RU2193212C1 - Способ определения индуктивного сопротивления электродвигателей переменного тока - Google Patents
Способ определения индуктивного сопротивления электродвигателей переменного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2193212C1 RU2193212C1 RU2001117780A RU2001117780A RU2193212C1 RU 2193212 C1 RU2193212 C1 RU 2193212C1 RU 2001117780 A RU2001117780 A RU 2001117780A RU 2001117780 A RU2001117780 A RU 2001117780A RU 2193212 C1 RU2193212 C1 RU 2193212C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inverter
- electric motor
- tgβ
- voltage
- intervals
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Multiple Motors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при управлении синхронными или асинхронными электродвигателями или в процессе лабораторного определения их параметров. Технический результат изобретения, позволяющий снизить время определения индуктивного сопротивления, достигается путем того, что в способе определения индуктивного сопротивления электродвигателя переменного тока, в соответствии с которым на электродвигатель подают скачкообразное ступенчатое напряжение, которое формируют с помощью инвертора с прямоугольно-ступенчатой формой выходного напряжения, дополнительно определяют первую производную фазного тока электродвигателя в конечной и начальной точках сопрягаемых коммутационных интервалов инвертора, а индуктивное сопротивление определяют при работающем электродвигателе по напряжению питания инвертора и по дополнительно определенным первым производным фазного тока электродвигателя. 2 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при управлении синхронными или асинхронными электродвигателями или в процессе лабораторного определения их параметров.
Известен "классический" способ определения индуктивного сопротивления нагрузки на основе предварительных измерений напряжения, тока нагрузки и угла сдвига между ними с последующим вычислением реактивной мощности и соответствующего реактивного сопротивления [Г.И. Атабеков. Основы теории цепей. Учебник для вузов. М., "Энергия", 1969, с. 36-46]. Недостатком данного способа является наличие большого количества датчиков, сложность вычисления мощностей при несинусоидальных токах и напряжениях, низкое быстродействие.
Известен способ определения синхронного реактивного сопротивления синхронного двигателя из полученных опытным путем характеристик холостого хода и короткого замыкания [К.П. Ковач, И. Рац. Переходные процессы в машинах переменного тока. Госэнергоиздат, М.-Л., 1963, с. 110, 111]. Недостатком данного способа является невозможность его оперативного применения в электроприводе.
Наиболее близким к предложенному способу является способ определения индуктивного сопротивления электродвигателей переменного тока, питающихся от сети постоянного тока через коммутирующие ключи, в соответствии с которым с помощью коммутирующего ключа на заторможенный электродвигатель подают скачкообразное ступенчатое напряжение, анализируют кривую переходного процесса тока, строят графики частотных характеристик и по ним определяют эквивалентное индуктивное сопротивление [Е.В. Кононенко, Г.А. Сипайлов, К.А. Хорьков. Электрические машины (спец. курс). Учебное пособие для вузов. М., "Высшая школа", 1975, с. 141-147].
Недостатком данного способа являются его ограниченные функциональные возможности из-за длительной реализации, и как следствие невозможность его оперативного применения в электроприводе.
Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение функциональных возможностей путем существенного снижения времени реализации за счет использования информативных свойств инвертора напряжения, и таким образом создание возможностей непосредственного использования в работающем электроприводе переменного тока.
Поставленная задача находит свое решение в том, что в способе определения индуктивного сопротивления электродвигателей переменного тока на электродвигатель подают скачкообразное ступенчатое напряжение.
Новым является то, что скачкообразное ступенчатое напряжение формируют с помощью инвертора с прямоугольно-ступенчатой формой выходного напряжения, дополнительно определяют первую производную фазного тока электродвигателя в конечной и начальной точках сопрягаемых коммутационных интервалов инвертора, а индуктивное сопротивление определяют в соответствии с выражениями:
- для точки сопряжения интервалов
(π/3-2π/3) и (2π/3-π); (1)
- для точки сопряжения интервалов
(0-π/3) и (π/3-2π/3) (2)
- для точки сопряжения интервалов
где Хэкв - эквивалентное индуктивное сопротивление электродвигателя;
Ud - постоянное напряжение питания инвертора;
mн1 = tgβн1, mк1 = tgβк1 - значения первых производных фазного тока электродвигателя, измеренные соответственно в начальной и конечной точках коммутационного интервала инвертора (0-π/3);βн1,βк1 - углы наклона касательных в начальной и конечной точках коммутационного интервала инвертора (0-π/3);
mн2 = tgβн2, mк2 = tgβк2 - то же для интервала (π/3-2π/3);
mн3 = tgβн3, mк3 = tgβк3 - то же для интервала (2π/3-π).
За счет указанной совокупности отличительных признаков предлагаемый способ позволяет расширить функциональные возможности за счет существенного снижения времени реализации благодаря информативным свойствам инвертора, и на этой основе создать возможность непосредственного использования способа в работающем электроприводе переменного тока.
- для точки сопряжения интервалов
(π/3-2π/3) и (2π/3-π); (1)
- для точки сопряжения интервалов
(0-π/3) и (π/3-2π/3) (2)
- для точки сопряжения интервалов
где Хэкв - эквивалентное индуктивное сопротивление электродвигателя;
Ud - постоянное напряжение питания инвертора;
mн1 = tgβн1, mк1 = tgβк1 - значения первых производных фазного тока электродвигателя, измеренные соответственно в начальной и конечной точках коммутационного интервала инвертора (0-π/3);βн1,βк1 - углы наклона касательных в начальной и конечной точках коммутационного интервала инвертора (0-π/3);
mн2 = tgβн2, mк2 = tgβк2 - то же для интервала (π/3-2π/3);
mн3 = tgβн3, mк3 = tgβк3 - то же для интервала (2π/3-π).
За счет указанной совокупности отличительных признаков предлагаемый способ позволяет расширить функциональные возможности за счет существенного снижения времени реализации благодаря информативным свойствам инвертора, и на этой основе создать возможность непосредственного использования способа в работающем электроприводе переменного тока.
На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ определения индуктивного сопротивления электродвигателей переменного тока.
Фиг.2 иллюстрирует определение первых производных в начальных и конечных точках коммутационных интервалов инвертора.
Устройство (фиг. 1) содержит электродвигатель 1 переменного тока, соединенный цепями статора через датчик 2 фазных токов с выходом инвертора 3 напряжения, силовой вход которого соединен с источником 4 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. Выход коммутатора 6 соединен со входом дифференциатора 7, выход которого подключен к первому входу вычислителя 8. Второй вход вычислителя 8 соединен с выходом источника постоянного тока 4.
В качестве датчика 2 могут быть использованы стандартные датчики, основанные на эффекте Холла. Инвертор 3 выполняется по мостовой схеме с мостом обратных диодов. Коммутатор 6 представляет собой набор логически коммутируемых ключей. Дифференциатор 7 выполняется на аналоговых операционных усилителях с резистивно-емкостными цепями, либо в цифровом виде. Совокупности устройств 5-8, производящих функции формирования сигналов управления инвертором и вычисления, может быть реализована на программируемом микроконтроллере.
Способ определения индуктивного сопротивления электродвигателей переменного тока заключается в следующем.
При питании электродвигателя переменного тока от трехфазного инвертора с прямоугольно-ступенчатой формой выходного напряжения фазный ток на коммутационных интервалах 0-π/3; π/3-2π/3; 2π/3-π можно представить соответственно токами I1(φ), I2(φ), I3(φ) [А. Г.Гарганеев. Синхронно-гистерезисный двигатель как нагрузка автономного инвертора напряжения//Аппаратно-программные средства автоматизации технологических процессов. Сб. трудов НИИ АЭМ /Под ред. Шурыгина Ю.А., Томск: Изд-во Том. ун-та. 2000. С. 166-178].
где Rэкв, Хэкв - соответственно эквивалентные активное и реактивное сопротивления фазы двигателя;
k=Rэкв/Хэкв; α = arctg(Xэкв/Rзкв); Er - фактическая ЭДС ротора;
φ - текущее значение фазы;
Ud - постоянное напряжение на входе инвертора;
Θ - фаза ЭДС ротора.
Фазный ток в точках сопряжения коммутационных интервалов инвертора не имеет производной, однако имеет левосторонние и правосторонние пределы и при описании выражениями (1) - (3) может быть продифференцирован в конечных и начальных точках соответствующих интервалов. При этом каждое выражение первой производной функции согласно математическому определению есть тангенс угла наклона касательной к дифференцируемой функции относительно оси аргумента:
где βi(φ) - угол наклона касательной к кривой фазного тока электродвигателя.
где βi(φ) - угол наклона касательной к кривой фазного тока электродвигателя.
На примере сопряжения интервалов π/3-2π/3 и 2π/3-π (фиг. 2, зона В) исходя из равенства ЭДС ротора (или напряжения инвертора), из выражений (5), (6) для точки φ = 2π/3 имеем:
где βк2,βн3 - соответственно углы наклона касательных к точке φ = 2π/3 в конце интервала π/3-2π/3 и в начале интервала 2π/3-π согласно обозначениям, принятым на фиг.2.
где βк2,βн3 - соответственно углы наклона касательных к точке φ = 2π/3 в конце интервала π/3-2π/3 и в начале интервала 2π/3-π согласно обозначениям, принятым на фиг.2.
После преобразований (7) получаем выражение (8) для определения индуктивного сопротивления по напряжению питания инвертора и двум значениям производной фазного тока в зоне В (фиг.2):
Аналогично получаются выражения для определения Хэкв в точках сопряжения зон А и С (фиг.2):
и
При необходимости фазное напряжение в выражениях (7) - (10) можно заменить на амплитуду фазного напряжения электродвигателя, т.е. Ud=3/2U1.
Аналогично получаются выражения для определения Хэкв в точках сопряжения зон А и С (фиг.2):
и
При необходимости фазное напряжение в выражениях (7) - (10) можно заменить на амплитуду фазного напряжения электродвигателя, т.е. Ud=3/2U1.
Обращает на себя внимание тот факт, что в выражениях (8) - (10) отсутствуют активные сопротивления. Это объясняется тем, что во-первых, в вопросе преобразования электромагнитной энергии главную роль играет индуктивное сопротивление как атрибут накопления и преобразования, а во-вторых, при скачкообразном ступенчатом изменении напряжения питания наклон тока непосредственно после скачка относительно существовавшего наклона определяется только индуктивным сопротивлением.
Устройство, представленном на фиг. 1, работает следующим образом.
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 для питания электродвигателя 1 (фиг.2, пунктир). Дифференциатор 7 на одном из коммутационных интервалов вычисляет текущее значение первой производной фазного тока инвертора по углу φ = ω1t,, информация о котором поступает с выхода датчика 2 через коммутатор 6. Выражения (8) - (10) решаются в вычислителе 8, в который также вводится напряжение питания инвертора 3.
Таким образом, согласно предложенному способу, значение индуктивного сопротивления определяется непосредственно на работающем электродвигателе и может быть использовано для формирования законов управления электроприводом, в частности при вычислении и формировании момента. Оперативное определение Хэкв особенно необходимо в электроприводах с синхронно-гистерезисными электродвигателями при изменении магнитного состояния материала ротора.
Claims (1)
- Способ определения индуктивного сопротивления электродвигателей переменного тока, в соответствии с которым на электродвигатель подают скачкообразное ступенчатое напряжение, отличающийся тем, что скачкообразное ступенчатое напряжение формируют с помощью инвертора с прямоугольно-ступенчатой формой выходного напряжения, дополнительно определяют первую производную фазного тока электродвигателя в конечной и начальной точках сопрягаемых коммутационных интервалов инвертора, а индуктивное сопротивление определяют в соответствии с выражениями
- для точки сопряжения интервалов
(π/3-2π/3) и (2π/3-π); (1)
- для точки сопряжения интервалов
(0-π/3) и (π/3-2π/3) (2)
- для точки сопряжения интервалов
где Хэкв - эквивалентное индуктивное сопротивление электродвигателя;
ud - постоянное напряжение питания инвертора;
mн1 = tgβн1, mк1 = tgβк1 - значения первых производных фазного тока электродвигателя, измеренные соответственно в начальной и конечной точках коммутационного интервала инвертора (0-π/3);βн1,βк1 - углы наклона касательных в начальной и конечной точках коммутационного интервала инвертора (0-π/3);
mн1 = tgβн1, mк1 = tgβк1 - то же для интервала (π/3-2π/3);
mн3 = tgβн3, mк3 = tgβк3 - то же для интервала (2π/3-π).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001117780A RU2193212C1 (ru) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | Способ определения индуктивного сопротивления электродвигателей переменного тока |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001117780A RU2193212C1 (ru) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | Способ определения индуктивного сопротивления электродвигателей переменного тока |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2193212C1 true RU2193212C1 (ru) | 2002-11-20 |
Family
ID=20251203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001117780A RU2193212C1 (ru) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | Способ определения индуктивного сопротивления электродвигателей переменного тока |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2193212C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572108C1 (ru) * | 2014-06-10 | 2015-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Способ управления режимом синхронной машины, включенной в электрическую сеть |
-
2001
- 2001-06-26 RU RU2001117780A patent/RU2193212C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КОНОНЕНКО Е.В., СИПАЙЛОВ Г.А., ХОРЬКОВ К.А. Электрические машины (спец. курс). Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1975, с.141-147. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572108C1 (ru) * | 2014-06-10 | 2015-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Способ управления режимом синхронной машины, включенной в электрическую сеть |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yao et al. | A simple, novel method for variable-hysteresis-band current control of a three phase inverter with constant switching frequency | |
| Metidji et al. | Low-cost direct torque control algorithm for induction motor without AC phase current sensors | |
| Lu et al. | A three-phase current reconstruction technique using single DC current sensor based on TSPWM | |
| KR101368707B1 (ko) | 다상 전기 시스템에서의 전류 측정 방법 및 장치 | |
| CN102263531B (zh) | 控制电机转矩的方法和装置 | |
| Hu et al. | Central-tapped node linked modular fault-tolerance topology for SRM applications | |
| JPH01214267A (ja) | 多相負荷の帰還電流制御装置およびその方法 | |
| JP2008086139A (ja) | モータ制御装置 | |
| CN105075097A (zh) | 电力变换装置 | |
| US20050253550A1 (en) | Leakage inductance saturation compensation for a slip control technique of a motor drive | |
| Vasudevan et al. | New direct torque control scheme of induction motor for electric vehicles | |
| Haylock et al. | Enhanced current control of high-speed PM machine drives through the use of flux controllers | |
| RU2193212C1 (ru) | Способ определения индуктивного сопротивления электродвигателей переменного тока | |
| US6718273B1 (en) | Methods for simplified field-oriented control of asynchronous machines | |
| Xu et al. | Inverter nonlinearity compensation for open-winding machine with dual switching modes | |
| RU2426218C2 (ru) | Способ управления работой электродвигателя | |
| JP2002058258A (ja) | ４個のスイッチを備えた３相インバータの電圧補償回路及び電圧補償方法 | |
| CN105564263A (zh) | 多直流输入的pwm逆变驱动装置及其方法 | |
| RU2207578C2 (ru) | Способ определения эдс ротора синхронных и тока ротора асинхронных электродвигателей (его варианты) | |
| CN110224641A (zh) | 电机控制用集成电路 | |
| CN113661646B (zh) | 电力转换装置及其控制方法 | |
| Pan et al. | A low cost voltage-fed current controlled inverter for induction motor drives | |
| Novak et al. | Application of sinusoidal phase current control for synchronous drives | |
| Zhao et al. | Implementation of a new position sensorless control technique for switched reluctance motor drives | |
| RU2660187C1 (ru) | Маловентильный четырёхквадрантный электропривод переменного тока и способ управления им |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100627 |