блока ограничения 23, выход которого соединен с вторым входом блока преобразования координат dq в ABC 10.The AC electric drive contains a three-phase inverter 1, two power outputs of which are connected through current sensors 2 and 3 to two stator windings of the induction motor 4, and the third output of the inverter 1 is connected directly to the third stator winding of the motor 4. A speed sensor 5 is installed on the shaft of the engine 4, the output of which is connected to the negative input of the first comparison unit 6, the positive input of which is connected to the output of the speed setting unit 7. The output of the first comparison unit 6 is connected to the input of the proportional-integral speed controller 8, the output of which is connected to one input of the transverse current component of the stator current 9, the output of which is connected to the first input of the coordinate transformation unit dq to ABC 10, which has three phase outputs, each of which is connected to the PWM-re block a current amplifier 11, six outputs of which are connected to six control inputs of a three-phase inverter 1. The outputs of the current sensors 2,3 are connected to the negative inputs of the first adder 12, the outputs of the current sensors 2,3 and the output of the first current adder 12 are connected to the second phase inputs of the PWM-unit current regulator 11, as well as with the inputs of the coordinate transformation unit ABC to dq 13, the first output of which is connected to the unit for determining the longitudinal component of the flux linkage of the rotor 14, the output of which is connected to the second input of the transverse component reference unit current stator 9 and the first input of the block for calculating the angular velocity of the flux linkage of the stator 15, the output of which is connected to the coordinate transformation unit dq in ABC 10 and the coordinate conversion unit ABC in dq 13, the second output of which is connected to the second input of the block for calculating the angular velocity of the stator 15 the third input of which is connected to the output of the speed sensor 5. The output of the unit for setting the longitudinal component of the current of the stator 16 is connected to the positive input of the second adder 17, with a negative input of which is connected to the output of the calculation unit the correction signal of the longitudinal component of the current 18. The first output of the coordinate transformation ABC to dq 13 is connected to the input of the first filtering unit 19, the output of which is connected to the positive input of the second comparison unit 20, and the second output of the coordinate conversion unit ABC to dq 13 is connected to the input of the second filtering unit 21, the output of which is connected to the negative input of the comparison unit 20, the output of which is connected to the input of the third filtering unit 22, the output of which is connected to the input of the block for calculating the signal of the correction of the longitudinal component stator 18, the output of which is connected to the negative input of the second adder 17, the output of which is connected to the input of the restriction block 23, the output of which is connected to the second input of the coordinate transformation unit dq in ABC 10.

Электропривод переменного тока работает следующим образом.Electric AC operates as follows.

Инвертор 1 через датчики 2, 3 фазных токов питает статорные обмотки асинхронного двигателя 4. Сигналы управления на инвертор 1 поступают с выхода ШИМ-регулятора тока 11, получающего входные сигналы от блока преобразования координат dq в ABC 10, на вход которого поступают сигналы задания продольной и поперечной составляющих тока статора. Сигнал поперечной составляющей тока статора формируется следующим образом. Блок задания скорости 7 вырабатывает управляющий сигнал, поступающий на положительный вход первого узла сравнении 6, на отрицательный вход которого поступает сигнал с выхода датчика скорости 5, а с выхода блока сравнения 6 сигнал рассогласования поступает на вход регулятора скорости 8. Выработанный на выходе регулятора скорости сигнал задания на момент двигателя М* поступает на первый вход блока задания поперечной составляющей тока статора 9, на второй вход которого поступает сигнал Ψ2d с выхода блока расчета потокосцепления ротора 14. Значение сигнала задания поперечной составляющей тока статора определяется в блоке 9 по формулеThe inverter 1 through the sensors 2, 3 of the phase currents feeds the stator windings of the induction motor 4. The control signals to the inverter 1 come from the output of the PWM current controller 11, which receives input signals from the coordinate transformation unit dq to ABC 10, to the input of which the signals of the longitudinal and transverse stator current components. The signal of the transverse component of the stator current is formed as follows. The speed reference unit 7 generates a control signal that is input to the positive input of the first comparison unit 6, the negative input of which receives a signal from the output of the speed sensor 5, and from the output of the comparison unit 6, the error signal is input to the speed controller 8. The signal generated at the output of the speed controller of the reference at the motor moment, M * is fed to the first input of the transverse component of the stator current 9, the second input of which receives a signal Ψ 2d from the output of the rotor flux linkage calculation unit 14. the signal of the task of the transverse component of the stator current is determined in block 9 by the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
- приведенное полное потокосцепление ротора; Lm - основное потокосцепление двигателя.Where
Figure 00000002
- reduced total flux linkage of the rotor; L m - the main flux linkage of the engine.

Сигнал

Figure 00000003
с выхода блока 9 поступает на первый вход блока преобразования координат dq в ABC 10. Сигнал задания на продольную составляющую тока статора
Figure 00000004
, формируемый в блоке 16, поступает на положительный вход сумматора 17 и затем передается с его выхода через блок ограничений 23 на второй вход блока преобразования координат dq в ABC 10. Сигналы
Figure 00000005
,
Figure 00000006
,
Figure 00000007
с выхода блока 10 подаются на первые положительные входы ШИМ-регулятора тока 11, на вторые отрицательные входы которого подаются сигналы тока статора I1a, I1b, I1c c выходов датчиков тока 2,3 и сумматора 12. На шести выходах ШИМ-регулятора тока 11 формируются управляющие сигналы, поступающие на ключевые элементы инвертора 1. Сигналы тока статора Ila, Ilb, I1c с датчиков тока 2,3 и сумматора 12 подаются также на вход блока преобразования координат А, В, С в dq 13. Сигнал Id подается с первого выхода блока 13 на вход блока 14, рассчитывающего потокосцепления ротора Ψ2d по формулеSignal
Figure 00000003
from the output of block 9, it goes to the first input of the coordinate transformation block dq to ABC 10. The signal of the reference to the longitudinal component of the stator current
Figure 00000004
, formed in block 16, is fed to the positive input of the adder 17 and then transmitted from its output through the block of restrictions 23 to the second input of the coordinate transformation dq to ABC 10. Signals
Figure 00000005
,
Figure 00000006
,
Figure 00000007
from the output of block 10 are fed to the first positive inputs of the PWM current controller 11, to the second negative inputs of which the current signals of the stator I 1a , I 1b , I 1c are fed from the outputs of the current sensors 2,3 and the adder 12. At the six outputs of the PWM current controller 11, control signals are generated that are sent to the key elements of inverter 1. Stator current signals I la , I lb , I 1c from current sensors 2,3 and adder 12 are also fed to the input of coordinate transformation unit A, B, C to dq 13. Signal I d is fed from the first output of block 13 to the input of block 14, which calculates the rotor flux linkage and Ψ 2d by the formula

Figure 00000008
Figure 00000008

где

Figure 00000009
- постоянная времени обмотки ротора;
Figure 00000010
- приведенное активное сопротивление ротора.Where
Figure 00000009
- time constant of the rotor winding;
Figure 00000010
- reduced resistance of the rotor.

Сигнал потокосцепления ротора Ψ2d также подается с выхода блока 14 на первый вход блока расчета угловой скорости потокосцепления статора 15, на второй вход которого подается со второго выхода блока преобразования координат А, В, С в dq 13 сигнал Iq, а на третий вход блока 15 подается сигнал с датчика скорости двигателя 5. Угловая скорость потокосцепления статора рассчитывается по формуламThe rotor flux linkage signal Ψ 2d is also supplied from the output of block 14 to the first input of the block for calculating the angular velocity of the flux linkage of the stator 15, the second input of which is fed from the second output of the coordinate transformation block A, B, C to dq 13, the signal is I q , and to the third input of the block 15 a signal is sent from the engine speed sensor 5. The angular velocity of the stator flux linkage is calculated by the formulas

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

где Δω - угловая частота токов ротора; ω2 - угловая частота вращения вала электродвигателя.where Δω is the angular frequency of the rotor currents; ω 2 - the angular frequency of rotation of the motor shaft.

Корректирующий сигнал задания продольной составляющей тока

Figure 00000013
статора формируется следующим образом.Correction signal for setting the longitudinal current component
Figure 00000013
the stator is formed as follows.

Сигналы продольной Id и поперечной Iq составляющих тока статора фильтруются высокочастотными фильтрами 19 и 21, и поступают: Id - на положительный вход второго сумматора 20, Iq - на отрицательный вход второго сумматора 20, с выхода которого сигнал ΔI=Id-Iq поступает на вход среднечастотного фильтра 22, с выхода которого отфильтрованный сигнал ΔI* подается на вход блока расчета сигнала коррекции продольной составляющей тока статора 18. Расчет сигнала коррекции выполняется по формулеThe signals of the longitudinal I d and transverse I q components of the stator current are filtered by high-frequency filters 19 and 21, and they arrive: I d - to the positive input of the second adder 20, I q - to the negative input of the second adder 20, from the output of which the signal ΔI = I d - I q is fed to the input of the mid-pass filter 22, from the output of which the filtered signal ΔI * is fed to the input of the block for calculating the correction signal of the longitudinal component of the stator current 18. The calculation of the correction signal is performed according to the formula

Figure 00000014
Figure 00000014

где α - коэффициент.where α is the coefficient.

Значение коэффициента α устанавливается исходя из следующего. Момент двигателя пропорционален произведению обоих составляющий тока статораThe coefficient α is set based on the following. The motor torque is proportional to the product of both stator current components

Figure 00000015
Figure 00000015

где k - постоянный коэффициент.where k is a constant coefficient.

Минимум отношения «ток статора / момент» достигается при поддержании оптимального угла ϕ0=45° между векторами тока статора и потокосцепления ротора, показанного на фиг. 2, на уровне ϕ0=45°, при этом проекции тока статора равны между собойThe minimum ratio “stator current / moment” is achieved while maintaining the optimal angle ϕ 0 = 45 ° between the stator current and rotor flux link vectors shown in FIG. 2, at the level ϕ 0 = 45 °, while the projection of the stator current are equal to each other

Figure 00000016
Figure 00000016

В установившемся режиме момент двигателя равен статическому моменту на валу двигателя. При неполной статической нагрузке для получения заданного момента двигателя, соответствующего статическому моменту, действие системы коррекции направлено на уменьшение составляющей тока Id, за счет введения корректирующего сигнала δI*=α⋅ΔI*, тогдаIn steady state, the engine torque is equal to the static moment on the motor shaft. With an incomplete static load to obtain a given motor moment corresponding to a static moment, the action of the correction system is aimed at decreasing the current component I d , due to the introduction of a correction signal δI * = α⋅ΔI * , then

Figure 00000017
Figure 00000017

В системе электропривода за счет действия канала управления скоростью двигателя происходит соответствующее увеличение составляющей тока Iq. При этом момент двигателя определяется по выражениюIn the electric drive system, due to the action of the motor speed control channel, a corresponding increase in the current component I q occurs. The engine torque is determined by the expression

Figure 00000018
Figure 00000018

Для обеспечения устойчивости системы управления коэффициент α, входящий в выражение (5) должен бытьTo ensure the stability of the control system, the coefficient α included in expression (5) should be

Figure 00000019
Figure 00000019

Блок расчета сигнала коррекции продольной составляющей тока статора 18 может быть также выполнен адаптивным, с перенастраиваемым в процессе, работы значением коэффициента α.The unit for calculating the correction signal of the longitudinal component of the stator current 18 can also be made adaptive, with the value of coefficient α being reconfigurable during operation.

Если момент двигателя начинает превышать номинальное значение, например, при пуске двигателя, и действие системы коррекции будет направлено на увеличение задающего сигнала, равногоIf the engine torque begins to exceed the nominal value, for example, when starting the engine, and the action of the correction system will be aimed at increasing the reference signal equal to

Figure 00000020
Figure 00000020

то, блок ограничения 23 ограничивает значение сигнала

Figure 00000021
, уровень ограничения соответствует насыщению магнитной цепи двигателя, при этом
Figure 00000022
.then, restriction block 23 limits the value of the signal
Figure 00000021
, the restriction level corresponds to saturation of the motor magnetic circuit, while
Figure 00000022
.

Преимущество предлагаемого электропривода переменного тока заключается в повышении работоспособности электропривода, за счет упрощения системы коррекции, обеспечивающей минимизацию тока статора, при заданном моменте двигателя, путем более простого и точного определения требуемого сигнала коррекции задания продольной составляющей тока статора двигателя, выполняемого на основании сравнения продольной и поперечной составляющих тока статора. Электропривод работает с реально измеряемыми переменными, с упрощенным алгоритмом расчета корректирующего сигнала, что снижает требования к управляющему контроллеру.The advantage of the proposed AC electric drive is to increase the operability of the electric drive, by simplifying the correction system that minimizes the stator current at a given motor moment, by more simply and accurately determining the required correction signal for setting the longitudinal component of the motor stator current, based on a comparison of the longitudinal and transverse stator current components. The electric drive works with really measurable variables, with a simplified algorithm for calculating the correction signal, which reduces the requirements for the control controller.

Список литературыBibliography

1. Патент РФ №2447573 МПК Н02 27/04. Электропривод переменного тока. Мещеряков В.Н., Зотов В.А., Мещерякова О.В. Опубл. 10.04.2012. Бюл. №10.1. RF patent No. 2447573 IPC Н02 27/04. AC electric drive. Meshcheryakov V.N., Zotov V.A., Meshcheryakova O.V. Publ. 04/10/2012. Bull. No. 10.

2. Патент РФ ПМ №116721. МПК Н02Р 27/04. Электропривод переменного тока. Мещеряков В.Н., Цветков П.Е. Опубл. 27.05.2012 Бюл. №15.2. RF patent PM No. 116721. IPC Н02Р 27/04. AC electric drive. Meshcheryakov V.N., Tsvetkov P.E. Publ. 05/27/2012 Bull. No. 15.

Claims (1)

Электропривод переменного тока, содержащий трехфазный инвертор, два силовых выхода которого подключены через датчики тока к двум статорным обмоткам асинхронного двигателя, а третий силовой выход инвертора соединен с третьей обмоткой статора двигателя напрямую, на валу двигателя установлен датчик скорости, выход которого соединен с отрицательным входом первого блока сравнения, положительный вход которого подключен к блоку задания скорости, а выход блока сравнения подключен к входу пропорционально-интегрального регулятора скорости, выход которого соединен с одним входом блока задания поперечной составляющей тока статора, выход которого подключен к первому входу блока преобразования координат dq в ABC, имеющего три фазных выхода, каждый из которых соединен с блоком ШИМ-регулятора тока, шесть выходов которого соединены с шестью управляющими входами трехфазного инвертора, выходы датчиков тока соединены с отрицательными входами первого сумматора, выходы датчиков тока и выход сумматора тока соединены со вторыми фазными входами блока ШИМ-регулятора тока, а также с входами блока преобразования координат ABC в dq, первый выход которого соединен с блоком определения продольной составляющей потокосцепления ротора, выход которого соединен со вторым входом блока задания поперечной составляющей тока статора и блоком расчета угловой скорости потокосцепления статора, выход которого соединен с блоком преобразования координат dq в ABC и блоком преобразования координат ABC в dq, второй выход которого соединен с блоком расчета угловой скорости потокосцепления статора, выход блока задания продольной составляющей тока статора соединен с положительным входом второго сумматора, с отрицательным входом которого соединен выход блока коррекции продольной составляющей тока статора, отличающийся тем, что первый выход преобразования координат ABC в dq соединен с входом первого фильтрующего блока, выход которого соединен с положительным входом второго блока сравнения, а второй выход блока преобразования координат ABC в dq соединен с входом второго фильтрующего блока, выход которого соединен с отрицательным входом блока сравнения, выход которого соединен с входом третьего фильтрующего блока, выход которого соединен с блоком расчета сигнала коррекции продольной составляющей тока статора, выход которого соединен с отрицательным входом второго сумматора, выход которого соединен с входом блока ограничения, выход которого соединен с вторым входом блока преобразования координат dq в ABC.An AC drive containing a three-phase inverter, two power outputs of which are connected through current sensors to two stator windings of an induction motor, and the third power output of the inverter is connected directly to the third stator winding of the motor, a speed sensor is installed on the motor shaft, the output of which is connected to the negative input of the first the comparison unit, the positive input of which is connected to the speed reference unit, and the output of the comparison unit is connected to the input of the proportional-integral speed controller, in the output of which is connected to one input of the unit for setting the transverse component of the stator current, the output of which is connected to the first input of the dq to ABC coordinate transformation unit, which has three phase outputs, each of which is connected to the PWM current controller unit, six of which outputs are connected to six control inputs three-phase inverter, the outputs of the current sensors are connected to the negative inputs of the first adder, the outputs of the current sensors and the output of the current adder are connected to the second phase inputs of the PWM current controller block, as well as the inputs a coordinate transformation unit ABC to dq, the first output of which is connected to a unit for determining the longitudinal component of the rotor flux linkage, the output of which is connected to a second input of the transverse component of the stator current and the angular velocity calculation unit of the stator, the output of which is connected to the coordinate transformer dq to ABC and the coordinate transformation unit ABC to dq, the second output of which is connected to the stator flux linkage calculation unit, the output of the unit for setting the longitudinal current component st the torus is connected to the positive input of the second adder, the negative input of which is connected to the output of the block of correction of the longitudinal component of the stator current, characterized in that the first output of the coordinate transformation ABC to dq is connected to the input of the first filtering block, the output of which is connected to the positive input of the second comparison unit, and the second output of the coordinate transformation unit ABC in dq is connected to the input of the second filtering unit, the output of which is connected to the negative input of the comparison unit, the output of which is connected to the input of tego filtering unit, the output of which is connected to the signal correction unit calculating the longitudinal component of the stator current, whose output is connected to the negative input of the second adder, the output of which is connected to the input of limitation, the output of which is connected to the second input of the dq coordinate transformation in ABC block.
RU2017144652U 2017-12-19 2017-12-19 AC ELECTRIC DRIVE RU180979U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144652U RU180979U1 (en) 2017-12-19 2017-12-19 AC ELECTRIC DRIVE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144652U RU180979U1 (en) 2017-12-19 2017-12-19 AC ELECTRIC DRIVE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU180979U1 true RU180979U1 (en) 2018-07-03

Family

ID=62813457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017144652U RU180979U1 (en) 2017-12-19 2017-12-19 AC ELECTRIC DRIVE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU180979U1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2723671C1 (en) * 2019-09-05 2020-06-17 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") Asynchronous motor control device
RU2724128C1 (en) * 2019-09-05 2020-06-22 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") Asynchronous motor control method
RU2771794C1 (en) * 2021-07-23 2022-05-12 Общество с ограниченной отвественностью "Инжиниринговый центр "Русэлпром" (ООО "Инжинириговый центр "Русэлпром") Method for identifying the time constant of the rotor and the mutual inductance of the stator and rotor of an asynchronous motor in a vector field-oriented control system

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04304183A (en) * 1991-04-01 1992-10-27 Meidensha Corp Vector controller for induction motor
DE69114120T2 (en) * 1990-09-07 1996-04-04 Fanuc Ltd DRIVE SYSTEM FOR AN INDUCTION MOTOR.
US6166514A (en) * 1997-03-19 2000-12-26 Hitachi, Ltd. Apparatus and method for controlling induction motor
EP0790701B1 (en) * 1996-02-15 2001-05-16 Kabushiki Kaisha Meidensha Apparatus and method for controlling torque of induction motor through vector control type inverter
GB2396980A (en) * 2002-07-12 2004-07-07 Mitsubishi Electric Corp Vector Control Invertor
JP4304183B2 (en) * 2005-01-31 2009-07-29 株式会社フジクラ Foamed coaxial cable
RU2396696C2 (en) * 2008-07-29 2010-08-10 Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ГОУ ВПО ЛГТУ) Alternating current drive
RU116721U1 (en) * 2011-12-30 2012-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) AC ELECTRIC DRIVE
RU2483422C1 (en) * 2012-03-14 2013-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Device to control induction motor
RU2528612C2 (en) * 2012-12-26 2014-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) Alternating current electric drive

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69114120T2 (en) * 1990-09-07 1996-04-04 Fanuc Ltd DRIVE SYSTEM FOR AN INDUCTION MOTOR.
JPH04304183A (en) * 1991-04-01 1992-10-27 Meidensha Corp Vector controller for induction motor
EP0790701B1 (en) * 1996-02-15 2001-05-16 Kabushiki Kaisha Meidensha Apparatus and method for controlling torque of induction motor through vector control type inverter
US6166514A (en) * 1997-03-19 2000-12-26 Hitachi, Ltd. Apparatus and method for controlling induction motor
GB2396980A (en) * 2002-07-12 2004-07-07 Mitsubishi Electric Corp Vector Control Invertor
JP4304183B2 (en) * 2005-01-31 2009-07-29 株式会社フジクラ Foamed coaxial cable
RU2396696C2 (en) * 2008-07-29 2010-08-10 Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ГОУ ВПО ЛГТУ) Alternating current drive
RU116721U1 (en) * 2011-12-30 2012-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) AC ELECTRIC DRIVE
RU2483422C1 (en) * 2012-03-14 2013-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Device to control induction motor
RU2528612C2 (en) * 2012-12-26 2014-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) Alternating current electric drive

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2723671C1 (en) * 2019-09-05 2020-06-17 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") Asynchronous motor control device
RU2724128C1 (en) * 2019-09-05 2020-06-22 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") Asynchronous motor control method
RU2771794C1 (en) * 2021-07-23 2022-05-12 Общество с ограниченной отвественностью "Инжиниринговый центр "Русэлпром" (ООО "Инжинириговый центр "Русэлпром") Method for identifying the time constant of the rotor and the mutual inductance of the stator and rotor of an asynchronous motor in a vector field-oriented control system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2392732C1 (en) Device for control of asynchronous motor vector, method for control of asynchronous motor vector and device for control of asynchronous motor drive
JP4475528B2 (en) Synchronous motor control device and adjustment method thereof
US8558490B2 (en) Estimation of actual torque in an electrical motor drive
WO2012014526A1 (en) Control apparatus of ac rotating machine
WO1998042070A1 (en) Apparatus and method for controlling induction motor
CN104052359A (en) Motor control system having bandwidth compensation
CN104767448A (en) Control system and method for electric three-phase variable speed motor
JP5856438B2 (en) Power converter
KR20080067275A (en) Control device for an induction motor
RU180979U1 (en) AC ELECTRIC DRIVE
CN107026593A (en) Asynchronous machine becomes excitation vector control method
CN102868352A (en) Induction motor vector control system with rotor resistance robustness and induction motor vector control system method
US8975842B2 (en) Permanent magnet motor control
JP2019083672A (en) Inverter, and drive control method for motor
CN103326656B (en) Asynchronous machine rotor field orientation angle modification system and method
RU2447573C1 (en) Alternating current electric drive
EP3171508A1 (en) Method for the scalar control of an induction motor, particularly at low speed operation, and scalar control system for an induction motor
KR101878090B1 (en) Method and system for controlling motor
CN114301361B (en) Control method of electrolytic capacitor-free permanent magnet synchronous motor driving system based on bus current control
Hule et al. Sensorless vector control of three phase induction motor
KR101401778B1 (en) Flux controller for pemanent magnetic synchronous motor drive
KR102255250B1 (en) Inverter control apparatus
RU2528612C2 (en) Alternating current electric drive
CN202931248U (en) Induction motor vector control system with rotor resistance robustness
RU2254666C1 (en) Alternating-current drive

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20180427