RU2226739C2 - Variable-speed ac drive - Google Patents
Variable-speed ac drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2226739C2 RU2226739C2 RU2002104312/09A RU2002104312A RU2226739C2 RU 2226739 C2 RU2226739 C2 RU 2226739C2 RU 2002104312/09 A RU2002104312/09 A RU 2002104312/09A RU 2002104312 A RU2002104312 A RU 2002104312A RU 2226739 C2 RU2226739 C2 RU 2226739C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- input
- output
- speed
- parameter setting
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Multiple Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемых электроприводах с асинхронными исполнительными двигателями.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in variable speed drives with asynchronous actuators.
Наиболее близким по технической сущности является позиционный электропривод (см. А1 1515989 SU, Н 02 Р 5/06. Позиционный электропривод / Галицков С.Я., Лысов С.Н., Стариков А.В. - №4391599; заявл. 10.03.88 г. // ДСП. - 15.06.89 г.) [1], содержащий блок ввода задания, интегратор, пропорционально-дифференциальный регулятор, силовой преобразователь, двигатель постоянного тока, датчик положения, блок дифференцирования, первый и второй сумматор, первый и второй блоки сравнения и коммутатор.The closest in technical essence is a positional electric drive (see A1 1515989 SU, Н 02 Р 5/06. Positional electric drive / Galitskov S.Ya., Lysov S.N., Starikov A.V. - No. 4391599; stated 10.03. 88 g. // Chipboard. - 06/15/89 g.) [1], containing the task input unit, integrator, proportional-differential controller, power converter, DC motor, position sensor, differentiation unit, first and second adder, first and second second comparison blocks and switch.
Недостаток наиболее близкого электропривода заключается в том, что в случае применения в качестве исполнительного асинхронного электродвигателя при определенных настройках регуляторов наблюдается его плохая работа на разных пределах диапазона регулирования скорости, вызванная изменением динамических свойств собственно электродвигателя.A drawback of the closest electric drive is that if an asynchronous electric motor is used as an actuator at certain regulator settings, its poor operation is observed at different limits of the speed control range, caused by a change in the dynamic properties of the electric motor itself.
Сущность изобретения состоит в том, что регулируемый электропривод переменного тока, содержащий блок задания параметров, интегральный регулятор, пропорциональный регулятор, автономный инвертор напряжения, асинхронный электродвигатель, датчик скорости, блок дифференцирования, первый и второй сумматор, блок сравнения, коммутатор, причем первый выход блока задания параметров соединен с первым входом интегрального регулятора, выход которого соединен с первым входом пропорционального регулятора, автономный инвертор напряжения соединен с асинхронным электродвигателем, оснащенным датчиком скорости, выход пропорционального регулятора соединен с входом блока дифференцирования и первым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом автономного инвертора напряжения, второй выход блока задания соединен с первым входом второго сумматора, выход датчика скорости соединен с вторыми входами интегрального и пропорционального регуляторов, выход блока сравнения соединен с первым входом коммутатора, снабжен блоком выделения модуля, блоком умножения и блоком деления, причем выход датчика скорости соединен с входом блока выделения модуля, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора и первым входом блока сравнения, выход второго сумматора соединен с первым входом блока деления, выход которого соединен с вторым входом коммутатора, третий выход блока задания параметров соединен с вторым входом блока деления, выход блока дифференцирования соединен с первым входом блока умножения, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, четвертый выход блока задания параметров соединен с третьим входом коммутатора, выход которого соединен с вторым входом блока умножения, а пятый выход блока задания параметров соединен с вторым входом блока сравнения.The essence of the invention lies in the fact that the adjustable AC electric drive, comprising a parameter setting unit, an integral controller, a proportional controller, an autonomous voltage inverter, an induction motor, a speed sensor, a differentiation unit, a first and second adder, a comparison unit, a switch, the first output of the unit parameter setting is connected to the first input of the integral controller, the output of which is connected to the first input of the proportional controller, an autonomous voltage inverter is connected with an asynchronous motor equipped with a speed sensor, the output of the proportional controller is connected to the input of the differentiation unit and the first input of the first adder, the output of which is connected to the input of the autonomous voltage inverter, the second output of the reference unit is connected to the first input of the second adder, the output of the speed sensor is connected to the second inputs of the integral and proportional controllers, the output of the comparison unit is connected to the first input of the switch, equipped with a module allocation unit, a multiplication unit and a division unit moreover, the output of the speed sensor is connected to the input of the module selection unit, the output of which is connected to the second input of the second adder and the first input of the comparison unit, the output of the second adder is connected to the first input of the division unit, the output of which is connected to the second input of the switch, the third output of the parameter setting unit is connected with the second input of the division unit, the output of the differentiation unit is connected to the first input of the multiplication unit, the output of which is connected to the second input of the first adder, the fourth output of the parameter setting unit is connected with the third input of the switch, the output of which is connected to the second input of the multiplication unit, and the fifth output of the parameter setting unit is connected to the second input of the comparison unit.
Существенные отличия находят свое выражение в новой совокупности связей между элементами устройства. Указанная совокупность связей позволяет обеспечить высокое быстродействие и стабильную работу регулируемого электропривода переменного тока в широком диапазоне скоростей вне зависимости от изменения динамических свойств исполнительного асинхронного электродвигателя.Significant differences are expressed in a new set of connections between the elements of the device. The specified set of connections allows for high speed and stable operation of an adjustable AC electric drive in a wide speed range, regardless of changes in the dynamic properties of an asynchronous electric actuator.
На чертеже приведена функциональная схема регулируемого электропривода переменного тока.The drawing shows a functional diagram of an adjustable AC electric drive.
Регулируемый электропривод переменного тока (см. чертеж) содержит блок 1 задания параметров, интегральный регулятор 2, пропорциональный регулятор 3, блок 4 дифференцирования, блок 5 умножения, сумматоры 6 и 7, автономный инвертор 8 напряжения, асинхронный электродвигатель 9, блок 10 выделения модуля, блок 11 деления, коммутатор 12, блок 13 сравнения и датчик 14 скорости.The adjustable AC electric drive (see drawing) contains a parameter setting unit 1, an
Первый выход блока 1 задания параметров соединен с первым входом интегрального регулятора 2, выход которого соединен с первым входом пропорционального регулятора 3. Автономный инвертор 8 напряжения соединен с асинхронным электродвигателем 9, оснащенным датчиком 14 скорости. Выход пропорционального регулятора 3 соединен с входом блока 4 дифференцирования и первым входом сумматора 6, выход которого соединен с входом автономного инвертора 8 напряжения. Второй выход блока 1 задания параметров соединен с первым входом сумматора 7. Выход датчика 14 скорости соединен с вторыми входами интегрального 2 и пропорционального 3 регуляторов. Выход блока 13 сравнения соединен с первым входом коммутатора 12. Выход датчика 14 скорости соединен с входом блока 10 выделения модуля, выход которого соединен с вторым входом сумматора 7 и первым входом блока 13 сравнения. Выход сумматора 7 соединен с первым входом блока 11 деления, выход которого соединен с вторым входом коммутатора 12. Третий выход блока 1 задания параметров соединен с вторым входом блока 11 деления. Выход блока 4 дифференцирования соединен с первым входом блока 5 умножения, выход которого соединен с вторым входом сумматора 6, Четвертый выход блока 1 задания параметров соединен с третьим входом коммутатора 12, выход которого соединен с вторым входом блока 5 умножения. Пятый выход блока 1 задания параметров соединен с вторым входом блока 13 сравнения.The first output of the parameter setting unit 1 is connected to the first input of the
Блок 1 задания параметров может быть выполнен, например, на микросхемах К555ТМ8, разрядные входы которых подключаются с помощью переключателей к логическим нулям или единицам. Интегральный 2 и пропорциональный 3 регуляторы и блок 4 дифференцирования могут быть реализованы, например, по А1 1649501 SU, G 05 В 11/26. Цифровой пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор / Галицков С.Я., Лысов С.Н., Стариков А.В., Смирнов В.В. - №4377108; заявл. 10.02.1988 г., опубл. 15.05.91 г. // БИ №18 [2] и выполнены, например, на микросхемах серии К555. Блок 5 умножения и блок 11 деления, например, реализованы на микропроцессоре К1801ВМ2, имеющем встроенные функции умножения и деления. Сумматоры, например, выполнены на микросхемах К555ИМ6. Автономный инвертор 8 напряжения, например, реализован в виде цифрового модулятора по патенту С1 2111608 RU, H 03 К 7/08. Цифровой модулятор для преобразователя частоты асинхронного двигателя /Стариков А.В., Стариков А.В. - №95107565; заявл. 11.05.95 г., опубл. 20.05.98 г. // БИ №14 [3], с силовым трехфазным транзисторным мостом на выходе. В качестве асинхронного электродвигателя 9 может быть использован любой выпускаемый промышленностью электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Блок 10 выделения модуля может быть реализован в виде композиции коммутатора, управляемого знаком входного сигнала, на один информационный вход которого входной сигнал подается непосредственно, а на другой - через инверторы. Коммутатор 12, например, может быть реализован на микросхемах К555КП13. Блок 13 сравнения, например, выполнен на сумматорах К555ИМ6. В качестве датчика 14 скорости, например, может быть использован тахогенератор, соединенный с валом электродвигателя, причем выходной сигнал тахогенератора при рассматриваемом варианте технической реализации должен быть преобразован в цифровой код с помощью стандартного аналого-цифрового преобразователя.Unit 1 of the parameter setting can be performed, for example, on K555TM8 microcircuits, the bit inputs of which are connected by means of switches to logical zeros or ones. Integral 2 and proportional 3 regulators and
Следует также отметить, что блок 1 задания параметров, интегральный регулятор 2, пропорциональный регулятор 3, блок 4 дифференцирования, блок 5 умножения, сумматоры 6 и 7, блок 10 выделения модуля, блок 11 деления, коммутатор 12 и блок 13 сравнения могут быть также выполнены программно на микропроцессорном контроллере.It should also be noted that the parameter setting unit 1,
Регулируемый электропривод переменного тока работает следующим образом. В соответствии с величиной задающего сигнала, поступающего с первого входа блока 1 задания параметров, и сигнала датчика 14 скорости интегральный регулятор 2 в совокупности с пропорциональным регулятором 3, блоком 4 дифференцирования, блоком 5 умножения, сумматорами 6 и 7, блоком 10 выделения модуля, блоком 11 деления, коммутатором 12, и блоком 13 сравнения формируют сигнал на входе автономного инвертора 8 напряжения. Автономный инвертор 8 напряжения преобразует этот сигнал в частоту и амплитуду напряжения на статоре асинхронного электродвигателя 9. При этом вал асинхронного электродвигателя начинает вращаться с заданной скоростью. При отклонении скорости от заданной величины под действием каких-либо факторов на входе интегрального регулятора 2 появляется рассогласование, которое в конечном итоге приводит к изменению сигнала на входе автономного инвертора 8 напряжения и увеличению или уменьшению скорости асинхронного электродвигателя 9. В результате скорость асинхронного электродвигателя 9 вернется к заданному значению с определенной точностью, определяемой структурными особенностями рассматриваемого регулируемого электропривода и точностными свойствами его элементов. Интегральный регулятор 2 компенсирует действие всех помех, охваченных датчиком 14 скорости. Пропорциональный регулятор 3, блок 4 дифференцирования, блок 5 умножения, сумматоры 6 и 7, блок 10 выделения модуля, блок 11 деления, коммутатор 12 и блок 13 сравнения представляют собой регулятор внутреннего контура и обеспечивают компенсацию основных инерционностей асинхронного электродвигателя 9 во всем диапазоне регулирования скорости, что обеспечивает высокое быстродействие регулируемого электропривода переменного тока. Так как инерционные свойства асинхронного электродвигателя 9 изменяются в зависимости скорости вращения, особенно на малых скоростях, блок 5 умножения, сумматоры 6 и 7, блок 10 выделения модуля, блок 11 деления, коммутатор 12 и блок 13 сравнения производят перестройку регулятора. Причем эта перестройка производится в пределах от нулевой скорости до некоторой скорости ω 0, задаваемой с пятого выхода блока 1 задания параметров. Здесь величина ω 0 - скорость, при превышении которой динамические свойства асинхронного электродвигателя 9 изменяются незначительно. При скоростях вращения больше ω 0 на вход блока 5 умножения с четвертого входа блока 1 задания параметров через коммутатор 12 подается некоторое базовое заранее заданное значение постоянной времени ТПД0 регулятора внутреннего контура. Определение ситуаций, когда скорость асинхронного электродвигателя превышает по абсолютной величине значение ω 0, и управление коммутатором 12 осуществляет блок 13 сравнения, на входы которого поступают сигналы с блока 10 выделения модуля и с пятого выхода блока 1 задания параметров. При скоростях ниже ω 0 на вход блока 5 умножения (в предположении обратно пропорциональной зависимости на нижних скоростях инерционности асинхронного электродвигателя 9 от скорости ω ) подается значение постоянной времени регулятора внутреннего контураAdjustable AC drive operates as follows. In accordance with the value of the driving signal from the first input of the parameter setting unit 1 and the signal of the
здесь Δ ω - величина приращения скорости, задается со второго выхода блока 1 задания параметров;here Δ ω is the value of the increment of speed, is set from the second output of unit 1 of the parameter setting;
ТПД0ω0 - произведение постоянной времени ТПД0 и угловой скорости ω 0, задается с третьего выхода блока 1 задания параметров.T PD0 ω 0 is the product of the time constant T PD0 and the angular velocity ω 0 , is set from the third output of block 1 of the parameter setting.
С помощью блока 10 выделения модуля, сумматора 7 и блока 11 деления производится вычисление текущего значения постоянной времени ТПД регулятора внутреннего контура. Величина Δ ω вводится в рассмотрение с целью ограничении на определенном уровне максимального значения постоянной времени ТПД.Using the
В результате регулируемый электропривод переменного тока обеспечивает высокое быстродействие и стабильную работу в широком диапазоне скоростей вне зависимости от изменения динамических свойств исполнительного асинхронного электродвигателя.As a result, an adjustable AC electric drive provides high speed and stable operation in a wide speed range, regardless of changes in the dynamic properties of an asynchronous electric actuator.
Таким образом, проведенный заявителем поиск по научно-техническим и патентным источникам информации аналогов и выбранный из перечня аналогов прототип позволил выявить отличительные признаки в заявленном техническом решении, следовательно, заявляемый регулируемый электропривод переменного тока удовлетворяет критерию изобретения "новизна".Thus, the search by the applicant for scientific, technical and patent sources of information of analogues and a prototype selected from the list of analogues made it possible to identify distinctive features in the claimed technical solution, therefore, the claimed adjustable AC electric drive meets the criteria of the invention of "novelty."
В обнаруженной информации отсутствуют сведения об указанном техническом результате, из нее не выявляется влияние отличительных признаков на достижение технического результата, следовательно, данное техническое решение удовлетворяет критерию "изобретательский уровень".The information found does not contain information about the indicated technical result, it does not reveal the influence of distinguishing features on the achievement of the technical result, therefore, this technical solution meets the criterion of "inventive step".
Критерий изобретения "промышленная применимость" подтверждается тем, что использование предлагаемого регулируемого электропривода переменного тока позволит найти его широкое применение в станкостроении, робототехнике и других технологических установках.The criterion of the invention "industrial applicability" is confirmed by the fact that the use of the proposed adjustable AC electric drive will allow to find its wide application in machine tools, robotics and other technological installations.
Источники информацииSources of information
1. A1 1515989 SU, Н 02 Р 5/06. Позиционный электропривод /Галицков С.Я., Лысов С.Н., Стариков А.В. - №4591599; заявл. 10.03,88г. // ДСП. - 15.06.89 г.1. A1 1515989 SU, H 02
2. A1 1649501 SU, G 05 В 11/26. Цифровой пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор /Галицков С.Я., Лысов С.Н., Стариков А.В., Смирнов В.В. - №4377108; заявл. 10.02.1988 г. опубл. 15.05.91 г. // БИ №18.2. A1 1649501 SU, G 05
3. С1 2111608 RU, Н 03 К 7/08. Цифровой модулятор для преобразователя частоты асинхронного двигателя /Стариков А.В., Стариков А.В. - №95107565; заявл. 11.05.95 г. опубл. 20.05.98 г. // БИ №14.3. C1 2111608 RU, H 03
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002104312/09A RU2226739C2 (en) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | Variable-speed ac drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002104312/09A RU2226739C2 (en) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | Variable-speed ac drive |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002104312A RU2002104312A (en) | 2003-08-20 |
RU2226739C2 true RU2226739C2 (en) | 2004-04-10 |
Family
ID=32464978
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002104312/09A RU2226739C2 (en) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | Variable-speed ac drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2226739C2 (en) |
-
2002
- 2002-02-18 RU RU2002104312/09A patent/RU2226739C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9164495B2 (en) | Motor controller controlling two motors for driving single driven object | |
US9228509B2 (en) | Motor control apparatus that generates preload torque value as function of motor acceleration | |
CN1107251C (en) | Position controller | |
Pritschow et al. | Direct drives for high-dynamic machine tool axes | |
US8736217B2 (en) | Servo motor control device for controlling servo motor configured to drive feed axis of machine tool | |
US20030001538A1 (en) | Controller and associated system and method for pulse-width-modulation switching noise reduction by voltage control | |
SE460899B (en) | ELEVATOR INCLUDING MULTIPLE-PHASE ENGINE AND REVERSE BODY WITH CUT LOAD-DEPENDENT CONTROL OF SPEED AND DELAY | |
SE460845B (en) | Elevator with multi-phase motor with motor speed control, lag and direction | |
US7989972B2 (en) | Electro-magnetic closed-loop speed control for air-turbine spindles | |
RU2226739C2 (en) | Variable-speed ac drive | |
EP0196846A1 (en) | Method and apparatus for controlling an electric A.C. motor | |
RU2358382C2 (en) | Servo drive with asynchronous motor | |
JP4272352B2 (en) | Control method of permanent magnet synchronous motor | |
US4600088A (en) | Apparatus for controlling elevators | |
Radwan et al. | Dynamic analysis of a high performance permanent magnet synchronous motor drive | |
EP0597118A1 (en) | Control method for synchronous motor | |
RU2695804C1 (en) | Servo electric drive with synchronous actuating engine | |
Mehta et al. | Controllers for Speed Control of DC Motor Drives: Modeling & Simulations | |
SU879724A1 (en) | Frequency-controllable electric drive | |
SU1112519A1 (en) | Reversible electric drive | |
SU1112520A1 (en) | Electric drive | |
kumar Reddy et al. | Performance Analysis of ANFIS-PID Controller based Speed Regulation and Harmonic Reduction in BLDC Motor Application | |
SU1410260A1 (en) | A.c. electric drive | |
RU2070766C1 (en) | Dc drive with variable parameters of mechanical part | |
SU864478A1 (en) | Electric drive |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070219 |