RU2115218C1 - Ac drive control process - Google Patents

Ac drive control process Download PDF

Info

Publication number
RU2115218C1
RU2115218C1 RU96121839A RU96121839A RU2115218C1 RU 2115218 C1 RU2115218 C1 RU 2115218C1 RU 96121839 A RU96121839 A RU 96121839A RU 96121839 A RU96121839 A RU 96121839A RU 2115218 C1 RU2115218 C1 RU 2115218C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
currents
rectifier
output
valves
inverter
Prior art date
Application number
RU96121839A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96121839A (en
Inventor
Александр Меерович Вейнгер
Original Assignee
Александр Меерович Вейнгер
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 Александр Меерович Вейнгер filed Critical Александр Меерович Вейнгер
Priority to RU96121839A priority Critical patent/RU2115218C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2115218C1 publication Critical patent/RU2115218C1/en
Publication of RU96121839A publication Critical patent/RU96121839A/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

FIELD: adjustable ac drives with frequency changers. SUBSTANCE: in shaping currents at outputs of frequency changer that feeds electric motor and has two inverting rectifiers of which one is built around fully controlled diodes, both interconnected through smoothing reactor, with output current controlled depending on desired amplitude of smooth current components at frequency changer output, diodes of each inverting rectifier are changed over depending on its desired current distribution through ac conductors, and high-frequency components of current are filtered off at output of frequency changer; inverting rectifier diodes are changed over also depending on desired amplitude of smooth components of current in its ac conductors and separately of output current. EFFECT: improved power factor of electric drive and harmonic content of currents at low speed. 7 cl 13 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления электроприводами переменного тока с преобразователями частоты (ПЧ), и может быть использовано при работе на пониженных скоростях вращения исполнительного двигателя. The invention relates to electrical engineering, in particular to control systems for AC electric drives with frequency converters (IF), and can be used when operating at reduced speeds of rotation of the executive motor.

Известен способ управления электроприводом переменного тока путем формирования фазных токов на выходах ПЧ с последовательно соединенными первым управляемым выпрямителем-инвертором (ВИ), сглаживающим реактором и вторым управляемым ВИ, при котором регулирует выпрямленный ток на выходе первого ВИ, подключенного зажимами переменного напряжения к источнику (питающей сети), и производят переключение вентилей второго ВИ, подключенного зажимами переменного напряжения к обмоткам электродвигателя, в соответствии с требуемым распределением фазных токов (пространственным положением изображающего вектора тока) [1]. There is a method of controlling an AC electric drive by generating phase currents at the IF outputs with a first controlled rectifier-inverter (VI), a smoothing reactor and a second controlled VI, connected in series, in which it regulates the rectified current at the output of the first VI connected by AC voltage clamps to the source (supply network), and switch the valves of the second VI connected by clamps of alternating voltage to the motor windings, in accordance with the required distribution azine currents (by the spatial position of the imaging current vector) [1].

Первый и второй ВИ выполнены на основе обычных полууправляемых тиристоров. The first and second VI are based on conventional semi-controlled thyristors.

Выпрямленный ток на выходе первого ВИ регулируют в жестком соотношении с необходимой амплитудой основной гармоники токов статора (модулем изображающего вектора тока статора). Трехфазный мостовой ВИ обеспечивает шесть возможных пространственных положений вектора тока и переключение второго ВИ осуществляется шесть раз за период токов статора. Модуль и пространственное положение вектора тока статора задают таким образом, чтобы обеспечивались необходимый момент и необходимое энергетическое состояние электропривода. The rectified current at the output of the first VI is regulated in strict relation to the required amplitude of the main harmonic of the stator currents (the module representing the stator current vector). Three-phase bridge VI provides six possible spatial positions of the current vector and switching of the second VI is carried out six times during the period of stator currents. The module and the spatial position of the stator current vector are set in such a way that the necessary moment and the necessary energy state of the electric drive are provided.

Недостатком указанного известного решения является то, что при пониженной скорости электропривода первый ВИ работает с пониженным выпрямленным напряжением и увеличенным углом управления. Это определяет пониженный коэффициент мощности на входе электропривода и повышенное содержание гармоник в токах, потребляемых от сети. The disadvantage of this known solution is that at a reduced speed of the electric drive, the first VI operates with reduced rectified voltage and an increased control angle. This determines a reduced power factor at the input of the electric drive and an increased content of harmonics in the currents consumed from the network.

Другим недостатком является то, что токи статора имеют повышенное содержание высших гармоник, что повышает потери энергии в двигателе. Кроме того, на низких скоростях увеличен интервал дискретности во времени для системы управления второго ВИ, что препятствует высококачественному регулированию скорости. Another disadvantage is that the stator currents have a higher content of higher harmonics, which increases the energy loss in the motor. In addition, at low speeds, the time resolution interval for the second VI control system has been increased, which prevents high-quality speed control.

Наиболее близким к предложенному является способ управления электроприводом переменного тока путем формирования токов на выходах ПЧ с последовательно соединенными первым ВИ, сглаживающим реактором и вторым ВИ, выполненным на полностью управляемых вентилях, при котором регулируют выпрямленный ток на выходе первого ВИ, подключенного зажимами переменного напряжения к источнику (питающей сети), и производят переключение вентилей второго ВИ, подключенного зажимами переменного напряжения к обмоткам двигателя, с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ) и в соответствии с требуемым распределением фазных токов (пространственным положением изображающего вектора тока). Высокочастотные составляющие выходных токов второго ВИ замыкаются через трехфазную конденсаторную батарею, подключенную к обмоткам двигателя [2]. Closest to the proposed one is a method of controlling an AC electric drive by generating currents at the IF outputs with a first VI connected in series, a smoothing reactor and a second VI, made on fully controllable valves, in which the rectified current at the output of the first VI connected by AC voltage clamps to the source is regulated (mains supply), and switch the valves of the second VI connected by clamps of alternating voltage to the motor windings, using latitudinal ulsnoy modulation (PWM) and in accordance with a desired distribution of phase currents (current spatial position of the imaging vector). The high-frequency components of the output currents of the second VI are closed through a three-phase capacitor bank connected to the motor windings [2].

К недостаткам указанного известного решения относятся пониженный коэффициент мощности и повышенное содержание гармоник в токах, потребляемых от питающей сети. The disadvantages of this known solution include a reduced power factor and a high content of harmonics in the currents consumed from the mains.

Предложенный способ управления решает задачи повышения коэффициента на входе электропривода от питающей сети, а также улучшения гармонического состава токов, потребляемых электроприводом как от питающей сети, так и в обмотках двигателя переменного тока при пониженных скоростях. The proposed control method solves the problem of increasing the coefficient at the input of the electric drive from the supply network, as well as improving the harmonic composition of the currents consumed by the electric drive both from the supply network and in the windings of the AC motor at reduced speeds.

Указанная задача решается тем, что при известном способе управления электроприводом переменного тока путем формирования токов на выходах ПЧ, питающего электродвигатель и выполненного с двумя ВИ, один или два из которых на полностью управляемых вентилях, соединенными между собой через сглаживающий реактор, при котором регулируют выпрямленный ток в зависимости от требуемой амплитуды гладких составляющих токов на выходе ПЧ, переключают вентили каждого ВИ в зависимости от заданного для него распределения токов в проводах переменного тока и фильтруют высокочастотные составляющие токов на выходе ПЧ, переключение вентилей каждого ВИ на полностью управляемых вентилях производят также в зависимости от заданной амплитуды гладких составляющих токов в его проводах переменного тока и раздельно от выпрямленного тока. This problem is solved by the fact that with the known method of controlling an AC electric drive by generating currents at the outputs of the inverter supplying the electric motor and made with two VIs, one or two of which are on fully controlled valves connected to each other through a smoothing reactor, in which the rectified current is regulated depending on the required amplitude of the smooth components of the currents at the inverter output, the valves of each VI are switched depending on the distribution of currents set for it in the AC wires filtered and the high frequency components of the currents at the output of the inverter, each switching valves VI to produce fully controllable valves also depending on the preset amplitude components of smooth currents in its conductors of alternating current and separately from the rectified current.

В соответствии с изобретением ВИ на полностью управляемых вентилях может быть использован для формирования токов в обмотках электродвигателя либо для преобразования токов от питающей сети на входе ПЧ, либо для обеих задач совместно. In accordance with the invention, the VI on fully controllable valves can be used to form currents in the motor windings or to convert currents from the supply network at the input of the inverter, or for both tasks together.

Возможность раздельного регулирования выпрямленного тока и амплитуды гладких составляющих в проводах переменного тока ВИ на полностью управляемых вентилях обеспечивает повышение коэффициента мощности электропривода при пониженных скоростях. The possibility of separate regulation of the rectified current and the amplitude of the smooth components in the AC wires of the VI on fully controllable valves provides an increase in the power factor of the electric drive at reduced speeds.

В соответствии с изобретением управляющие сигналы для переключения вентилей каждого из ВИ на полностью управляемых вентилях могут быть образованы в виде отношений заданных мгновенных значений гладких составляющих фазных токов в проводах переменного тока указанного ВИ к измеренному значению выпрямленного тока. In accordance with the invention, the control signals for switching the valves of each of the VIs on fully controllable valves can be formed as the ratios of the given instantaneous values of the smooth components of the phase currents in the alternating current wires of the specified VI to the measured value of the rectified current.

При этом обеспечивается повышение коэффициента мощности на входе электропривода при пониженных скоростях и дополнительно уменьшается влияние пульсаций выпрямленного тока на токи двигателя. This ensures an increase in the power factor at the input of the electric drive at reduced speeds and further reduces the effect of the ripples of the rectified current on the motor currents.

В соответствии с предложенным способом задания для токов в проводах переменного тока каждого из ВИ на полностью управляемых вентилях могут быть сформированы по результатам сравнений заданных и фактических напряжений на его зажимах переменного тока. In accordance with the proposed method, assignments for currents in the alternating current wires of each of the VIs on fully controllable valves can be formed by comparing the set and actual voltages at its alternating current clamps.

При этом обеспечивается повышение качества регулирования электропривода за счет повышения быстродействия контуров регулирования момента и скорости. This ensures an improvement in the quality of regulation of the electric drive by increasing the speed of the control loops of torque and speed.

В соответствии с изобретением управляющие сигналы для вентилей каждого из ВИ на полностью управляемых вентилях могут быть сформированы по результатам сравнения модулирующего сигнала в виде однополярного сигнала треугольной формы с полученными отношениями заданных мгновенных значений гладких составляющих токов в проводах переменного тока к измеренному значению выпрямленного тока. При этом в каждый момент времени определяют наибольший, наименьший и промежуточный управляющий сигналы пи реализуют следующий алгоритм:
- при превышении наибольшего управляющего сигнала уровня модулирующего сигнала в анодной группе указанного ВИ включают вентиль той фазы, который соответствует наибольшему управляющему сигналу,
- при недостижении наибольшего управляющего сигнала уровня модулирующего сигнала в анодной группе указанного ВИ включают вентиль той фазы, который соответствует промежуточному управляющему сигналу,
- при превышении наименьшего управляющего сигнала уровня модулирующего сигнала взятого с обратным знаком, в катодной группе указанного ВИ включают вентиль той фазы, который соответствует промежуточному управляющему сигналу,
- при недостижении наименьшего управляющего сигнала уровня модулирующего сигнала, взятого с обратным знаком, в катодной группе указанного ВИ включается вентиль той фазы, который соответствует наименьшему управляющему сигналу.
In accordance with the invention, the control signals for the valves of each of the VIs on fully controlled valves can be generated by comparing the modulating signal in the form of a unipolar signal of a triangular shape with the obtained ratios of the given instantaneous values of the smooth components of the currents in the AC wires to the measured value of the rectified current. At the same time, at each moment of time, the largest, smallest, and intermediate control signals pi are determined that implement the following algorithm:
- when exceeding the largest control signal of the level of the modulating signal in the anode group of the specified VI include the valve of the phase that corresponds to the largest control signal,
- if the maximum control signal of the level of the modulating signal in the anode group of the specified VI is not achieved, the valve of the phase corresponding to the intermediate control signal is turned on,
- when the smallest control signal is exceeded, the level of the modulating signal taken with the opposite sign, in the cathode group of the specified VI include the valve of the phase that corresponds to the intermediate control signal,
- if the smallest control signal of the level of the modulating signal taken with the opposite sign is not achieved, the valve of the phase corresponding to the smallest control signal is turned on in the cathode group of the indicated VI.

Указанный алгоритм обеспечивает соответствие амплитуд гладких составляющих токов в проводах переменного тока заданным значениям независимо от значения выпрямленного тока. The specified algorithm ensures that the amplitudes of the smooth component currents in the AC wires correspond to the specified values, regardless of the value of the rectified current.

В соответствии с изобретением при использовании ВИ на полностью управляемых вентилях для питания обмоток электродвигателя, выпрямленный ток регулируют также в зависимости от заданного уровня выходного активного напряжения указанного ВИ, при этом определяют отношение выпрямленного тока к необходимой амплитуде гладких составляющих фазных токов, поддерживают указанное отношение минимальным в зоне малых выходных напряжений, соответствующих низким скоростям электропривода, а при превышении определенного граничного уровня выходного активного напряжения увеличивают указанное отношение по мере возрастания выходного активного напряжения над этим граничным уровнем. In accordance with the invention, when using a VI on fully controlled valves to power the motor windings, the rectified current is also regulated depending on the specified output active voltage level of the specified VI, while the ratio of the rectified current to the required amplitude of the smooth components of the phase currents is determined, and the indicated ratio is kept to a minimum zone of small output voltages corresponding to low speeds of the electric drive, and when exceeding a certain boundary level of the output a tive voltage is increased as the ratio of the output voltage of the active boundary ascending above this level.

Это обеспечивает уменьшение необходимого выпрямленного напряжения в зоне высоких скоростей и следовательно, уменьшение угла управления ВИ, питаемого от сети, в зоне низких скоростей. This ensures a decrease in the required rectified voltage in the high-speed zone and, consequently, a decrease in the angle of control of the power supply, supplied from the network, in the low-speed zone.

В соответствии с изобретением граничный уровень выходного активного напряжения ВИ на полностью управляемых вентилях может быть установлен пропорциональным напряжению на входных зажимах переменного тока ПЧ. In accordance with the invention, the boundary level of the output active voltage of the VI on fully controllable valves can be set proportional to the voltage at the input terminals of the AC inverter.

При этом уменьшается необходимый запас по выпрямленному напряжению на случай возможного снижения напряжения на входных зажимах переменного напряжения ПЧ, что обеспечивает дополнительное повышение коэффициента мощности. At the same time, the required margin for rectified voltage is reduced in case of a possible decrease in voltage at the input terminals of the inverter AC voltage, which provides an additional increase in power factor.

В соответствии с изобретением при использовании ВИ на полностью управляемых вентилях на входе ПЧ для преобразования токов питающей сети задания токов в проводах переменного тока указанного ВИ можно образовать по его активной и реактивной составляющим. Причем активную составляющую устанавливают пропорциональной измеренному выпрямленному току и заданному выпрямленному напряжению на выходе указанного ВИ, а реактивную составляющую устанавливают пропорциональной токам конденсаторов, подключенных к входным зажимам переменного напряжения ПЧ. In accordance with the invention, when using a power supply on fully controllable valves at the input of the inverter to convert currents of the supply network, currents in the alternating current wires of the specified power supply can be formed by its active and reactive components. Moreover, the active component is set proportional to the measured rectified current and the specified rectified voltage at the output of the specified VI, and the reactive component is set proportional to the currents of the capacitors connected to the input terminals of the AC voltage of the inverter.

При этом обеспечивается близкий к единице коэффициент мощности на входе ПЧ и пониженное содержание гармоник в токах, потребляемых от сети. This provides a power factor close to unity at the input of the inverter and a reduced content of harmonics in the currents consumed from the network.

На фиг. 1 приведен пример реализации предложенного способа управления электроприводом переменного тока с подключением обмоток электродвигателя к выходам ВИ на полностью управляемых вентилях; на фиг. 2 - пример реализации предложенного способа с подключением ВИ на полностью управляемых вентилях к обработкам электродвигателя и к питающей сети; на фиг. 3 - функциональная схема блока автоматического управления для электропривода фиг. 1; на фиг. 4 - функциональная схема блока логического сравнения; на фиг. 5 - функциональная схема дешифратора; на фиг. 6 - функциональная схема, реализующая зависимость выпрямленного тока от выходного активного напряжения для электропривода фиг. 1; на фиг. 7 - функциональная схема выходной части основного регулятора при формировании заданий составляющих напряжения статора электродвигателя; на фиг. 8 - пример выполнения блока автоматического управления для электропривода фиг. 2; на фиг. 9 - временные диаграммы для электропривода фиг. 1; на фиг. 10-13 - характеристики электроприводов по прототипу и реализованных по предложенному способу. In FIG. 1 shows an example of the implementation of the proposed method for controlling an AC electric drive with connecting the motor windings to the outputs of the VI on fully controllable valves; in FIG. 2 - an example of the implementation of the proposed method with the connection of VI on fully controllable valves to the treatments of the electric motor and to the mains; in FIG. 3 is a functional diagram of an automatic control unit for the electric drive of FIG. one; in FIG. 4 is a functional diagram of a logical comparison unit; in FIG. 5 is a functional diagram of a decoder; in FIG. 6 is a functional diagram realizing the dependence of the rectified current on the output active voltage for the electric drive of FIG. one; in FIG. 7 is a functional diagram of the output part of the main controller when generating tasks of the voltage components of the stator of the electric motor; in FIG. 8 is an exemplary embodiment of an automatic control unit for the electric drive of FIG. 2; in FIG. 9 is a timing diagram for the electric drive of FIG. one; in FIG. 10-13 - characteristics of electric drives according to the prototype and implemented by the proposed method.

Электропривод по фиг. 1, реализующий предложенный способ управления, содержит электродвигатель 1, подключенный к выходам ПЧ с двумя ВИ (ВИ2, ВИ3), соединенными между через сглаживающий реактор 4. Один из ВИ (в представленном примере ВИ3) выполнен на полностью управляемых вентилях V1-V6, например на GTO-тиристорах. К выходам ВИЗ (к проводам переменного тока A, B, C) подключена конденсаторная батарея 5. На входах и выходах ПЧ установлены датчики тока 6,7 и датчики напряжения 8,9. Входы ВИ2 предназначены для подключения к питающей сети переменного тока. The electric drive of FIG. 1, which implements the proposed control method, comprises an electric motor 1 connected to the inverter outputs with two VIs (VI2, VI3) connected between through a smoothing reactor 4. One of the VIs (in the presented example, VI3) is made on fully controlled valves V1-V6, for example on GTO thyristors. A capacitor bank 5 is connected to the outputs of the VIZ (to AC wires A, B, C). Current sensors 6.7 and voltage sensors 8.9 are installed at the inputs and outputs of the inverter. VI2 inputs are intended for connection to an alternating current mains.

Блок 10 автоматического управления подключен входами к выходам датчика тока 6, 7 и напряжения 8, 9, а выходами - к управляющим выходам вентилей ВИ3 и к входу системы импульсно-фазового управления (СИФУ) в составе ВИ2. The automatic control unit 10 is connected by inputs to the outputs of the current sensor 6, 7 and voltage 8, 9, and the outputs are connected to the control outputs of the VI3 valves and to the input of the pulse-phase control system (SIFU) as a part of the VI2.

В электроприводе по фиг. 2 оба ВИ (ВИ3, ВИ11) выполнены на полностью управляемых вентилях (вентили в ВИ11 обозначены V1'-V6'). К проводам A', B', C' переменного тока ВИ11 подключена конденсаторная батарея 12. In the electric drive of FIG. 2, both VI (VI3, VI11) are made on fully controllable valves (valves in VI11 are designated V1'-V6 '). A capacitor bank 12 is connected to the wires A ', B', C 'of the alternating current VI11.

Блок 10 автоматического управления содержит регулятор 13 (фиг. 3), формирователь 14 сигналов обратной связи, элемент 15 вычисления модуля вектора, блок 16 делительных элементов, преобразователь 17 поворота вектора, преобразователь 18 числа фаз, регулятор 19 выпрямленного тока и широтно-импульсный модулятор 20, выполненный с дешифратором 21, двумя релейными элементами 22, 23, двумя суммирующими элементами 24, 25 и генератором 26 модулирующего сигнала треугольной формы Wmod.The automatic control unit 10 includes a regulator 13 (Fig. 3), a feedback signal driver 14, a vector module calculation element 15, dividing element block 16, a vector rotation converter 17, a phase number converter 18, a rectified current controller 19, and a pulse-width modulator 20 made with a decoder 21, two relay elements 22, 23, two summing elements 24, 25 and a modulating signal generator 26 of a triangular shape W mod .

При этом выходы регулятора 13 с заданиями составляющих тока iMgx, iMgy в ортогональной вращающейся (относительно оси α статора) системе координат x, y, подключены к входам элемента 15 вычисления iMg модуля вектора и к входам делимых блока 16 делительных элементов, соединенного выходами с входами преобразователя 17 поворота вектора, опорные входы по углу поворота которого подключены к выходам опорных гармонических сигналов cosγм,sinγм (по углу поворота γм ортогональной вращающейся системы координат x, y) формирователя 14 сигналов обратной связи, а выходы - к входам преобразователя 18 числа фаз, соединенного выходами с входами широтно-импульсного модулятор 20.At the same time, the outputs of controller 13 with the task of the current components i Mgx , i Mgy in the orthogonal rotating (relative to the stator axis α) coordinate system x, y are connected to the inputs of the calculation element 15 of the i Mg module of the vector and to the inputs of the dividend block 16 of the dividers connected by the outputs a vector rotation inverter inputs 17, reference inputs the angle of rotation of which are connected to the outputs of the reference wave signals cosγ m, sinγ m (the angle of rotation γ m rotating orthogonal coordinate system x, y) generator 14 feedback signals, and you ode - to the inputs of the phase inverter 18, the outputs connected to the inputs of the pulse width modulator 20.

Вход обратной связи регулятора 19 выпрямленного тока подключен к соответствующему выходу iD формирователя 14 сигналов обратной связи, выходы регулятора 19 и широтно-импульсного, модулятора 20 образуют выходы блока 10 автоматического управления, подключенные соответственно к управляющим входам ВИ2 и ВИ3.The feedback input of the rectified current controller 19 is connected to the corresponding output i D of the feedback driver 14, the outputs of the controller 19 and the pulse-width modulator 20 form the outputs of the automatic control unit 10 connected to the control inputs VI2 and VI3, respectively.

Реализация предложенного способа обеспечивается введение двух элементов 27, 28 выделения максимального сигнала с двумя входами каждый, суммирующего элемента 29, а также введением в широтно-импульсный модулятор 20 блока 30 логического сравнения. The implementation of the proposed method provides the introduction of two elements 27, 28 highlight the maximum signal with two inputs each, the summing element 29, as well as the introduction of a pulse-width modulator 20 of the block 30 logical comparison.

Блок 30 может быть выполнен с элементами 31, 32 (фиг. 4) выделения максимума и минимума, релейными элементами 33, 34, 35 и логическими элементами И 36-44. Block 30 can be made with elements 31, 32 (Fig. 4) highlighting the maximum and minimum, relay elements 33, 34, 35 and logical elements And 36-44.

Дешифратор 21 может быть выполнен с логическими элементами И 45-56 (фиг. 5) и формирователями 57-62 сигналов открытия вентилей. The decoder 21 can be made with logical elements And 45-56 (Fig. 5) and formers 57-62 signals for opening the valves.

Формирователь 14 сигналов обратной связи известен в технике управляемого электропривода и описан, например, в [3]. Его входы соединены с выходами датчиков тока 6, 7 с сигналами i1A, i1C,; iSA, iSC соответственно и с выходами датчиков напряжения 8, 9 с сигналами ULAB, ULCB; USAB, USCB соответственно. На выходах формирователя 14 получают сигналы обратной связи по составляющим токов isx, isy и напряжений Usx, Usy, по выпрямленному току iD, напряжению сети UL, активному напряжению UMA, опорные сигналы cosγM,sinγM;cosγL,sinγL сигналы скоростей νML,ν.
Основной регулятор 13 выполнен по известной схема, описанной например в [1].
Feedback driver 21 is known in the art of controlled electric drive and is described, for example, in [3]. Its inputs are connected to the outputs of current sensors 6, 7 with signals i 1A , i 1C,; i SA , i SC, respectively, with the outputs of voltage sensors 8, 9 with signals U LAB , U LCB ; U SAB , U SCB, respectively. At the outputs of the driver 14, feedback signals are obtained for the components of the currents i sx , i sy and voltages U sx , U sy , for the rectified current i D , the mains voltage U L , the active voltage U MA , the reference signals cosγ M , sinγ M ; cosγ L , sinγ L the signals of the velocities ν M , ν L , ν.
The main controller 13 is made according to the known scheme described for example in [1].

Сигналы Wmax, Wmin на выходах блока 30 логического сравнения формируются по следующему алгоритму:
Wmax = max (WA, WB, WC),
Wmin = min (WA, WB, WC)/
Логические сигналы LAmax, LAmin для фазы A на выходах блока 30 соответствуют:
LAmax = 1 при WA > WB, WA > WC
LAmin = 1 при WA < WB, WA < WC,
в иных случаях LAmed = 1. Аналогичным образом формируются логические выходные сигналы LBmax, LBmed, LBmin для фазы B и сигналы LCmax, LCmed, LCmin для фазы C.
The signals W max , W min at the outputs of the logical comparison unit 30 are generated according to the following algorithm:
W max = max (W A , W B , W C ),
W min = min (W A , W B , W C ) /
The logical signals L Amax , L Amin for phase A at the outputs of block 30 correspond to:
L Amax = 1 for W A > W B , W A > W C
L Amin = 1 for W A <W B , W A <W C ,
in other cases, L Amed = 1. In a similar way, logical output signals L Bmax , L Bmed , L Bmin for phase B and signals L Cmax , L Cmed , L Cmin for phase C are generated .

Выходной сигнал L1 элемента 33 (фиг. 4) равен 1 при WA - WB > 0, выходной сигнал L3 элемента 35 равен 1 при WC > WA.The output signal L 1 of the element 33 (Fig. 4) is 1 when W A - W B > 0, the output signal L 3 of the element 35 is 1 when W C > W A.

Выходной сигнал LAmax элемента 36 равен 1 при L1 = 1 и L3 = 0, выходной сигнал LAmin элемента 37 равен 1 при L1 = 0 и L3 = 1.The output signal L Amax of element 36 is 1 for L 1 = 1 and L 3 = 0, the output signal L Amin of element 37 is 1 for L 1 = 0 and L 3 = 1.

В случае, когда оба сигнала LAmax и LAmin нулевые, логический сигнал 1 имеет место на выходе LAmed элемента 38.In the case when both the signals L Amax and L Amin are zero, the logic signal 1 takes place at the output of L Amed element 38.

Входной сигнал дешифратора 21 Lmax = 1 при условии Wmax > Wmod, входной сигнал Lmin = 1 при условии - Wmin > Wmod.The input signal of the decoder 21 L max = 1 under the condition W max > W mod , the input signal L min = 1 under the condition W min > W mod .

Сигнал для открытия вентиля V1 ВИ3 (фиг. 1) формируется в одном из двух случаев:
- когда сигнал WA является максимальным и он превышает модулирующий сигнал Wmod,
- когда сигнал WA является промежуточным, а максимальный из сигналов не превышает модулирующий сигнал.
The signal for opening the valve V1 VI3 (Fig. 1) is generated in one of two cases:
- when the signal W A is maximum and it exceeds the modulating signal W mod ,
- when the signal W A is intermediate, and the maximum of the signals does not exceed the modulating signal.

Аналогичным образом формируются сигналы для открытия других вентилей ВИ3. Similarly, signals are generated to open other VI3 valves.

Формирование увеличенного значения iEg заданного выпрямленного тока в зависимости от выходного активного напряжения UMA ВИ3 осуществляется с помощью делительного элемента 63 (фиг. 6), пропорционального элемента 64 и множительного элемента 65.The formation of the increased value i Eg of the given rectified current depending on the output active voltage U MA VI3 is carried out using a dividing element 63 (Fig. 6), a proportional element 64 and a multiplying element 65.

На входы делимого и делителя элемента 63 поступают соответственно сигналы измеренного значения выходного активного напряжения UMA и модуль напряжения UL питающей сети с выходом формирователя 14.The inputs of the divisible and divisor of the element 63 receive respectively the signals of the measured value of the output active voltage U MA and the voltage module U L of the supply network with the output of the driver 14.

Выход элемента 63 через пропорциональный элемент 64 соединен с одним из входов множительного элемента 65, на другой вход которого поступает задание выпрямленного тока iMg с выхода элемента 15 вычисления модуля вектора.The output of the element 63 through the proportional element 64 is connected to one of the inputs of the multiplying element 65, the other input of which receives the task of the rectified current i Mg from the output of the vector module calculation element 15.

При формировании в основном регуляторе 13 заданий составляющих Usgx, Usgy напряжения статора двигателя во вращающейся системе координат x, y его выходная часть выполняется с блоком 66 регуляторов напряжения (фиг. 7), блоком 67 множительных элементов, блоком 68 поворота на 90o, блоками 69, 70, 71 суммирующих элементов, блоком 72 пропорциональных элементов.When forming in the main controller 13 tasks of the components U sgx , U sgy of the stator voltage of the motor in a rotating coordinate system x, y, its output part is performed with a block 66 of voltage regulators (Fig. 7), a block of 67 multiplier elements, a block of 68 rotation of 90 o , blocks 69, 70, 71 of the summing elements, block 72 of the proportional elements.

Первые входы блока 71 суммирующих элементов предназначены для подачи заданных составляющих напряжения статора Usgx, Usgy, а другие входы - для сигналов обратной связи Usx, Usy с соответствующих выходов формирователя 14.The first inputs of the block 71 of the summing elements are designed to supply the specified components of the stator voltage U sgx , U sgy , and the other inputs are for feedback signals U sx , U sy from the corresponding outputs of the shaper 14.

Выходы блока 71 подключены через блок 66 регуляторов напряжения к первым входам блока 69 суммирующих элементов, другие входы которого соединены с выходами блока 68. Выходы блока 68 подключены к выходам блока 67, входы которого соединены с соответствующими выходами Usx, Usy, γM формирователя 14.The outputs of block 71 are connected through the block 66 of the voltage regulators to the first inputs of block 69 of the summing elements, the other inputs of which are connected to the outputs of block 68. The outputs of block 68 are connected to the outputs of block 67, the inputs of which are connected to the corresponding outputs U sx , U sy , γ M of the shaper 14.

При реализации электропривода по фиг. 2, т.е. при выполнении ВИ11 и ВИ3 на полностью управляемых вентилях, блок 10 автоматического управления содержит дополнительно широтно-импульсный модулятор 73 (фиг. 3), преобразователь 74 числа фаз, преобразователь 75 поворота вектора, блок 76 делительных элементов, элемент 77 выделения максимального сигнала, элемент 78 вычисления модуля вектора, множительные элементы 79, 80, делительный элемент 81, пропорциональный элемент 82. When implementing the electric drive of FIG. 2, i.e. when performing VI11 and VI3 on fully controllable valves, the automatic control unit 10 further comprises a pulse-width modulator 73 (Fig. 3), a phase number converter 74, a vector rotation converter 75, a dividing element block 76, a maximum signal extraction element 77, an element 78 vector module calculations, multiplying elements 79, 80, dividing element 81, proportional element 82.

Широтно-импульсный модулятор 73 выполнен аналогично модулятору 20 (фиг. 3), его выходы предназначены для подключения к управляющим выводам вентилей ВИ11. The pulse-width modulator 73 is made similarly to the modulator 20 (Fig. 3), its outputs are intended for connection to the control terminals of the VI11 valves.

Входы модулятора 73 через преобразователи 74 и 75 подключены к выходам блока 76 делительных элементов. Опорные входы преобразователя 75 соединены с соответствующими выходами cosγL,sinγL формирователя 14 сигналов обратной связи.The inputs of the modulator 73 through the converters 74 and 75 are connected to the outputs of the block 76 of the dividing elements. The reference inputs of the transducer 75 are connected to the corresponding outputs cosγ L , sinγ L of the feedback driver 14.

Входы делимых блока 76 объединены с входами элемента 78 вычисления модуля вектора. Выход элемента 78 через элемент 77 соединен с входом делителя блока 76. The inputs of the dividend block 76 are combined with the inputs of the vector module calculation element 78. The output of element 78 through element 77 is connected to the input of the divider of block 76.

Выход элемента 78 с увеличенным значением заданного выпрямленного тока iEg предназначен для подключения к элементу 27 (фиг. 3).The output of element 78 with an increased value of a given rectified current i Eg is intended to be connected to element 27 (Fig. 3).

Вход делимого UDg делительного элемента 81 соединен с выходом суммирующего элемента 29 (фиг. 3), а вход делителя, объединенный с входом пропорционального элемента 82, - с соответствующим выходом UL напряжения питающей сети формирователя 14.The input of the divisible U Dg of the dividing element 81 is connected to the output of the summing element 29 (Fig. 3), and the input of the divider combined with the input of the proportional element 82 is connected to the corresponding output U L of the supply voltage of the driver 14.

Выходы элементов 81 и 82 через соответствующие множительные элементы 79, 80 подключены к входам элемента 78. Другие входы элементов 79, 80 соединены с выходами iD, VL формирователя 14 соответственно.The outputs of the elements 81 and 82 through the corresponding multiplying elements 79, 80 are connected to the inputs of the element 78. Other inputs of the elements 79, 80 are connected to the outputs i D , V L of the shaper 14, respectively.

Все блоки и узлы выполнены на стандартных полупроводниковых элементах. All blocks and nodes are made on standard semiconductor elements.

Электропривод по фиг. 1 функционирует следующим образом. The electric drive of FIG. 1 operates as follows.

Сигнал νg на входе блока управления 10 или на входе регулятора 13 (фиг. 3) определяет заданное значение скорости. В регуляторе 13 сравнивается заданное и фактическое ν значение скоростей. В зависимости от их разности формируется заданный момент Mg.The signal ν g at the input of the control unit 10 or at the input of the controller 13 (Fig. 3) determines the set speed value. In the controller 13 compares the set and the actual ν value of the speeds. Depending on their difference, a given moment M g is formed .

В функции заданного момента, а также задаваемого (например, программно) магнитного потока ψg формируются задания токов iMgx, iMgy в ортогональной системе координат x, y.As a function of a given moment, as well as a given (for example, programmatically) magnetic flux ψ g , currents i Mgx , i Mgy are generated in the orthogonal coordinate system x, y.

Когда фактические токи iMx, iMy, поступающие с выходов формирователя 14, совпадают с заданными значениями, т.е.: imx = iMgx, imy = iMgy, фактические значения момента и магнитного потока также совпадают с заданными значениями, т.е.: M = Mg, ψ = ψg.
Сигналы WA, WB, WC (фиг. 9a) задают отношения гладких составляющих токов в проводах переменного тока ВИ3 к выпрямленному току iD. Включение полностью управляемых вентилей производится в результате сравнения этих сигналов друг с другом и с модулирующим сигналов Wmod, поступающим с выхода генератора 26.
When the actual currents i Mx , i My coming from the outputs of the shaper 14 coincide with the set values, i.e.: i mx = i Mgx , i my = i Mgy , the actual values of the moment and magnetic flux also coincide with the set values, t .е .: M = M g , ψ = ψ g .
The signals W A , W B , W C (Fig. 9a) specify the ratio of the smooth component currents in the wires of the alternating current VI3 to the rectified current i D. The inclusion of fully controllable valves is made by comparing these signals with each other and with the modulating signals W mod coming from the output of the generator 26.

Под диаграммой указанных сигналов на фиг. 9 показаны интервалы включения каждого из вентилей ВИ3, причем обозначения интервалов совпадают с обозначениями вентилей. Under the diagram of these signals in FIG. 9 shows the intervals of inclusion of each of the valves VI, and the designation of the intervals coincide with the designation of the valves.

На фиг. 9б, 9в представлены соответственно диаграммы изменений тока iA в проводе A и сквозного тока iDD.In FIG. 9b, 9c are respectively diagrams of changes in current i A in wire A and through current i DD .

Например, вентиль V1 включается в следующих условиях:
- когда сигнал WA является наибольшим и, кроме того,
WA > Wmod;
- когда сигнал WA является промежуточным и, кроме того, выполняются условия:
WB < Wmod и WC < Wmod
Чем меньше амплитуда сигналов WA, WB, WC, тем продолжительнее интервалы времени, в которые включена только одна из пар вентилей V1, V4 или V3, V6 или V5, V2. При этом выпрямленный ток замыкается через такую пару вентилей и не попадает в провода переменного тока данного ВИ. В результате при уменьшении амплитуды указанных сигналов уменьшается отношение амплитуды гладких составляющих токов в проводах переменного тока к выпрямленному току.
For example, valve V1 is turned on under the following conditions:
- when the signal W A is the largest and, in addition,
W A > W mod ;
- when the signal W A is intermediate and, in addition, the conditions are satisfied:
W B <W mod and W C <W mod
The smaller the amplitude of the signals W A , W B , W C , the longer the time intervals in which only one of the pairs of valves V1, V4 or V3, V6 or V5, V2 is included. In this case, the rectified current closes through such a pair of valves and does not enter the AC wires of this VI. As a result, when the amplitude of these signals decreases, the ratio of the amplitude of the smooth component currents in the AC wires to the rectified current decreases.

Основной регулятор 13 формирует задания составляющих тока в проводах переменного тока ВИ3 iMgx, iMgy в системе вращающихся координат x, y.The main controller 13 generates tasks of the current components in the wires of the alternating current VI3 i Mgx , i Mgy in the system of rotating coordinates x, y.

В частном случае асинхронного электропривода это может быть система координат 1, 2, связанная с изображающим вектором потока ротора ψr. Задания формируются таким образом, чтобы обеспечивались необходимые токи конденсаторов на выходе ВИ3 и токи статора двигателя, причем токи статора должны в каждый момент времени обеспечивать необходимый момент двигателя и его необходимое электромагнитное состояние. В случае асинхронного электропривода, например, может обеспечиваться необходимое значение магнитного потока ротора ψr . Задания токов формируются основным регулятором в зависимости от поступающих на его входы комнатных сигналов и сигналов обратной связи. Последние формируются формирователем сигналов обратной связи 14. На вход указанного формирователя поступают сигналы от датчиков тока 6, 7 и напряжения 8, 9 в главных цепях электропривода. При наличии в электроприводе соответствующих дополнительных датчиков на входы формирователя могут поступать сигналы скорости и положения.In the particular case of an asynchronous electric drive, this can be the coordinate system 1, 2, associated with the depicting vector of the rotor flow ψ r . The tasks are formed in such a way as to ensure the necessary capacitor currents at the output of VI3 and the stator currents of the motor, and the stator currents must at each moment of time provide the necessary moment of the motor and its necessary electromagnetic state. In the case of an asynchronous electric drive, for example, the required value of the magnetic flux of the rotor ψ r can be provided. The current tasks are formed by the main controller, depending on the room signals and feedback signals received at its inputs. The latter are formed by the shaper feedback signals 14. The input of the specified shaper receives signals from current sensors 6, 7 and voltage 8, 9 in the main circuits of the electric drive. If there are corresponding additional sensors in the drive, speed and position signals can be received at the inputs of the driver.

Сигналы заданий токов iMgx, iMgy поступают на вход элемента 15, который формирует сигнал модуля изображающего вектора заданного тока iMg. Кроме того, сигналы заданий токов в координатах x, y проходят через блок 16 делительных элементов, выходные сигналы которых WMx, WMy поступают на вход преобразователя 17 поворота.The signals of the reference currents i Mgx , i Mgy are fed to the input of the element 15, which generates a signal module representing the vector of a given current i Mg . In addition, the signals of the reference currents in the x, y coordinates pass through the block 16 of the dividing elements, the output signals of which W Mx , W My are fed to the input of the rotation Converter 17.

На входы угла этого преобразователя поступают от формирователя 14 сигналы cosγM,sinγM , где γM - угол поворота оси α относительно оси статора. Преобразователь поворота преобразует сигналы заданий WMx, WMy в систему координат α,β статора, результатом преобразования оказываются сигналы w,w .The inputs of the angle of this transducer receive signals cosγ M , sinγ M from the former 14, where γ M is the angle of rotation of the α axis relative to the stator axis. The rotation converter converts the reference signals W Mx , W My into the coordinate system α, β of the stator, the conversion results are signals w , w .

Далее эти сигналы проходят через преобразователь 18 числа фаз, выходные сигналы которого WMA, WMB, WMC вводятся в качестве сигналов заданных отношений токов в широтно-импульсный модулятор 20.Further, these signals pass through a phase number converter 18, the output signals of which W MA , W MB , W MC are input as signals of predetermined current ratios into a pulse-width modulator 20.

На входы делителя блока 16 поступает сигнал с выхода элемента 28 выделения максимального сигнала. At the inputs of the divider block 16 receives a signal from the output element 28 of the selection of the maximum signal.

На один из входов этого элемента поступает модуль вектора заданных токов iMg с выхода элемента 15. Если бы отсутствовал сигнал на втором входе элемента 28, его выходные сигналы имели бы единичную амплитуду и электропривод управлялся бы как в прототипе, т.е. вектор токов в проводах переменного тока ВИ3 управлялся бы только по направлению.One of the inputs of this element receives the vector module of the set currents i Mg from the output of element 15. If there was no signal at the second input of element 28, its output signals would have unit amplitude and the drive would be controlled as in the prototype, i.e. the current vector in the VI3 AC wires would be controlled only in the direction.

В данном электроприводе на второй вход элемента 28 поступает сигнал iD измеренного значения выпрямленного тока. Если измеренное значение выпрямленного тока iD, превышает модуль вектора заданных токов iMg, то уменьшается амплитуда сигналов WMx, WMy, следовательно, также амплитуда сигналов WMA, WMB, WMC. При этом уменьшается отношение амплитуды гладких составляющих токов в проводах переменного тока ВИ3 к выпрямленному току, в чем и проявляется отличие от известного способа.In this drive, a signal i D of the measured value of the rectified current is supplied to the second input of the element 28. If the measured value of the rectified current i D exceeds the modulus of the vector of predetermined currents i Mg , then the amplitude of the signals W Mx , W My decreases, therefore, also the amplitude of the signals W MA , W MB , W MC . In this case, the ratio of the amplitude of the smooth component currents in the wires of the alternating current VI3 to the rectified current decreases, which is the difference from the known method.

При этом используется элемент 27 выделения максимального сигнала в цепи задания выпрямленного тока. Сигнал на первом входе этого элемента - модуль вектора заданных токов iMg. Когда сигнал на втором входе этого элемента iEg превышает значение сигнала на первом входе, задание выпрямленного тока и измеренный выпрямленный ток оказываются увеличенными по сравнению со значением iMg. В результате выпрямленный ток задается сигналом iEg, а амплитуда гладких составляющих токов в проводах переменного тока ВИ3 - по-прежнему сигналом iMg.In this case, an element 27 for extracting the maximum signal in the circuit for setting the rectified current is used. The signal at the first input of this element is the module of the vector of given currents i Mg . When the signal at the second input of this element i Eg exceeds the value of the signal at the first input, the setting of the rectified current and the measured rectified current are increased compared to the value of i Mg . As a result, the rectified current is set by the signal i Eg , and the amplitude of the smooth component currents in the wires of the alternating current VI3 is still set by the signal i Mg .

Формирование сигнала iEg для случая, когда ВИ2 выполнен на основе обычных, полууправляемых тиристоров, представлено на фиг. 6.Signal generation i Eg for the case when VI2 is based on conventional, semi-controlled thyristors is shown in FIG. 6.

Как следует из схемы, указанный сигнал формируется в зависимости от модуля вектора заданных токов iMg, а также измеренных значений: выходного активного напряжения второго ВИ UMa и модуля напряжения источника (сети) UL, при этом реализуется соотношение
iEg = KEg (UMa/UL) • iMg.
As follows from the diagram, the specified signal is formed depending on the module of the vector of the set currents i Mg , as well as the measured values: the output active voltage of the second VI U Ma and the voltage module of the source (network) U L , and the ratio
i Eg = K Eg (U Ma / U L ) • i Mg .

По мере роста скорости электропривода увеличивается выходное активное напряжение. При превышении определенного уровня скорости в зависимости от задаваемого программно значения коэффициента KEg (передаточный коэффициент элемента 64) значение iEg начинает увеличиваться по сравнению со значением iMg, выпрямленный ток iD начинает расти по сравнению с амплитудой гладких составляющих токов в проводах переменного тока ВИ3 и прекращается рост необходимого выпрямленного напряжения UD.As the speed of the drive increases, the output active voltage increases. When a certain speed level is exceeded, depending on the software value of the coefficient K Eg (transfer coefficient of element 64), the value of i Eg starts to increase compared to the value of i Mg , the rectified current i D starts to increase compared to the amplitude of the smooth components of the currents in the wires of the alternating current VI3 and stops the growth of the required rectified voltage U D.

Представленные на фиг. 10 характеристики соответствуют: а) прототипу, б) предложенному электроприводу по фиг. 1. Presented in FIG. 10 characteristics correspond to: a) the prototype, b) the proposed electric drive of FIG. one.

Здесь обозначено: ν относительная скорость; UD - выпрямленное напряжение; iD - выпрямленный ток; i1 - ток, потребляемый из сети; cosφ1 - коэффициент мощности по основной гармонике тока, потребляемой из сети.It is indicated here: ν relative velocity; U D is the rectified voltage; i D is the rectified current; i 1 - current consumed from the network; cosφ 1 - power factor according to the main harmonic of the current consumed from the network.

Характеристики соответствуют некоторому неизменному моменту электропривода. Максимальное выпрямленное напряжение установившихся режимов UDxmax для предлагаемого способа оказывается ниже, чем для известного. Вторичное напряжение изолирующего трансформатора, через который электропривод подключается к сети, выбирается пропорциональным значению UDsmax, поэтому для предлагаемого способа выбирается уменьшенное вторичное напряжение. Первичный ток изолирующего трансформатора i1 при прочих равных условиях имеет совпадающие значения для известного и для предлагаемого способов при максимальной скорости электропривода. В этом режиме совпадают также значения угла управления α ВИ2 и, как следствие, коэффициента мощности по основной гармонике на стороне питающей сети cosφ1, а также гармонический состав токов, потребляемых от сети.The characteristics correspond to a certain constant moment of the electric drive. The maximum rectified steady-state voltage U Dxmax for the proposed method is lower than for the known one. The secondary voltage of the isolation transformer, through which the electric drive is connected to the network, is selected proportional to the value of U Dsmax , therefore, the reduced secondary voltage is selected for the proposed method. The primary current of the isolation transformer i 1 , ceteris paribus, has the same values for the known and for the proposed methods at the maximum speed of the electric drive. In this mode, the values of the control angle α VI and, as a consequence, the power factor for the fundamental harmonic on the side of the supply network cosφ 1 , as well as the harmonic composition of the currents consumed from the network, also coincide.

Однако по мере снижения скорости вплоть до граничного значения ν1 при управлении по предлагаемому способу ток i1 уменьшается, угол управления ВИ2 остается сравнительно небольшим, коэффициент мощности удерживается на высоком уровне, удерживается сравнительно благоприятный гармонический состав токов, потребляемых от сети. В то же время при управлении по известному способу по мере снижения скорости падает коэффициент мощности и ухудшается гармонический состав токов, потребляемых от сети.However, as the speed decreases down to the boundary value ν 1 during control by the proposed method, the current i 1 decreases, the control angle of the VI2 remains relatively small, the power factor is kept at a high level, the relatively favorable harmonic composition of the currents consumed from the network is maintained. At the same time, when controlling according to the known method, as the speed decreases, the power factor drops and the harmonic composition of the currents consumed from the network deteriorates.

Для электроприводов с высокими требованиями к качеству регулирования выходными сигналами основного регулятора 13 являются задания составляющих напряжения статора Usgx, Usgy во вращающейся системе координат x, y. Эти сигналы поступают в качестве заданий на блок 66 (фиг. 7) регуляторов. На входы обратной связи этих регуляторов поступают измеренные значения составляющих напряжения статора Usx, Usy от формирователя 14 сигналов обратной связи. В зависимости от разности заданных и измеренных значений формируются выходные сигналы регуляторов URUx, URUy.For electric drives with high demands on the quality of regulation, the output signals of the main controller 13 are the stator voltage components U sgx , U sgy in a rotating coordinate system x, y. These signals are supplied as tasks to block 66 (Fig. 7) of the regulators. The feedback inputs of these regulators receive the measured values of the components of the stator voltage U sx , U sy from the shaper 14 of the feedback signals. Depending on the difference between the set and measured values, the output signals of the regulators U RUx , U RUy are formed .

Возможно использование пропорциональных регуляторов, реализующих векторное соотношение

Figure 00000002

где Ωu - полоса пропускания контура регулирования напряжения.You can use proportional controllers that implement the vector relation
Figure 00000002

where Ω u is the bandwidth of the voltage regulation loop.

Сигналы заданий токов в проводах переменного тока ВИ3 формируются, как следует из фиг. 7, по векторному соотношению

Figure 00000003

где J - оператор поворота вектора на 90o,
C - относительная емкость конденсаторной батареи,
ωb - базовая угловая частота,
νm - относительная скорость системы координат.The signals of the reference currents in the wires of the alternating current VI3 are generated, as follows from FIG. 7, by vector ratio
Figure 00000003

where J is the operator of rotation of the vector by 90 o ,
C is the relative capacitance of the capacitor bank,
ω b is the base angular frequency,
ν m is the relative velocity of the coordinate system.

Как следует из фиг. 7 и формулы (3), в задания токов ВИ3 входят:

Figure 00000004
- измеренные токи статора,
Figure 00000005
- измеренные напряжения статора, uRu= (uRux,uRuy) - выходные сигналы регуляторов напряжения 66.As follows from FIG. 7 and formulas (3), the tasks of currents VI3 include:
Figure 00000004
- measured stator currents,
Figure 00000005
are the measured stator voltages, u Ru = (u Rux , u Ruy ) are the output signals of the voltage regulators 66.

Первое слагаемое в соотношении для заданных токов - компенсирующая связь по токам статора, второе слагаемое обеспечивает необходимые установившиеся токи конденсаторной батареи. Как указано, дополнительные регуляторы напряжения предназначены для электроприводов с повышенными требованиями к качеству регулирования, следовательно, с требованиями высокого быстродействия контуров регулирования магнитного потока и момента. Достижению этой цели способствует независимое регулирование амплитуды выходных токов ВИ3 само по себе. При наличии регуляторов напряжения становится возможным установить в контурах регулирование магнитного потока и момента быстродействие, которое ограничивается только дискретностью управления ВИ (частотой ШИМ). The first term in the ratio for the given currents is the compensating coupling of the stator currents, the second term provides the necessary steady-state currents of the capacitor bank. As indicated, additional voltage regulators are designed for electric drives with increased requirements for regulation quality, therefore, with the requirements of high-speed response of the magnetic flux and torque control loops. The achievement of this goal is facilitated by the independent regulation of the amplitude of the output currents of the VI3 itself. In the presence of voltage regulators, it becomes possible to establish in the circuits the regulation of magnetic flux and torque, which is limited only by the discrete control of the VI (PWM frequency).

В электроприводе по фиг. 2, т.е. с выполнением обоих ВИ на полностью управляемых вентилях, блок 10 содержит дополнительный узел по фиг. 8. In the electric drive of FIG. 2, i.e. with the execution of both VIs on fully controllable valves, block 10 comprises an additional unit as shown in FIG. eight.

Управление вентилями ВИ 11 осуществляет широтно-импульсный модулятор 73, входные сигналы на который поступают через преобразователь числа фаз 74, а на последний - через преобразователь 75 поворота вектора. На опорные входы преобразователя 75 поступают сигналы cosγL,sinγL , где γL - угол поворота изображающего вектора напряжений источника переменного напряжения (сети) UL относительно оси фазы A.The valves of the VI 11 are controlled by a pulse-width modulator 73, the input signals to which are supplied through a phase number converter 74, and to the latter through a vector rotation converter 75. The reference inputs of the transducer 75 receive signals cosγ L , sinγ L , where γ L is the rotation angle of the image voltage vector of the voltage source of the alternating voltage (network) U L relative to the phase axis A.

Входные сигналы поступают на преобразователь 75 поворота от блока 76 делительных элементов. На входы делимого этих элементов поступают задания токов в проводах переменного тока ВИ11 iLUg, iLVg в координатах U, V. Здесь ось U направлена по вектору UL, ось V - ортогональная опережающая. На вход делителя делительных элементов 76 поступает сигнал с выхода элемента выделения максимального сигнала 77. На входы этого элемента поступают сигнал iD измеренного выпрямленного тока и сигнал iLg задания модуля изображающего вектора токов в проводах переменного тока ВМ11. В большинстве режимов электропривода выпрямленный ток превышает задание ILg, и для ВИ11 реализуется независимое управление амплитудой токов в проводах переменного тока. Задание активного тока формируется элементами 79, 81 по соотношению
iLUg = (UDg/UL) • iD
в функции от заданного выпрямленного напряжения UDg. Этот сигнал поступает с выхода элемента 29 (фиг. 4). Таким путем обеспечивается необходимая мощность, подаваемая в цепь выпрямленного тока. Задание опережающего тока формируется элементами 82, 80 по соотношению
iLvg= bCL•νL•uL, (5)
где
BCL - относительная проводимость конденсаторной батареи 12 на входе ВИ 11.
Input signals are fed to the rotation converter 75 from the block 76 of the dividing elements. The inputs of the dividend of these elements receive current assignments in the alternating current wires VI 11 LUg , i LVg in the coordinates U, V. Here, the U axis is directed along the vector U L , the V axis is orthogonal leading. At the input of the divider of the dividing elements 76, a signal is received from the output of the maximum signal isolation element 77. The signal i D of the measured rectified current and the signal i Lg specify the module representing the vector of currents in the BM11 alternating current wires. In most drive modes, the rectified current exceeds the reference I Lg , and for VI11, the amplitude of the currents in the AC wires is independently controlled. The active current task is formed by elements 79, 81 in the ratio
i LUg = (U Dg / U L ) • i D
in function of a given rectified voltage U Dg . This signal comes from the output of element 29 (Fig. 4). In this way, the necessary power is supplied to the rectified current circuit. The advancing current task is formed by elements 82, 80 in the ratio
i Lvg = b CL • ν L • u L , (5)
Where
B CL - the relative conductivity of the capacitor bank 12 at the input of the VI 11.

Характеристики электропривода по фиг. 2 представлены на фиг. 10-13 кривыми в). Все характеристики соответствуют установившимся режимам электропривода с неизменным моментом нагрузки. Здесь выпрямленное напряжение и ток, потребляемый от сети, примерно пропорциональны скорости электропривода, выпрямленный ток определяется необходимым током статора и током конденсаторной батареи на выходе ВИ3, на стороне питания электропривода от источника (сети) поддерживается коэффициент мощности по основным гармоникам токов cosφ1 = 1. .The drive characteristics of FIG. 2 are shown in FIG. 10-13 curves c). All characteristics correspond to the steady-state modes of the electric drive with a constant load moment. Here, the rectified voltage and current consumed from the network are approximately proportional to the speed of the electric drive, the rectified current is determined by the required stator current and the current of the capacitor bank at the output of VI3, and the power factor of the main harmonics of the currents cosφ 1 = 1 is maintained on the power supply side of the electric drive from the source (network). .

Электропривод по фиг. 2 обеспечивает высокие динамические и энергетические показатели. The electric drive of FIG. 2 provides high dynamic and energy performance.

Claims (7)

1. Способ управления электроприводом переменного тока путем формирования токов на выходах преобразователя частоты, питающего электродвигатель и выполненного с двумя выпрямителями-инверторами, один или два из которых на полностью управляемых вентилях, соединенными между собой через сглаживающий реактор, при котором регулируют выпрямленный ток в зависимости от требуемой амплитуды гладких составляющих токов на выходе преобразователя частоты, переключают вентили каждого из выпрямителей-инверторов в зависимости от задания для распределения токов в проводах переменного тока и фильтруют высокочастотные составляющие токов на выходе преобразователя частоты, отличающийся тем, что переключение вентилей выпрямителей-инверторов на полностью управляемых вентилях производят также в зависимости от заданной амплитуды гладких составляющих токов в его проводах переменного тока и раздельно от выпрямленного тока. 1. A method for controlling an AC electric drive by generating currents at the outputs of a frequency converter supplying an electric motor and made with two rectifier inverters, one or two of which are on fully controllable valves connected to each other through a smoothing reactor, in which the rectified current is controlled depending on the required amplitude of the smooth component currents at the output of the frequency converter, switch the valves of each of the rectifiers-inverters depending on the job for the distribution eniya currents in the wires AC and filtered high frequency components of the currents at the output of the frequency converter, characterized in that the switching valves rectifier-inverters fully controlled valves are also produced as a function of smooth components currents predetermined amplitude in its AC power conductors and separated from the rectified current. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что управляющие сигналы для переключения вентилей выпрямителей-инверторов на полностью управляемых вентилях образуют в виде отношений заданных мгновенных значений гладких составляющих фазных токов в проводах переменного тока указанного выпрямителя-инвертора к измеренному значению выпрямленного тока. 2. The method according to claim 1, characterized in that the control signals for switching the valves of rectifiers-inverters on fully controlled valves form in the form of the ratio of the given instantaneous values of the smooth components of the phase currents in the AC wires of the specified rectifier-inverter to the measured value of the rectified current. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что задания для распределения токов в проводах переменного тока выпрямителей-инверторов на полностью управляемых вентилях формируют по результатам сравнений заданных и фактических напряжений на его зажимах переменного тока. 3. The method according to claim 1, characterized in that the tasks for the distribution of currents in AC wires of rectifier-inverters on fully controllable valves are formed by comparing the set and actual voltages at its AC terminals. 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что управляющие сигналы для вентилей выпрямителей-инверторов на полностью управляемых вентилях формируют по результатам сравнения модулирующего сигнала в виде однополярного сигнала треугольной формы с полученными отношениями заданных мгновенных значений гладких составляющих токов в проводах переменного тока к измеренному значению выпрямленного тока, при этом в каждый момент времени определяют наибольший, наименьший и промежуточный управляющий сигналы и реализуют следующий алгоритм: при превышении наибольшего управляющего сигнала уровня модулирующего сигнала в анодной группе указанного выпрямителя-инвертора включают вентиль той фазы, который соответствует наибольшему управляющему сигналу, при недостижении наибольшего управляющего сигнала уровня модулирующего сигнала в анодной группе указанного выпрямителя-инвертора включают вентиль той фазы, который соответствует промежуточному управляющему сигналу, при превышении наименьшего управляющего сигнала уровня модулирующего сигнала, взятого с обратным знаком, в катодной группе указанного выпрямителя-инвертора включают вентиль той фазы, который соответствует промежуточному управляющему сигналу, при недостижении наименьшего управляющего сигнала уровня модулирующего сигнала, взятого с обратным знаком, в катодной группе указанного выпрямителя-инвертора включается вентиль той фазы, который соответствует наименьшему управляющему сигналу. 4. The method according to claim 2, characterized in that the control signals for rectifier-inverter valves on fully controlled valves are generated by comparing the modulating signal in the form of a unipolar signal of a triangular shape with the obtained ratios of the given instantaneous values of the smooth components of the currents in the AC wires to the measured the value of the rectified current, while at each moment of time determine the largest, smallest and intermediate control signals and implement the following algorithm: when exceeding the highest control signal of the level of the modulating signal in the anode group of the specified rectifier-inverter include a valve of the phase that corresponds to the largest control signal, if the maximum control signal of the level of the modulating signal in the anode group of the specified rectifier-inverter is not included, turn on the valve of the phase that corresponds to the intermediate control signal, when the smallest control signal is exceeded, the level of the modulating signal taken with the opposite sign in the cathode groups said inverter includes a rectifier valve that phase which corresponds to the intermediate control signal, if not the smallest modulation level control signal of the signal taken with the opposite sign to the cathodic group of said rectifier-inverter is switched phase of the valve, which corresponds to the smallest control signal. 5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при использовании выпрямителя-инвертора на полностью управляемых вентилях для питания обмоток электродвигателя, выпрямленный ток регулируют также в зависимости от заданного уровня выходного активного напряжения указанного выпрямителя-инвертора, при этом определяют отношение выпрямленного тока к необходимой амплитуде гладких составляющих фазных токов, поддерживают указанное отношение минимальным в зоне малых выходных напряжений, соответствующих низким скоростям электропривода, а при превышении определенного граничного уровня выходного активного напряжения увеличивают указанное отношение по мере возрастания выходного активного напряжения над этим граничным уровнем. 5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that when using a rectifier-inverter on fully controllable valves to power the motor windings, the rectified current is also regulated depending on the specified output active voltage level of the specified rectifier-inverter, and the ratio of the rectified current to the required amplitude of the smooth components of the phase currents, maintain the indicated ratio minimum in the zone of low output voltages corresponding to low speeds of the electric drive, and at When a certain boundary level of the output active voltage is increased, the indicated ratio increases as the output active voltage increases above this boundary level. 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что граничный уровень выходного активного напряжения выпрямителя-инвертора на полностью управляемых вентилях устанавливают пропорциональным напряжению на входных зажимах переменного тока преобразователя частоты. 6. The method according to p. 5, characterized in that the boundary level of the output active voltage of the rectifier-inverter on fully controllable valves is set proportional to the voltage at the AC input terminals of the frequency converter. 7. Способ по п.1 или 2, или 4, отличающийся тем, что при использовании выпрямителя-инвертора на полностью управляемых вентилях на входе преобразователя частоты, к зажимам переменного напряжения которого подключены конденсаторы, задания для распределения токов в проводах переменного тока указанного выпрямителя-инвертора образуют по активной и реактивной составляющим, причем активную составляющую устанавливают пропорциональной измеренному выпрямленному току и заданному выпрямленному напряжению на выходе указанного выпрямителя-инвертора, а реактивную составляющую устанавливают пропорциональной токам указанных конденсаторов. 7. The method according to claim 1 or 2, or 4, characterized in that when using a rectifier-inverter on fully controllable valves at the input of the frequency converter, to the AC terminals of which the capacitors are connected, tasks for the distribution of currents in the AC wires of the specified rectifier are the inverters are formed by the active and reactive components, and the active component is set proportional to the measured rectified current and the specified rectified voltage at the output of the specified rectifier-invert a, a reactive component is set proportional currents of said capacitors.
RU96121839A 1996-11-11 1996-11-11 Ac drive control process RU2115218C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96121839A RU2115218C1 (en) 1996-11-11 1996-11-11 Ac drive control process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96121839A RU2115218C1 (en) 1996-11-11 1996-11-11 Ac drive control process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2115218C1 true RU2115218C1 (en) 1998-07-10
RU96121839A RU96121839A (en) 1998-11-20

Family

ID=20187214

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96121839A RU2115218C1 (en) 1996-11-11 1996-11-11 Ac drive control process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2115218C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2456742C1 (en) * 2011-04-14 2012-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) Device for control of ac electric drive
RU2479099C2 (en) * 2008-03-19 2013-04-10 Абб Швайц Аг Method of converter operation and device for implementation thereof
RU2481694C1 (en) * 2009-03-25 2013-05-10 Мицубиси Электрик Корпорейшн Control device and control method of electric rotary machine
RU2483424C1 (en) * 2009-04-23 2013-05-27 Мицубиси Электрик Корпорейшн Device of power conversion
RU2628666C2 (en) * 2015-12-11 2017-08-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") Method of controlling active bi-directional frequency converter
RU2682242C1 (en) * 2018-03-19 2019-03-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" Two-phase ac drive controlling method using the three-phase bridge inverter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Вейнгер А.М. Регулирующий синхронный электропривод. - М.: Энергоатомиз дат, 1983, с. 9. 2. Wu B., Devan Sh. B., Sleton G.R. PWM-CSI Inverter for Induction Motor Driver, IEEE Industry Application Society, Confer ence Reco rd, 1989, p. 508 - 513. 3. RU, патент, 2074394, кл. G 01 P 3 /46, 1995. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2479099C2 (en) * 2008-03-19 2013-04-10 Абб Швайц Аг Method of converter operation and device for implementation thereof
RU2481694C1 (en) * 2009-03-25 2013-05-10 Мицубиси Электрик Корпорейшн Control device and control method of electric rotary machine
RU2483424C1 (en) * 2009-04-23 2013-05-27 Мицубиси Электрик Корпорейшн Device of power conversion
US8704482B2 (en) 2009-04-23 2014-04-22 Mitsubishi Electric Corporation Power conversion device
RU2456742C1 (en) * 2011-04-14 2012-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) Device for control of ac electric drive
RU2628666C2 (en) * 2015-12-11 2017-08-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") Method of controlling active bi-directional frequency converter
RU2682242C1 (en) * 2018-03-19 2019-03-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" Two-phase ac drive controlling method using the three-phase bridge inverter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU754287B2 (en) Apparatus and method to generate braking torque in an AC drive
US7170767B2 (en) System and method for regenerative PWM AC power conversion
US6469469B1 (en) Variable output induction motor drive system
KR100437932B1 (en) Multi-output power conversion circuit
EP0488201A1 (en) Large capacity variable speed driving system for AC electric motor
WO2002080347A2 (en) Enhanced conduction angle power factor correction topology
EP0251068A2 (en) AC motor drive apparatus
JP2019068731A (en) Power conversion device
Nonaka et al. A PWM GTO current source converter-inverter system with sinusoidal inputs and outputs
Bak et al. Constant speed control of a permanent-magnet synchronous motor using a reverse matrix converter under variable generator input conditions
RU2115218C1 (en) Ac drive control process
Metidji et al. A new fuzzy direct torque control strategy for induction machine based on indirect matrix converter
Guazzelli et al. Decoupled predictive current control with duty-cycle optimization of a grid-tied nine-switch converter applied to an induction generator
JPH1023760A (en) Method for controlling voltage pwm converter
KR100194777B1 (en) Single Phase PWM Converter Control System
Rashid Three-Phase Controlled Rectifiers
Mir et al. Comparative analysis of Pulse Width Modulated Voltage Source Inverter fed induction motor drive and Matrix Converter fed induction motor drive
JP3399288B2 (en) Thyristor converter
US4758939A (en) Converting apparatus and commutation control method therefor
CN114450881A (en) Power conversion device
EP0237012B1 (en) A control apparatus for pwm power converters
US5652699A (en) High-voltage and high-power stabilized DC power supply using modified sine wave output 3-phase inverter
JPS5961475A (en) Power converter
JPH0746846A (en) Three-phase rectifier
KR20050007860A (en) Active High Power Factor Diode Rectifier System