RU2164053C1 - Method for regulating ac motor speed of rotation (alternatives) - Google Patents
Method for regulating ac motor speed of rotation (alternatives) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2164053C1 RU2164053C1 RU2000113178A RU2000113178A RU2164053C1 RU 2164053 C1 RU2164053 C1 RU 2164053C1 RU 2000113178 A RU2000113178 A RU 2000113178A RU 2000113178 A RU2000113178 A RU 2000113178A RU 2164053 C1 RU2164053 C1 RU 2164053C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- inverter
- motor
- rotor
- current
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации частоты вращения электродвигателей переменного тока (и в частности демпфирования ее колебаний) - синхронных, синхронно-гистерезисных или асинхронных, как общего применения, так и специального, выполненных без доступа к валу, например, гироскопических, или используемых в многодвигательных электроприводах синхронного вращения. The invention relates to electrical engineering and can be used to stabilize the speed of alternating current electric motors (and in particular damping its oscillations) - synchronous, synchronous-hysteretic or asynchronous, both general and special, made without access to the shaft, for example, gyroscopic, or used in multi-motor synchronous rotation electric drives.
Известен способ стабилизации частоты вращения электродвигателей переменного тока, согласно которому напряжение питания электродвигателя изменяют по сигналам фазового дискриминатора, расположенного в контуре обратной связи по положению ротора, на входы которого поступают два сигнала: постоянной частоты задатчика и переменной частоты датчика, расположенного на валу электродвигателя [Е.Л. Танский. Прецизионные системы стабилизации скорости двигателей. - М.: Энергия, 1975, стр. 1-20]. A known method of stabilizing the rotational speed of AC electric motors, according to which the voltage of the electric motor is changed by the signals of a phase discriminator located in the feedback loop on the position of the rotor, the inputs of which receive two signals: a constant frequency of the setpoint and a variable frequency of the sensor located on the motor shaft [E .L. Tansky. Precision engine speed stabilization systems. - M .: Energy, 1975, p. 1-20].
Недостатком данного способа является то, что при всей очевидности положительных качеств для его осуществления необходим высокоточный датчик, располагаемый на валу электродвигателя, что не всегда выполнимо в ряде электромеханических устройств, в частности, специального исполнения - гироскопов, ультрацентрифуг, электрошпинделей и т. п. The disadvantage of this method is that, with all the obvious positive qualities, it requires a high-precision sensor located on the motor shaft, which is not always feasible in a number of electromechanical devices, in particular, special designs — gyroscopes, ultracentrifuges, electrospindles, etc.
Известен также способ стабилизации частоты вращения асинхронного электродвигателя, реализованный введением положительной обратной связи по абсолютному скольжению ротора и воздействием на напряжение питания двигателя [А.С. Сарбатов, Р. С. Сандлер. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. - М.: Энергия, 1974, стр. 129]. There is also a method of stabilizing the speed of an asynchronous electric motor, implemented by introducing positive feedback on the absolute sliding of the rotor and affecting the voltage of the motor [A.S. Sarbatov, R.S. Sandler. Automatic frequency control of induction motors. - M .: Energy, 1974, p. 129].
Недостатком способа является низкое быстродействие вследствие того, что данный способ предполагает наличие на валу асинхронного двигателя датчика абсолютного скольжения. Кроме того, вычисление абсолютного скольжения по данному способу предполагает измерение, как минимум, нескольких периодов вращения вала двигателя. The disadvantage of this method is the low speed due to the fact that this method assumes the presence on the shaft of an induction motor of an absolute slip sensor. In addition, the calculation of absolute slip by this method involves the measurement of at least several periods of rotation of the motor shaft.
Известен способ амплитудного управления, реализующий стабилизацию частоты вращения синхронно-гистерезисного двигателя без доступа к валу, питающемуся от инвертора напряжения [Б.А. Делекторский, В.Н. Тарасов. Управляемый гистерезистный привод. - М. : Энергоатомиздат, 1983, стр. 108]. Согласно этому способу, напряжение двигателя регулируется по сигналам датчика тока, расположенного в цепи питания инвертора, и контролирующего низкочастотную составляющую тока потребления инвертора. There is a method of amplitude control that implements stabilization of the rotational speed of a synchronous-hysteresis motor without access to a shaft powered by a voltage inverter [B.A. Delektorsky, V.N. Tarasov. Hysteresis driven drive. - M.: Energoatomizdat, 1983, p. 108]. According to this method, the voltage of the motor is regulated by the signals of a current sensor located in the power supply circuit of the inverter, and controlling the low-frequency component of the current consumption of the inverter.
Недостатком способа является низкое быстродействие вследствие того, что выделение низкочастотной составляющей требует достаточно длительного времени. Без применения специальных дополнительных методов стабилизации магнитного состояния материала ротора синхронно-гистерезисного двигателя ток в цепи питания инвертора напряжения не является однозначной функцией положения ротора. Кроме того, циркуляция реактивной энергии в автономном инверторе напряжения происходит в зависимости от коэффициента мощности по различным цепям - либо с участием компенсирующего конденсатора, либо внутри самого инвертора, внося таким образом в процесс измерения дополнительные фазовые искажения. Дополнительным недостатком данного способа является трудность выделения низкочастотной составляющей при малых значениях частоты колебаний ротора, медленных изменениях нагрузки или магнитного состояния материала ротора. The disadvantage of this method is the low speed due to the fact that the selection of the low-frequency component requires a sufficiently long time. Without the use of special additional methods for stabilizing the magnetic state of the rotor material of a synchronous-hysteresis motor, the current in the power supply circuit of the voltage inverter is not an unambiguous function of the position of the rotor. In addition, the circulation of reactive energy in a stand-alone voltage inverter occurs depending on the power factor across various circuits - either with the participation of a compensating capacitor, or inside the inverter itself, thereby introducing additional phase distortions into the measurement process. An additional disadvantage of this method is the difficulty of isolating the low-frequency component at low values of the frequency of oscillation of the rotor, slow changes in the load or magnetic state of the material of the rotor.
Наиболее близким к предложенному способу является способ демпфирования колебаний трехфазных гистерезисных электродвигателей, питаемых от статического преобразователя частоты, состоящего из трехфазного инвертора напряжения с прямоугольно-ступенчатой формой выходного напряжения и регулятора напряжения, изменением напряжения пропорционально первой производной активной мощности двигателей [заявка ФРГ N 2726410, H 02 P 7/44]. Closest to the proposed method is a method of damping oscillations of three-phase hysteresis motors powered by a static frequency converter, consisting of a three-phase voltage inverter with a rectangular-step shape of the output voltage and voltage regulator, voltage variation in proportion to the first derivative of the active motor power [application of Germany N 2726410, H 02 P 7/44].
Недостатком данного способа является недостаточное быстродействие и точность вследствие того, что сигнал активной мощности, получаемый как произведение прямоугольно-ступенчатого выходного напряжения инвертора на фазный ток с существенно несинусоидальной формой, дополнительно содержит информацию о мощности потерь в двигателе и, строго говоря, не является адекватным мощности на валу двигателей. Кроме того, регулирование двигателей согласно данному способу требует предварительного измерения мощности в течение определенного числа периода питающего напряжения и выделения первой гармонической составляющей активной мощности. Дополнительно следует отметить, что наличие большого числа датчиков в цепях постоянного и переменного тока инвертора и регулятора, по сигналам которых корректируется сигнал активной мощности, усложняет реализацию способа. The disadvantage of this method is the lack of speed and accuracy due to the fact that the active power signal obtained as the product of the rectangle-step output voltage of the inverter by a phase current with a substantially non-sinusoidal shape additionally contains information about the power loss in the motor and, strictly speaking, is not adequate power on the shaft of the engines. In addition, the regulation of the motors according to this method requires a preliminary measurement of power for a certain number of periods of the supply voltage and the allocation of the first harmonic component of the active power. In addition, it should be noted that the presence of a large number of sensors in the DC and AC circuits of the inverter and the controller, the signals of which are corrected for the active power signal, complicates the implementation of the method.
Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение быстродействия и точности стабилизации частоты вращения электродвигателей переменного тока - синхронных, синхронно-гистерезисных или асинхронных, питающихся от статических преобразователей частоты, содержащих инвертор с прямоугольно-ступенчатой формой выходного напряжения. The main task to which the invention is directed is to increase the speed and accuracy of stabilization of the frequency of rotation of AC electric motors - synchronous, synchronous-hysteresis or asynchronous, powered by static frequency converters containing an inverter with a rectangular-step shape of the output voltage.
Поставленная задача достигается тем, что в первом варианте способа стабилизации частоты вращения электродвигателей переменного тока, питающихся от статических преобразователей частоты, содержащих инвертор с прямоугольно-ступенчатой формой выходного напряжения изменяют сформированное с помощью инвертора питающее напряжение электродвигателя посредством сигнала обратной связи. The task is achieved in that in the first embodiment of the method of stabilizing the rotation speed of AC motors powered by static frequency converters containing an inverter with a rectangular-step shape of the output voltage, the power supply voltage of the electric motor generated by the inverter is changed by means of a feedback signal.
Новым является то, что сигнал обратной связи формируют пропорционально фазе второй производной фазного тока электродвигателя на одном из коммутационных интервалов инвертора (π/3÷2π/3)+nπ или (2π/3÷π)+nπ относительно значения π/2, где n = 0, 1, 2, ... What is new is that the feedback signal is generated proportionally to the phase of the second derivative of the phase current of the electric motor at one of the inverter switching intervals (π / 3 ÷ 2π / 3) + nπ or (2π / 3 ÷ π) + nπ relative to the value π / 2, where n = 0, 1, 2, ...
Кроме того, сигнал обратной связи формируют пропорционально фазе второй производной фазных токов на одноименных коммутационных интервалах фаз инвертора в последовательности: фаза А; фаза ; фаза В; фаза ; фаза C; фаза и т.д. и сформированный таким образом сигнал обратной связи корректируют в зависимости от параметров конкретного электродвигателя.In addition, the feedback signal is formed in proportion to the phase of the second derivative of the phase currents at the same switching intervals of the phases of the inverter in the sequence: phase A; phase ; phase B; phase ; phase C; phase etc. and the feedback signal thus formed is corrected depending on the parameters of the particular electric motor.
Поставленная задача достигается тем, что во втором варианте способа стабилизации частоты вращения электродвигателей переменного тока, питающихся от статических преобразователей частоты, содержащих инвертор с прямоугольно-ступенчатой формой выходного напряжения изменяют сформированное с помощью инвертора питающее напряжение электродвигателя посредством сигнала обратной связи. The problem is achieved in that in the second variant of the method for stabilizing the rotational speed of AC electric motors powered by static frequency converters containing an inverter with a rectangular-step shape of the output voltage, the power supply voltage of the electric motor generated by the inverter is changed by means of a feedback signal.
Новым является то, что сигнал обратной связи формируют пропорционально фазе второй производной тока потребления инвертора на коммутационных интервалах инвертора относительно значения π/2 соответствующей фазы электродвигателя, полученный таким образом сигнал обратной связи корректируют в зависимости от параметров конкретного электродвигателя. What is new is that the feedback signal is generated proportionally to the phase of the second derivative of the inverter consumption current at the inverter switching intervals with respect to the π / 2 value of the corresponding phase of the electric motor, and the feedback signal obtained in this way is adjusted depending on the parameters of a particular electric motor.
Объединение технических решений, относящихся к вариантам способа, связано с тем, что они решают одну и ту же задачу - повышение быстродействия и точности стабилизации частоты вращения электродвигателей переменного тока принципиально одним и тем же путем: определением фазы второй производной фазного (выходного) тока или тока потребления (входного) инвертора на соответствующих коммутационных интервалах относительно значения π/2 соответствующей фазы электродвигателя. The combination of technical solutions related to the variants of the method is due to the fact that they solve the same problem - increasing the speed and accuracy of stabilization of the rotational speed of AC electric motors in essentially the same way: by determining the phase of the second derivative of the phase (output) current or current consumption of the (input) inverter at the corresponding switching intervals with respect to the π / 2 value of the corresponding phase of the electric motor.
Предлагаемые варианты отличаются составом операции формирования сигнала обратной связи, которые тем не менее эквивалентны по достигаемому результату, обеспечивающему повышение быстродействия и точности стабилизации частоты вращения электродвигателей переменного тока. По указанным причинам сущность изобретений по каждому из вариантов способа является равноценной, а существенные отличия, обеспечивающие достижение поставленной задачи, не могут быть объединены обобщающими или альтернативными признаками и потому представлены в виде независимых объектов. The proposed options differ in the composition of the operation of generating a feedback signal, which are nevertheless equivalent in terms of the achieved result, which provides an increase in speed and accuracy of stabilization of the frequency of rotation of AC electric motors. For these reasons, the essence of the inventions for each of the variants of the method is equivalent, and significant differences that ensure the achievement of the task cannot be combined by generalizing or alternative features and therefore are presented in the form of independent objects.
За счет указанной совокупности отличительных признаков предлагаемые варианты способа позволяют производить стабилизацию частоты вращения электродвигателей переменного тока, используя информацию непосредственно из их фазного тока или тока потребления инвертора без применения дополнительных высокоточных датчиков, располагаемых на двигателе. Поскольку используемый сигнал фактически несет непосредственную информацию о положении ротора, и дополнительно корректируется в зависимости от параметров конкретного электродвигателя, то способ обладает высокой точностью, а при возможности обновления информации о положении ротора шесть раз за период питающего напряжения (в соответствии с принципом действия трехфазного мостового инвертора) достигается высокое быстродействие устройств, реализующих данный способ. Due to the indicated combination of distinguishing features, the proposed method variants allow stabilization of the rotational speed of alternating current electric motors using information directly from their phase current or inverter consumption current without using additional high-precision sensors located on the motor. Since the signal used actually carries direct information about the position of the rotor, and is additionally adjusted depending on the parameters of a particular electric motor, the method is highly accurate, and if it is possible to update information on the position of the rotor six times during the supply voltage period (in accordance with the principle of operation of a three-phase bridge inverter ) achieved high performance devices that implement this method.
На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемые варианты способа стабилизации частоты вращения электродвигателей переменного тока. In FIG. 1 is a functional diagram of a device that implements the proposed variants of a method for stabilizing the rotational speed of AC electric motors.
На фиг. 2 и 3 представлены фазные токи электродвигателей переменного тока при идеальном холостом ходе и активном токе, равном нулю, а также при наличии активного фазного тока (при нагрузке на валу или активных сопротивлениях двигателя, не равных нулю). In FIG. Figures 2 and 3 show the phase currents of alternating current electric motors with an ideal open circuit and an active current equal to zero, as well as in the presence of an active phase current (with a load on the shaft or active motor resistances that are not equal to zero).
Фиг. 4 иллюстрирует определение точки перегиба в кривой фазного тока, фаза которой используется в качестве первичного сигнала для осуществления способа стабилизации. FIG. 4 illustrates the determination of an inflection point in a phase current curve whose phase is used as a primary signal for implementing the stabilization method.
Фиг. 5 поясняет влияние активного сопротивления фазной обмотки статора на точность формирования первичного сигнала для осуществления способа стабилизации. FIG. 5 illustrates the effect of the active resistance of the stator phase winding on the accuracy of the formation of the primary signal for implementing the stabilization method.
На фиг. 6а,б представлены соответственно выходное фазное прямоугольно-ступенчатое напряжение инвертора и соответствующий ему ток потребления. In FIG. 6a, b show the output phase rectangle-step voltage of the inverter and the corresponding consumption current, respectively.
На фиг. 7 представлена зависимость ошибки Δθ от активного сопротивления статора и угла θ нагрузки для синхронных (и гистерезисных) электродвигателей или (при аналогичном обозначении) угла θ фазового сдвига тока ротора относительно ЭДС воздушного зазора для асинхронных электродвигателей (на примере гироскопического синхронно-гистерезисного электродвигателя). In FIG. Figure 7 shows the dependence of the error Δθ on the stator resistance and the load angle θ for synchronous (and hysteretic) motors or (with a similar designation) the angle θ of the phase shift of the rotor current relative to the air gap EMF for asynchronous motors (for example, a gyroscopic synchronous-hysteresis motor).
Устройство содержит электродвигатель 1 переменного тока, соединенный цепями статора через датчик 2 фазных токов с выходом инвертора 3 напряжения, силовой вход которого через датчик 2' тока потребления соединен с выходом регулятора 4 напряжения, вход которого предназначен для подключения к источнику постоянного тока. Инвертор 3 напряжения своим управляющим многофазным входом подключен к первому многофазному выходу схемы 5 управления, второй выход которой соединен с первым входом коммутатора 6, соединенным вторым входом с датчиком 2 фазных токов или датчиком 2' тока потребления. Выход коммутатора 6 через последовательно соединенные дифференциатор 7 и нуль-орган 8 подключен к первому входу фазового дискриминатора 9, второй вход которого через устройство 10 формирования начала отсчета подключен к третьему выходу схемы 5 управления. Выход фазового дискриминатора 9 соединен с основным входом вычислителя 11 и первым входом схемы 12 определения коммутационных интервалов. Управляющий вход вычислителя 11 подключен к выходу схемы 12 определения коммутационных интервалов, второй вход которой подключен к четвертому выходу схемы 5 управления. Выход вычислителя 11 через цифроаналоговый преобразователь 13 и сравнивающее устройство 14 подключен к управляющему входу регулятора 4 напряжения. Информация о текущем угле нагрузки синхронных (и гистерезисных) электродвигателей или скольжении ротора асинхронных выводится непосредственно с выхода блока 13. The device comprises an alternating current electric motor 1 connected by a stator circuit through a phase current sensor 2 to the output of a voltage inverter 3, the power input of which is connected through a consumption current sensor 2 'to the output of a voltage regulator 4, the input of which is intended to be connected to a direct current source. The voltage inverter 3 with its control multiphase input is connected to the first multiphase output of the control circuit 5, the second output of which is connected to the first input of the
В качестве датчиков 2, 2' могут быть использованы стандартные датчики, основанные на эффекте Холла. Инвертор 3 выполняется по мостовой схеме с мостом обратных диодов, регулятор 4 напряжения - по компенсационной схеме. Коммутатор 6 представляет собой набор логически коммутируемых ключей. Дифференциатор 7 и сравнивающее устройство 14 выполняются на операционных усилителях с резистивно- емкостными цепями. Нуль-орган 8 представляет собой компаратор. Совокупность устройств 5, 9 - 12, производящих функции формирования сигналов управления инвертором и преобразования сигнала обратной связи, может быть реализована на программируемом микроконтроллере. Цифроаналоговый преобразователь 13 выполнен на стандартных микросхемах. As sensors 2, 2 'can be used standard sensors based on the Hall effect. Inverter 3 is performed according to a bridge circuit with a bridge of reverse diodes, voltage regulator 4 - according to a compensation scheme. Switch 6 is a set of logically switched keys. The differentiator 7 and the comparison device 14 are performed on operational amplifiers with resistive-capacitive circuits. Zero organ 8 is a comparator. A set of devices 5, 9 - 12, producing the functions of generating the inverter control signals and converting the feedback signal, can be implemented on a programmable microcontroller. The digital-to-
Способ стабилизации частоты вращения заключается в следующем. Образование в электрических машинах переменного тока электромагнитных сил и вращающих моментов можно рассматривать как результат взаимодействия неподвижных относительно друг друга пространственных волн тока статора с волнами распределения индукции магнитного поля вдоль окружности ротора. При этом отличный от нуля вращающий момент создается взаимодействием указанных волн одинакового порядка, а гармоники различных порядков создают моменты, суммарная величина которых равна нулю [А.И. Вольдек. Электрические машины. - Л.: Энергия, 1974, стр. 515]. A method of stabilizing the rotation speed is as follows. The formation of electromagnetic forces and torques in electric machines of alternating current can be considered as a result of the interaction of the stator current spatial waves that are motionless relative to each other and the distribution waves of the magnetic field induction along the circumference of the rotor. Moreover, a non-zero torque is created by the interaction of these waves of the same order, and harmonics of different orders create moments whose total value is zero [A.I. Voldek. Electric cars. - L .: Energy, 1974, p. 515].
В асинхронных электродвигателях образование токового слоя, индукции ротора и момента есть следствие скольжения ротора относительно пространственных волн МДС статора. In induction motors, the formation of a current sheet, induction of the rotor and torque is a consequence of the slip of the rotor relative to the spatial waves of the stator MDS.
В синхронно-гистерезисных электродвигателях токовый слой физически отсутствует, пространственная волна индукции ротора образуется за счет ориентирования магнитных доменов материала ротора по МДС статора, а момент есть следствие взаимного пространственного расположения ("угла нагрузки") указанных волн и при постоянной степени возбуждения ротора не зависит от скольжения. In synchronous-hysteretic motors, the current layer is physically absent, the rotor induction spatial wave is formed due to the orientation of the magnetic domains of the rotor material according to the stator MDS, and the moment is a result of the mutual spatial arrangement ("load angle") of these waves and does not depend on the constant degree of rotor excitation slip.
В синхронных электродвигателях как магнитоэлектрического, так и электромагнитного исполнения, пространственная волна индукции ротора является независимой от МДС статора величиной, а момент при прочих равных условиях есть следствие взаимного пространственного расположения волн МДС статора и волны индукции ротора, сцепленной в отличие от синхронно-гистерезисного электродвигателя жестко с ротором в любых режимах работы. In synchronous electric motors of both magnetoelectric and electromagnetic design, the rotor induction spatial wave is a quantity independent of the stator MDS, and the moment, other things being equal, is a consequence of the mutual spatial arrangement of the stator MDS waves and the rotor induction wave, which is rigidly coupled in contrast to the synchronous hysteresis motor with a rotor in any operating mode.
При наличии в воздушном зазоре у всех вышеперечисленных электродвигателей временных и пространственных гармонических составляющих электромагнитных полей, форма пространственной составляющей не зависит от формы питающего напряжения, а определяется лишь конструктивными особенностями и распределением фазных обмоток статора в пространстве. На практике стремятся к организации синусоидального закона пространственной МДС статора, что в асинхронных и синхронно-гистерезисных электродвигателях приводит к синусоидальной форме волны индукции ротора, причем высокого качества в электрических машинах специального назначения - гиродвигателях, ультрацентрифугах, электрошпинделях и т.п. In the presence of temporary and spatial harmonic components of electromagnetic fields in the air gap of all the above electric motors, the shape of the spatial component does not depend on the shape of the supply voltage, but is determined only by the design features and the distribution of the stator phase windings in space. In practice, they strive to organize the sinusoidal law of the spatial MDS of the stator, which in asynchronous and synchronous hysteresis motors leads to a sinusoidal waveform of induction of the rotor, and of high quality in special-purpose electric machines - gyromotors, ultracentrifuges, electric spindles, etc.
Синусоидально-распределенные вращающиеся пространственные волны индукции ротора создают в неподвижных обмотках статора синусоидальную реакцию в виде ЭДС вращения. Эту реакцию наиболее просто наблюдать в фазном токе электродвигателя переменного тока, питающемся от статического преобразователя частоты с прямоугольно-ступенчатой формой выходного напряжения. В этом случае статический преобразователь является не только источником питания двигателя, но и своеобразным задатчиком стандартного ступенчатого воздействия, позволяющем на фоне экспоненциально изменяющейся во времени составляющей тока от инвертора, выделить наличие пространственной синусоидальной составляющей волны тока от ротора. Sinusoidally distributed rotating spatial waves of the induction of the rotor create a sinusoidal reaction in the form of an emf of rotation in the fixed stator windings. This reaction is most easily observed in the phase current of an alternating current electric motor, powered by a static frequency converter with a rectangular-step shape of the output voltage. In this case, the static converter is not only a motor power source, but also a kind of master of the standard step action, which allows to distinguish the presence of the spatial sinusoidal component of the current wave from the rotor against the background of an exponentially time-varying component of the current from the inverter.
При питании электродвигателя переменного тока от трехфазного инвертора напряжения с простейшей прямоугольно-ступенчатой формой напряжения фазный ток I1 на коммутационных интервалах 0÷π/3; π/3÷2π/3; 2π/3÷π для рабочей точки при пренебрежении потерями в намагничивающем контуре схемы замещения можно представить соответственно токами I1(φ), I2(φ), I3(φ):
где R1, Xэкв - соответственно активное сопротивление фазной обмотки статора и эквивалентное реактивное сопротивление фазы двигателя;
k = R1/Xэкв;
α = arctg (Xэкв/R1);
Er - фактическая ЭДС ротора;
круговая частота;
φ - текущее значение фазы;
Ud - постоянное напряжение на входе инвертора.When powering an AC electric motor from a three-phase voltage inverter with the simplest rectangular-step voltage form, the phase current I 1 at switching
where R 1 , X equiv - respectively, the active resistance of the stator phase winding and the equivalent reactance of the motor phase;
k = R 1 / X equiv ;
α = arctan ( Xeq / R 1 );
E r is the actual EMF of the rotor;
circular frequency;
φ is the current phase value;
U d - constant voltage at the input of the inverter.
При этом физическое и количественное содержание Xэкв и Er определяется для конкретной разновидности электродвигателя переменного тока.In this case, the physical and quantitative content of X equiv and Er is determined for a particular type of AC motor.
На фиг. 2а представлено графическое пояснение формы фазного тока на примере синхронно-гистерезисного электродвигателя при идеальном холостом ходе и активном сопротивлении обмотки статора, стремящемся к нулю. In FIG. 2a is a graphical explanation of the phase current shape using an example of a synchronous-hysteresis motor with perfect idle and active resistance of the stator winding tending to zero.
На фиг. 2б - г - тоже при различных степенях намагниченности ротора. Характерным является симметричная форма тока относительно π вне зависимости от степени намагничивания ротора. Такая форма объясняется тем, что всегда симметричная относительно π и состоящая практически из отрезков прямых чисто реактивная составляющая тока инвертора Iμ суммируется в данном случае с составляющей тока от фактической ЭДС Er I2Er, также симметричной относительно π, так как угол нагрузки θ = 0. При наличии активного сопротивления статорной обмотки R1 (равно, как и потерь в стали rm, возрастании нагрузки на валу или в режиме скольжения) симметрия нарушается. При этом ток возрастает на интервале 0÷π, причем в наибольшей степени в зоне φ = 0÷π/2 за счет возрастания активной составляющей (фиг. 3а, б). Очевидно, что подобная картина наблюдается и для синхронных электродвигателей. Для асинхронных электродвигателей при холостом ходе фактическая ЭДС ротора (в отличие от приведенной) Er≈0, фазный ток представляет собой практически отрезки экспонент (или прямых при R1 = 0), и в токе реального электродвигателя присутствует лишь весьма незначительная "гистерезисная" составляющая момента. Форма фазного тока асинхронного электродвигателя при нагрузке и питании от инвертора аналогична форме тока синхронных машин.In FIG. 2b - d - also at various degrees of magnetization of the rotor. The symmetric shape of the current with respect to π is characteristic, regardless of the degree of magnetization of the rotor. This form is explained by the fact that the purely reactive component of the inverter current I μ , which is always symmetric with respect to π and consists practically of line segments, is summed in this case with the current component from the actual EMF E r I 2Er , also symmetrical with respect to π, since the load angle θ = 0 . In the presence of active resistance of the stator winding R 1 (as well as losses in steel r m , increasing load on the shaft or in slip mode), the symmetry is broken. In this case, the current increases in the
Участки фазных токов π/3÷2π/3 и 2π/3÷π (фиг. 4) представляют интерес как носители информации об угле θ нагрузки синхронных и синхронно-гистерезисных машин или (при аналогичном обозначении) угла θ фазового сдвига тока ротора относительно ЭДС воздушного зазора асинхронных. Согласно сформулированным представлениям и из фиг. 2а следует, что точка перегиба φпер кривой тока на интервале π/3÷2π/3 совпадает с единственной точкой перегиба синусоидального тока l2Er при переходе через нуль, отстающего от ЭДС Er на π/2 (ток от инвертора на этом интервале представляет наклонную прямую при R1 = 0). Если координата φ = π/2 в принятой системе соответствует оси фазной обмотки, или с точностью до падения напряжения на активном сопротивлении статора R1 вектору напряжения U1, то значение угла θ = φпер-π/2. При углах θ > π/6 точка перегиба перемещается на интервал 2π/3÷π, хотя реальные углы θ применяемых электродвигателей, как правило, не превышают указанного значения. Математически можно показать, что вторая производная фазного тока на указанных интервалах точно обращается в нуль при соответствующих углах θ и пренебрежении активным сопротивлением статора, т.е. R1_→ 0:
Примечательно то, что и при наличии активного сопротивления обмотки статора (по крайней мере, в диапазонах реальных значений) точка перегиба соответствует углу θ. При обозначении составляющих выражения (2) для тока I2(φ) соответственно M(R1,φ) и N(R1,φ) можно показать, что
Фиг. 5 иллюстрирует выражение (6) для реальных гироскопических синхронно-гистерезисных электродвигателей.Plots of phase currents π / 3 ÷ 2π / 3 and 2π / 3 ÷ π (Fig. 4) are of interest as carriers of information on the load angle θ of synchronous and synchronous-hysteresis machines or (with a similar designation) the angle θ of the phase shift of the rotor current relative to the EMF air gap asynchronous. According to the stated concepts and from FIG. 2a it follows that the inflection point φ per current curve in the interval π / 3 ÷ 2π / 3 coincides with the only inflection point of the sinusoidal current l 2Er when crossing through zero, which is behind the EMF E r by π / 2 (the current from the inverter in this interval represents inclined line at R 1 = 0). If the coordinate φ = π / 2 in the adopted system corresponds to the axis of the phase winding, or, up to a voltage drop across the stator resistance R 1, to the voltage vector U 1 , then the angle θ = φ lane -π / 2. At angles θ> π / 6, the inflection point moves to the interval 2π / 3 ÷ π, although the real angles θ of the electric motors used, as a rule, do not exceed the indicated value. It can be mathematically shown that the second derivative of the phase current at the indicated intervals exactly vanishes at the corresponding angles θ and neglecting the stator resistance, i.e. R 1 _ → 0:
It is noteworthy that in the presence of active resistance of the stator winding (at least in the ranges of real values), the inflection point corresponds to the angle θ. When designating the components of expression (2) for the current I 2 (φ), respectively, M (R 1 , φ) and N (R 1 , φ), we can show that
FIG. 5 illustrates expression (6) for real gyroscopic synchronous-hysteresis motors.
Расчетные и экспериментальные данные показывают, что на ошибку в определении угла нагрузки синхронных (и гистерезисных) электродвигателей и угла фазового сдвига тока ротора относительно ЭДС воздушного зазора асинхронных электродвигателей по точке перегиба в кривой фазного тока (т.е. по равенству нулю второй производной по текущему углу) оказывает не величина активного сопротивления обмотки статора, а незначительное отклонение от нуля второй производной экспоненциальной составляющей тока от инвертора в точке измерения. Действительно, изменение активного сопротивления статора в равной степени (и в одном направлении) влияет на сдвиг составляющих тока от инвертора и фактической ЭДС ротора. Однако при возрастании активного сопротивления статора, начиная от нуля, форма инверторной составляющей фазного тока на коммутационном интервале изменяется соответственно от прямой линии до все более ярко выраженной экспоненты. Соответственно вторая производная инверторной составляющей изменяется при этом от нуля до некоторой величины. С учетом того, что вторая производная в точке перегиба синусоидальной зависимости всегда обращается в нуль, в точке измерения фазного тока появится ошибка от экспоненциальной составляющей тока инвертора. Так, у испытуемых синхронно-гистерезисных электродвигателей ошибка в определении угла нагрузки в диапазоне варьирования нагрузки и активного сопротивления статора согласно представленному способу не превысила значения 0,04 рад (фиг. 7). The calculated and experimental data show that the error in determining the load angle of synchronous (and hysteresis) motors and the phase shift angle of the rotor current relative to the EMF of the air gap of asynchronous motors at the inflection point in the phase current curve (i.e., by the fact that the second derivative with respect to the current angle) is exerted not by the value of the active resistance of the stator winding, but by a slight deviation from zero of the second derivative of the exponential component of the current from the inverter at the measurement point. Indeed, a change in the stator resistance in an equal degree (and in one direction) affects the shift of the current components from the inverter and the actual rotor EMF. However, with increasing stator resistance, starting from zero, the shape of the inverter component of the phase current in the switching interval changes, respectively, from a straight line to an increasingly pronounced exponent. Accordingly, the second derivative of the inverter component changes from zero to a certain value. Given that the second derivative at the inflection point of the sinusoidal dependence always vanishes, an error from the exponential component of the inverter current will appear at the phase current measurement point. So, for the tested synchronous-hysteresis electric motors, the error in determining the load angle in the range of load variation and stator resistance according to the presented method did not exceed 0.04 rad (Fig. 7).
Результаты измерений можно скорректировать, зная величину отклонения зафиксированного нулевого значения второй производной фазного тока от истинного значения определяемого угла. Корректирующая функция получается из условия равенства нулю вторых производных фазных токов соответственно на коммутационных интервалах π/3÷2π/3 и 2π3÷π:
Переходя к приращениям и разлагая выражения (7), (8) в ряд Тейлора в окрестностях точки измерения, после преобразования получим соответствующие выражения для корректировки измеренных значений в форме:
где φ0 - фаза второй производной фазного тока относительно значения π/2;
θ - истинный угол нагрузки синхронных (и гистерезисных) электродвигателей и угол фазового сдвига тока ротора относительно ЭДС воздушного зазора асинхронных электродвигателей;
где KU = Ud/Er,
Известно, что огибающая тока потребления инвертора напряжения складывается из участков фазных токов на интервале π/3÷2π/3 (фиг. 6а) [B.C. Руденко, В. И. Сенько, И.М. Чиженко. Преобразовательная техника. - Киев. Вища школа, 1978, стр. 320]. Исходя из этого факта информацию о точке перегиба на кривых фазных токов на указанных интервалах при углах θ<π/6 можно получить в цепи постоянного тока инвертора.The measurement results can be adjusted, knowing the deviation of the fixed zero value of the second derivative of the phase current from the true value of the determined angle. The correction function is obtained from the condition that the second derivatives of the phase currents vanish on the switching intervals π / 3 ÷ 2π / 3 and 2π3 ÷ π, respectively:
Passing to increments and expanding expressions (7), (8) in a Taylor series in the vicinity of the measurement point, after the conversion, we obtain the corresponding expressions for adjusting the measured values in the form:
where φ 0 is the phase of the second derivative of the phase current relative to the value of π / 2;
θ is the true load angle of synchronous (and hysteresis) motors and the phase angle of the rotor current relative to the EMF of the air gap of asynchronous motors;
where K U = U d / E r ,
It is known that the envelope of the current consumption of the voltage inverter consists of sections of phase currents in the interval π / 3 ÷ 2π / 3 (Fig. 6a) [BC Rudenko, V. I. Senko, I. M. Chizhenko. Conversion technology. - Kiev. Vishka School, 1978, p. 320]. Based on this fact, information on the inflection point on the phase current curves at the indicated intervals at angles θ <π / 6 can be obtained in the DC circuit of the inverter.
Устройство, представленное на фиг. 1, работает следующим образом. The device shown in FIG. 1, works as follows.
При подаче напряжения питания схема 5 управления формирует трехфазную систему напряжений с относительным сдвигом фаз в 120o (эл.), необходимых для работы инвертора 3, в результате которой на его выходе формируется трехфазное прямоугольно-ступенчатое напряжение (фиг. 6б). В момент запуска электродвигателя 1 угол нагрузки синхронных (и гистерезисных) машин или угол фазового сдвига тока ротора относительно ЭДС воздушного зазора асинхронных машин максимален. Дифференциатор 7 на одном из коммутационных интервалов вычисляет текущее значение второй производной фазного тока инвертора по углу φ = ω1t, информация о котором поступает с выхода коммутатора 6. В зависимости от режима работы, отражающего варианты представленного способа, сигнал на вход дифференциатора 7 через коммутатор 6 может поступать либо с датчика 2' фазных токов, либо с датчика 2 тока потребления, расположенного в цепи постоянного тока инвертора 3. Очевидно, что информация с датчика 2' тока потребления может обновляться шесть раз за период питающего напряжения. В первом случае сигнал может формироваться либо от одной из фаз на одном из коммутационных интервалов инвертора (π/3÷2π/3)+nπ или (2π/3÷π)+nπ относительно значения π/2, где n = 0, 1, 2,..., либо с трех фаз по мере появления очередного измерительного интервала, а это происходит также шесть раз за период питающего напряжения в последовательности: фаза А; фаза ; фаза B; фаза ; фаза С; фаза и т.д., где знак <-> над буквой означает инверсию. Нуль-орган 8 определяет фазу φ0dt второй производной, которая поступает на первый вход фазового дискриминатора 9. При этом на его втором входе присутствует значение фазы π/2. В пусковом режиме на выходе фазового дискриминатора 9 образуется максимальный сигнал, который вводит регулятор 4 напряжения в режим максимального ограничения и таким образом происходит форсированный запуск электродвигателя 1. При достижении электродвигателем 1 рабочей частоты вращения блоки 2, 2', 6-13 начинают постоянное поинтервальное (в зоне коммутации инвертора 60o (эл.)) отслеживание отклонения угла θ по сигналу второй производной фазных токов.When the supply voltage is applied, the control circuit 5 generates a three-phase voltage system with a relative phase shift of 120 o (el.), Necessary for the inverter 3 to operate, as a result of which a three-phase rectangular-step voltage is generated at its output (Fig. 6b). At the time of starting the electric motor 1, the load angle of synchronous (and hysteresis) machines or the phase angle of the rotor current relative to the EMF of the air gap of asynchronous machines is maximum. Differentiator 7 at one of the switching intervals calculates the current value of the second derivative of the inverter phase current with respect to the angle φ = ω 1 t, information about which comes from the output of
Для синхронных (и гистерезисных) электродвигателей при дополнительной коррекции сигнала вычислителем 11 в соответствии с выражениями (9), (10) это означает стабилизацию частоты вращения ротора. Для целей стабилизации скольжения S асинхронных электродвигателей выражения (9) и (10) вычислитель 11 реализует в виде:
где r2, xσ2 - соответственно активное сопротивление и индуктивное сопротивление рассеяния фазы ротора.For synchronous (and hysteresis) motors with additional signal correction by the calculator 11 in accordance with expressions (9), (10) this means stabilization of the rotor speed. For the purpose of stabilizing the slip S of induction motors, expressions (9) and (10), calculator 11 implements in the form:
where r 2 , x σ2 - respectively, the active resistance and inductive resistance of the scattering phase of the rotor.
При работе электродвигателя схема 12 определения коммутационных интервалов, реализуя функцию принадлежности [φ ∈π/3...2π/3; φ ∈2π/3...π], приводит в вычислителе 11 составляющие Ai, Bi и параметры ротора асинхронных электродвигателей, входящие в выражения (9)-(12) в соответствие с рабочим интервалом измерения. Эти составляющие вводятся в вычислитель 11 и являются функцией параметров конкретного электродвигателя, а также их зависимостей от дестабилизирующих факторов, и в частности, от рабочей температуры to. На выходе вычислителя 11 в цифровом виде фактически присутствует скорректированное (истинное) по выражениям (9), (10) значение угла θ для синхронных (и гистерезисных) машин, или по выражениям (11), (12) значение скольжения S для асинхронных, которые через цифроаналоговый преобразователь 13 поступают в виде математического модуля на сравнивающее устройство 14 и после сравнения с заданным значением угла или скольжения на управление регулятором 4 напряжения. Формирование модуля выходных величин вычислителя 11 необходимо для сохранения знака (вида) обратной связи в случаях нахождения электродвигателей в генераторном режиме, например, в переходных процессах.When the electric motor is operating, the circuit 12 for determining the switching intervals, realizing the membership function [φ ∈π / 3 ... 2π / 3; φ ∈2π / 3 ... π], leads in the calculator 11 the components A i , B i and the rotor parameters of the induction motors included in expressions (9) - (12) in accordance with the working measurement interval. These components are introduced into the calculator 11 and are a function of the parameters of a particular motor, as well as their dependencies on destabilizing factors, and in particular, on the operating temperature t o . At the output of the calculator 11 in digital form, there is actually a corrected (true) value of expressions (9), (10) for the angle θ for synchronous (and hysteresis) machines, or for expressions (11), (12), the slip value S for asynchronous through the digital-to-
Предложенный способ стабилизации частоты вращения при постоянных режимах работы и параметрах двигателя в замкнутой системе автоматического регулирования, работающей по отклонению, какой и является устройство для реализации данного способа, в принципе
реализуется и без корректировки по выражениям (9)- (12). Однако введение корректировки измеренного значения угла θ не только повышает точность работы электроприводов при изменениях режимов работы и параметров их электродвигателей, но и позволяет получить точное значение угла нагрузки синхронных (или гистерезисных) электродвигателей, а также угла фазового сдвига тока ротора относительно ЭДС воздушного зазора или скольжения асинхронных электродвигателей в режимах измерений.The proposed method of stabilization of the rotational speed under constant operating conditions and engine parameters in a closed-loop automatic control system operating on a deviation, which is the device for implementing this method, in principle
It is also realized without adjustment according to expressions (9) - (12). However, the introduction of the correction of the measured value of the angle θ not only increases the accuracy of the electric drives when changing the operating modes and parameters of their electric motors, but also allows you to get the exact value of the load angle of synchronous (or hysteresis) motors, as well as the phase angle of the rotor current relative to the EMF of the air gap or slip asynchronous electric motors in measurement modes.
Устройство также допускает возможность корректного введения дополнительных обратных связей, необходимых для осуществления частотного управления [А. С. Сарбатов, Р. С. Сандлер. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. - М.: Энергия, 1974]. The device also allows the correct introduction of additional feedback necessary for the implementation of frequency control [A. S. Sarbatov, R.S. Sandler. Automatic frequency control of induction motors. - M .: Energy, 1974].
Пример 1. При увеличении угла θ синхронного (или гистерезисного) электродвигателя, которое может произойти по причине увеличения нагрузки на валу, либо активного сопротивления статора, либо снижения возбуждения ротора, сигнал на выходе сравнивающего устройства 14 также увеличивается, что приводит к возрастанию выходного напряжения регулятора 4, инвертора 3, напряжения питания электродвигателя 1, возрастанию крутизны угловой характеристики электродвигателя и возврате угла θ к исходному положению. Example 1. With an increase in the angle θ of the synchronous (or hysteresis) motor, which can occur due to an increase in the load on the shaft, or stator resistance, or a decrease in rotor excitation, the signal at the output of the comparator 14 also increases, which leads to an increase in the output voltage of the controller 4, inverter 3, the voltage of the motor 1, increase the slope of the angular characteristics of the motor and return the angle θ to its original position.
Пример 2. При увеличении нагрузки на валу асинхронного электродвигателя (при постоянстве параметров ротора) в соответствии с механической характеристикой увеличивается скольжение ротора, что при прочих равных условиях приводит согласно (9)-(12) к увеличению угла θ. Аналогично примеру 1 в конечном итоге напряжение на электродвигателе возрастает, что приводит к переходу на другую механическую характеристику с возвращением заданного скольжения. Фактически, в данном примере управление достаточно вести лишь по углу θ. B случае же дополнительного изменения параметров ротора (например, его активного сопротивления) требуется полная коррекция по выражениям (11), (12) и управление по скольжению. Example 2. With an increase in the load on the shaft of an induction motor (with constant rotor parameters), in accordance with the mechanical characteristic, the rotor slip increases, which, all other things being equal, leads, according to (9) - (12), to increase the angle θ. Analogously to example 1, in the end, the voltage on the electric motor increases, which leads to a transition to another mechanical characteristic with the return of a given slip. In fact, in this example, control is sufficient only along the angle θ. In the case of an additional change in the parameters of the rotor (for example, its active resistance), a complete correction according to expressions (11), (12) and slip control are required.
Таким образом, предложенные варианты способа позволяют производить стабилизацию частоты вращения электродвигателей переменного тока, используя информацию непосредственно из их фазного тока без применения дополнительных высокоточных датчиков, располагаемых на электродвигателе. Поскольку используемый сигнал фактически несет непосредственную информацию о положении ротора, то способ обладает высокой точностью, а при обновлении информации о положении ротора шесть раз за период питающего напряжения достигается высокое быстродействие устройств, реализующих данный способ. Кроме того, предложенный способ автоматически предполагает постоянное наличие текущей информации об углах нагрузки синхронных и синхронно-гистерезисных машин, углах фазового сдвига тока ротора относительно ЭДС воздушного зазора или скольжения асинхронных машин. Другими словами устройства, способные реализовать данный способ, фактически являются бесконтактными измерителями указанных величин и могут применяться в инверторных электроприводах, использующих, например, принципы векторного управления. Thus, the proposed method options allow stabilization of the rotational speed of AC electric motors using information directly from their phase current without the use of additional high-precision sensors located on the electric motor. Since the signal used actually carries direct information about the position of the rotor, the method has high accuracy, and when updating information about the position of the rotor six times during the period of the supply voltage, high performance of devices implementing this method is achieved. In addition, the proposed method automatically assumes the constant availability of current information about the load angles of synchronous and synchronous hysteresis machines, the angles of the phase shift of the rotor current relative to the EMF of the air gap or slip of asynchronous machines. In other words, devices capable of implementing this method are actually non-contact meters of the indicated values and can be used in inverter electric drives using, for example, the principles of vector control.
Claims (7)
для интервала (π/3÷2π/3)+nπ,
для интервала (2π/3÷π)+nπ,
где θ - угол нагрузки;
φ0 - фаза второй производной фазного тока;
А1, В1, А2, В2 - функция параметров конкретного электродвигателя, определяемые в соответствии с выражениями:
где KU = Ud/Er; Ud - постоянное напряжение на входе инвертора;
Er - фактическая ЭДС ротора;
k = R1/Xэкв;
α = arctg(Xэкв/R1);
R1, Xэкв - соответственно активное сопротивление фазной обмотки статора и эквивалентное реактивное сопротивление фазы двигателя.3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that for synchronous and synchronous hysteresis motors, the feedback signal is adjusted depending on the parameters of the electric motor in accordance with the expressions:
for the interval (π / 3 ÷ 2π / 3) + nπ,
for the interval (2π / 3 ÷ π) + nπ,
where θ is the load angle;
φ 0 is the phase of the second derivative of the phase current;
And 1 , B 1 , A 2 , B 2 - the function of the parameters of a particular motor, determined in accordance with the expressions:
where K U = U d / E r ; U d - constant voltage at the input of the inverter;
E r is the actual EMF of the rotor;
k = R 1 / X equiv ;
α = arctan ( Xeq / R 1 );
R 1 , X equiv - respectively, the active resistance of the phase stator winding and the equivalent reactance of the motor phase.
для интервала (π/3÷2π/3)+nπ,
для интервала (2π/3÷π)+nπ,
где S - скольжение ротора;
r2, xσ2 - соответственно активное сопротивление и индуктивное сопротивление рассеяния фазы ротора;
φ0 - фаза второй производной фазного тока;
А1, В1, А2, В2 - функции параметров конкретного электродвигателя, определяемые в соответствии с выражениями:
где KU = Ud/Er; Ud - постоянное напряжение на входе инвертора;
Er - фактическая ЭДС ротора;
k = R1/Xэкв;
α = arctg(Xэкв/R1);
R1, Xэкв - соответственно активное сопротивление фазной обмотки статора и эквивалентное реактивное сопротивление фазы двигателя.4. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that for asynchronous electric motors the feedback signal is adjusted depending on the parameters of the electric motor in accordance with the expressions:
for the interval (π / 3 ÷ 2π / 3) + nπ,
for the interval (2π / 3 ÷ π) + nπ,
where S is the slip of the rotor;
r 2 , x σ2 - respectively, the active resistance and inductive resistance of the scattering phase of the rotor;
φ 0 is the phase of the second derivative of the phase current;
And 1 , B 1 , A 2 , B 2 - the functions of the parameters of a particular motor, determined in accordance with the expressions:
where K U = U d / E r ; U d - constant voltage at the input of the inverter;
E r is the actual EMF of the rotor;
k = R 1 / X equiv ;
α = arctan ( Xeq / R 1 );
R 1 , X equiv - respectively, the active resistance of the stator phase winding and the equivalent reactance of the motor phase.
для интервала (π/3÷2π/3)+nπ,
для интервала (2π/3÷π)+nπ,
где θ - угол нагрузки;
φ0 - фаза нулевого значения второй производной фазного тока;
А1, В1, А2, В2 - функции параметров конкретного электродвигателя, определяемые в соответствии с выражениями:
где KU = Ud/Er; Ud - постоянное напряжение на входе инвертора;
Er - фактическая ЭДС ротора;
k = R1/Xэкв;
α = arctg(Xэкв/R1);
R1, Xэкв - соответственно активное сопротивление фазной обмотки статора и эквивалентное реактивное сопротивление фазы двигателя.6. The method according to p. 5, characterized in that for synchronous and synchronous hysteresis motors, the feedback signal is adjusted depending on the parameters of the motor in accordance with the expressions;
for the interval (π / 3 ÷ 2π / 3) + nπ,
for the interval (2π / 3 ÷ π) + nπ,
where θ is the load angle;
φ 0 - phase of the zero value of the second derivative of the phase current;
And 1 , B 1 , A 2 , B 2 - the functions of the parameters of a particular electric motor, determined in accordance with the expressions:
where K U = U d / E r ; U d - constant voltage at the input of the inverter;
E r is the actual EMF of the rotor;
k = R 1 / X equiv ;
α = arctan ( Xeq / R 1 );
R 1 , X equiv - respectively, the active resistance of the phase stator winding and the equivalent reactance of the motor phase.
для интервала (π/3÷2π/3)+nπ,
для интервала (2π/3÷π)+nπ,
где S - скольжение ротора;
r2, xσ2 - соответственно активное сопротивление и индуктивное сопротивление рассеяния фазы ротора;
А1, В1, А2, В2 - функции параметров конкретного электродвигателя, определяемые в соответствии с выражениями:
где KU = Ud/Er; Ud - постоянное напряжение на входе инвертора;
Er - фактическая ЭДС ротора;
k = R1/Xэкв;
α = arctg(Xэкв/R1);
R1, Xэкв - соответственно активное сопротивление фазной обмотки статора и эквивалентное реактивное сопротивление фазы двигателя.7. The method according to claim 5, characterized in that for asynchronous electric motors the feedback signal is adjusted depending on the parameters of the electric motor in accordance with the expressions:
for the interval (π / 3 ÷ 2π / 3) + nπ,
for the interval (2π / 3 ÷ π) + nπ,
where S is the slip of the rotor;
r 2 , x σ2 - respectively, the active resistance and inductive resistance of the scattering phase of the rotor;
And 1 , B 1 , A 2 , B 2 - the functions of the parameters of a particular electric motor, determined in accordance with the expressions:
where K U = U d / E r ; U d - constant voltage at the input of the inverter;
E r is the actual EMF of the rotor;
k = R 1 / X equiv ;
α = arctan ( Xeq / R 1 );
R 1 , X equiv - respectively, the active resistance of the phase stator winding and the equivalent reactance of the motor phase.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000113178A RU2164053C1 (en) | 2000-05-29 | 2000-05-29 | Method for regulating ac motor speed of rotation (alternatives) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000113178A RU2164053C1 (en) | 2000-05-29 | 2000-05-29 | Method for regulating ac motor speed of rotation (alternatives) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2164053C1 true RU2164053C1 (en) | 2001-03-10 |
Family
ID=20235165
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000113178A RU2164053C1 (en) | 2000-05-29 | 2000-05-29 | Method for regulating ac motor speed of rotation (alternatives) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2164053C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009062270A1 (en) * | 2007-11-15 | 2009-05-22 | Blagovest Nachev | Method for control of synchronous electrical motors |
RU2582201C1 (en) * | 2014-12-24 | 2016-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) | Method of stabilising rotation frequency of synchronous motor |
-
2000
- 2000-05-29 RU RU2000113178A patent/RU2164053C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009062270A1 (en) * | 2007-11-15 | 2009-05-22 | Blagovest Nachev | Method for control of synchronous electrical motors |
RU2582201C1 (en) * | 2014-12-24 | 2016-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) | Method of stabilising rotation frequency of synchronous motor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
French et al. | Direct torque control of permanent magnet drives | |
US4678248A (en) | Direct self-control of the flux and rotary moment of a rotary-field machine | |
US9444382B2 (en) | Optimized field oriented control strategies for permanent magnet synchronous motors | |
US4361791A (en) | Apparatus for controlling a PWM inverter-permanent magnet synchronous motor drive | |
JPS62138074A (en) | Method for determining flux angle or driving of rotary magnetic field machine and apparatus for the same | |
EP1219015A1 (en) | Low ripple permanent magnet motor control | |
RU2141719C1 (en) | Method and electric drive for vector control of permanent-magnet synchronous motor | |
Ghaderi et al. | An altered PWM scheme for single-mode seamless control of AC traction motors for electric drive vehicles | |
US10587176B2 (en) | Calibrated slip synchronous machine | |
RU2164053C1 (en) | Method for regulating ac motor speed of rotation (alternatives) | |
US6313599B2 (en) | Method for controlling an inverter | |
RU2320073C1 (en) | Device for controlling a double-way feed motor | |
US4322672A (en) | Electric motor control apparatus | |
RU2207578C2 (en) | Procedure determining emf of rotor of synchronous and current of rotor of asynchronous electric motors (variants) | |
EP0301036B1 (en) | Control system for a variable-reluctance motor, and method | |
RU2020724C1 (en) | Method of and device for controlling electric drive | |
SU942230A1 (en) | Electric drive | |
Senol et al. | Design and application of a new sensorless induction motor drive implemented by using field oriented vector control method | |
Li et al. | Sensorless Vector Control for Automotive Auxiliary Motors in the Full Speed Range | |
CN113472246B (en) | Driving power generation control method, driving power generation control device and driving power generation control system | |
RU2064219C1 (en) | Synchronous machine starting and resynchronizing method | |
JPH01248987A (en) | Driving method for brushless dc motor | |
SU710100A1 (en) | Method of control of synchronous motor with magnetically hard rotor | |
KR840004395A (en) | Multiphase Motor Controller for Elevator | |
RU2074505C1 (en) | Electric drive |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100530 |