RU2268392C2

RU2268392C2 - Device for control of starter-generator

Info

Publication number: RU2268392C2
Application number: RU2003131840/11A
Authority: RU
Inventors: Виктор Васильевич Кашканов (RU); Виктор Васильевич Кашканов
Original assignee: Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ"
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2006-01-20
Also published as: RU2003131840A

Abstract

FIELD: engine engineering.

SUBSTANCE: device comprises asynchronous motor with the short-circuited rotor and shaping unit that generates specified values of the components of the vector of the stator current in the frequency-current control system.

EFFECT: reduced losses.

2 cl, 3 dwg, 1 ap

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления стартер-генераторными устройствами транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания.The invention relates to electrical engineering, and in particular to control systems for starter-generator devices of vehicles with internal combustion engines.

Известно устройство (Вершигора В.А., Игнатов А.П. и др. "Автомобиль ВАЗ-2108. - М.: ДОСААФ, 1986, стр.194), в котором для поддержания в заряженном состоянии бортовой аккумуляторной батареи автомобиля используется синхронная машина с электромагнитным возбуждением, а для запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) используется машина постоянного тока со смешанным возбуждением (там же, стр.204).A device is known (Vershigora V.A., Ignatov A.P. et al. "Automobile VAZ-2108. - M .: DOSAAF, 1986, p. 194), in which a synchronous machine is used to maintain the vehicle’s onboard battery in charge with electromagnetic excitation, and a DC motor with mixed excitation is used to start the internal combustion engine (ICE) (ibid., p. 204).

Недостатком этого устройства является наличие двух электрических машин, причем разного типа.The disadvantage of this device is the presence of two electric machines, and of different types.

Известно так же устройство (патент США №4883973, кл. F 02 N 11/04, 1989 г. и европейский патент №0357183 В1, кл. F 02 N 11/04, 1992 г.), в котором асинхронная машина используется и для запуска ДВС и для заряда бортовой аккумуляторной батареи, т.е. она выполняет функции стартера и генератора.A device is also known (US patent No. 4883973, class F 02 N 11/04, 1989 and European patent No. 0357183 B1, class F 02 N 11/04, 1992), in which an asynchronous machine is used for start the internal combustion engine and to charge the onboard battery, i.e. It serves as a starter and generator.

Недостатком этого устройства является отсутствие блока оптимизации режимов работы асинхронной машины в условиях ограничения по току и напряжению питания для оптимального использования габаритной мощности асинхронной машины и установленной мощности силового преобразователя.The disadvantage of this device is the lack of an optimization unit for the operating modes of an asynchronous machine in the conditions of limitation on current and voltage for the optimal use of the overall power of the asynchronous machine and the installed power of the power converter.

Наиболее близким техническим решением является способ (патент России №2188964, кл. F 02 N 11/04, опублик. 10.09.2002) и устройство (патент России №2200871, кл. F 02 N 11/04, опублик. 20.03.2003), в котором синхронная машина с электромагнитным возбуждением работает в частотно-токовой системе автоматического регулирования во всем диапазоне изменения нагрузок и регулирования скорости с обеспечением выполнения критерия минимума статических потерь в машине.The closest technical solution is the method (Russian patent No. 2188964, class F 02 N 11/04, published. 09/10/2002) and the device (Russian patent No. 2200871, class F 02 N 11/04, published. 03/20/2003) , in which a synchronous machine with electromagnetic excitation operates in a frequency-current system of automatic control over the entire range of load changes and speed control, ensuring that the criterion of minimum static losses in the machine is met.

Недостатком этого устройства является его пониженная надежность и повышенная стоимость за счет использования бесконтактной синхронной машины с электромагнитным возбуждением и наличия формирователя гармонических функций, механически связанного с ротором синхронной машины.The disadvantage of this device is its reduced reliability and increased cost due to the use of a non-contact synchronous machine with electromagnetic excitation and the presence of a harmonic generator, mechanically connected with the rotor of the synchronous machine.

Решение технической задачи направлено на повышение надежности и уменьшение стоимости устройства за счет использования асинхронной машины, как самой простой в изготовлении и самой надежной в эксплуатации и за счет исключения из состава устройства формирователя гармонических функций, механически связанного с ротором машины.The solution to the technical problem is aimed at improving the reliability and reducing the cost of the device through the use of an asynchronous machine, as the easiest to manufacture and the most reliable in operation, and by eliminating harmonic functions from the device, mechanically connected with the rotor of the machine.

Для решения поставленной технической задачи измеряют текущее значение скорости, сравнивают его с заданным уровнем для перехода в стартерный или генераторный режим работы, вводят новую переменную, коэффициент связи, определяют ее значение, обеспечивающее минимальные потери в меди машины при фиксированном моменте, и формируют заданное значение продольной составляющей вектора тока статора с учетом этой величины коэффициента связи, при этом заданное значение поперечной составляющей вектора тока статора формируют в стартерном режиме в функции отклонения текущего значения скорости от заданного значения, а в генераторном - в функции отклонения текущего значения напряжения бортовой аккумуляторной батареи от заданного значения, причем, если в любом из режимов работы текущее значение модуля вектора напряжения статора достигнет граничного значения, то монотонно уменьшают коэффициент связи в функции поддержания текущего значения модуля вектора напряжения статора на граничном уровне, если же текущее значение модуля вектора тока статора достигнет граничного значения, то монотонно увеличивают коэффициент связи в функции поддержания текущего значения модуля вектора тока статора на граничном уровне, в случае же, когда текущее значение развиваемой машиной мощности достигает предельно допустимую мощность бортовой аккумуляторной батареи, то монотонно уменьшают заданное значение поперечной составляющей вектора тока статора в функции поддержания развиваемой машиной мощности на предельно допустимом уровне для бортовой аккумуляторной батареи, при этом переход в стартерный режим производят при наличии сигнала датчика нажатого состояния педали акселератора автомобиля и низкого значения скорости, а переход в генераторный режим производят при высоком значении скорости и наличии сигнала датчика нажатого состояния педали акселератора автомобиля, при этом заданные значения токов формируют в обмотках машины с помощью системы частотно-токового управления, задавая их во вращающейся ортогональной системе координат, продольная ось которой направлена по вектору потокосцепления ротора, а величина коэффициента связи равна отношению продольной составляющей вектора тока статора к поперечной составляющей вектора тока статора, в связи с чем заданное значение продольной составляющей формируют в виде произведения коэффициента связи на величину заданного значения поперечной составляющей вектора тока статора, а текущее значение абсолютного скольжения формируют обратно пропорционально величине текущего значения коэффициента связи.To solve the technical problem, measure the current value of the speed, compare it with a predetermined level to switch to the starter or generator mode of operation, introduce a new variable, the coupling coefficient, determine its value, ensuring minimal losses in the copper of the machine at a fixed moment, and form the set value of the longitudinal component of the stator current vector taking into account this value of the coupling coefficient, while a predetermined value of the transverse component of the stator current vector is formed in the starter mode in f the function of the deviation of the current speed value from the set value, and in the generator, in the function of the deviation of the current voltage value of the onboard battery from the set value, moreover, if in any of the operating modes the current value of the stator voltage vector module reaches a limit value, then the coupling coefficient is monotonously reduced the function of maintaining the current value of the module of the stator voltage vector vector at the boundary level, if the current value of the module of the stator current vector reaches the boundary value, then increase the coupling coefficient in the function of maintaining the current value of the stator current vector module at the boundary level, in the case when the current value of the power developed by the machine reaches the maximum allowable power of the onboard battery, then the set value of the transverse component of the stator current vector in the function of supporting the developed machine monotonously decreases power at the maximum permissible level for the on-board battery, while the transition to the starter mode is carried out if there is a signal and the sensor of the depressed state of the accelerator pedal of the car and a low speed value, and the transition to the generator mode is performed at a high value of speed and the presence of the signal of the sensor of the depressed state of the accelerator pedal of the car, while the specified current values are formed in the windings of the machine using the frequency-current control system, setting them in a rotating orthogonal coordinate system, the longitudinal axis of which is directed along the rotor flux linkage vector, and the magnitude of the coupling coefficient is equal to the ratio of the longitudinal which transfers the stator current vector to the transverse component of the stator current vector, in connection with which the set value of the longitudinal component is formed as the product of the coupling coefficient by the value of the set value of the transverse component of the stator current vector, and the current absolute slip value is inversely proportional to the value of the current value of the coupling coefficient.

Устройство управления стартер-генератором на базе бесконтактной электрической машины переменного тока, реализующее данный способ управления, содержит формирователь гармонических функций, датчик скорости, блок формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, подключенный своими первым и вторым выходами через последовательно включенные блок преобразования координат, силовой преобразователь с частотно-токовой системой управления и датчики фазного тока к фазным обмоткам электрической машины, первый блок сравнения, первый не инвертирующий вход которого подключен к выходу задатчика интенсивности, второй блок сравнения, подключенный первым не инвертирующим входом к уставке напряжения бортовой аккумуляторной батареи, а вторым инвертирующим входом - к датчику напряжения бортовой аккумуляторной батареи, подключенной к соответствующим входам питания силового преобразователя, при этом выходы первого и второго блоков сравнения подключены соответственно к первому и второму входам блока коммутации, выход которого подключен к первому входу блока формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, а второй вход этого блока подключен ко второму инвертирующему входу первого блока сравнения, при этом управляющий вход блока коммутации подключен к выходу логического элемента "И", первый вход которого через первый компаратор подключен ко второму входу блока формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, а второй вход через второй компаратор подключен к датчику нажатого состояния педали акселератора автомобиля, причем выход второго компаратора подключен так же ко входу задатчика интенсивности, при этом электрическая машина является асинхронной с короткозамкнутым ротором, на валу которой установлен датчик скорости, являющийся частотно-импульсным и подключенным своим выходом ко входу формирователя импульсов, выход которого подключен напрямую к первому входу формирователя гармонических функций, а через преобразователь частота-напряжение подключен ко второму входу блока формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, третий выход которого через последовательно соединенные блок выделения модуля и преобразователь напряжение-частота подключен к третьему входу формирователя гармонических функций, а через нуль-орган подключен ко второму входу формирователя гармонических функций, выход которого подключен к цифровому входу блока преобразования координат.A control device for a starter-generator based on a non-contact electric alternating current machine that implements this control method includes a harmonic function generator, a speed sensor, a unit for generating set values of the stator current vector components along the longitudinal and transverse axes, connected to its first and second outputs via a series-connected unit coordinate conversion, a power converter with a frequency-current control system and phase current sensors to the phase windings of an electric machines, the first comparison unit, the first non-inverting input of which is connected to the output of the intensity adjuster, the second comparison unit connected by the first non-inverting input to the voltage setting of the onboard battery, and the second inverting input to the voltage sensor of the onboard battery connected to the corresponding power inputs power converter, while the outputs of the first and second comparison units are connected respectively to the first and second inputs of the switching unit, the output of which is connected n to the first input of the unit for generating the set values of the components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes, and the second input of this unit is connected to the second inverting input of the first comparison unit, while the control input of the switching unit is connected to the output of the logical element "I", the first input of which through the first comparator is connected to the second input of the unit for generating the set values of the stator current vector components along the longitudinal and transverse axes, and the second input through the second comparator is connected to the sensor on this state of the accelerator pedal of the car, and the output of the second comparator is also connected to the input of the intensity adjuster, while the electric machine is asynchronous with a squirrel-cage rotor, on the shaft of which a speed sensor is installed, which is a frequency-pulse and connected by its output to the input of the pulse shaper, the output of which connected directly to the first input of the harmonic function generator, and through the frequency-voltage converter connected to the second input of the set of the components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes, the third output of which is connected through a series-connected module selection unit and a voltage-frequency converter to the third input of the harmonic function generator, and through a zero-organ is connected to the second input of the harmonic function generator, the output of which is connected to digital input of the coordinate transformation unit.

Блок формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям в составе описанного устройства является оригинальным техническим решением, т.к. содержит блоки вычисления мощности, модуля вектора напряжения и тока статора, блок ограничения коэффициента связи, два блока суммирования, три блока сравнения, три пропорциональных регулятора, блок задания постоянных сигналов, блок умножения и блок деления, при этом выход блока вычисления мощности через первый блок сравнения и первый пропорциональный регулятор соединен с первым входом первого блока суммирования, второй вход которого является первым входом блока формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям и подключен к выходу блока коммутации, а его выход, являющийся вторым выходом блока, подключен ко второму входу блока преобразования координат, при этом выход блока вычисления модуля вектора напряжения через последовательно включенные второй блок сравнения и второй пропорциональный регулятор подключен к первому входу второго блока суммирования, второй вход которого подключен к блоку задания постоянного сигнала, третий вход через последовательно включенные третий пропорциональный регулятор и третий блок сравнения подключен к выходу блока вычисления модуля вектора тока статора, а выход второго блока суммирования подключен к первому входу блока ограничения коэффициента связи, второй вход которого является вторым входом блока формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, а выход блока ограничения коэффициента связи подключен к первому входу блока умножения, при этом выходы блока задания постоянных сигналов подключены к соответствующим входам блоков сравнения, а соответствующие входы блока вычисления мощности подключены к выходу блока вычисления модуля вектора напряжения и выходу блока вычисления модуля вектора тока статора, причем входы блока вычисления модуля вектора напряжения подключены к управляющим входам силового преобразователя, а первый вход блока вычисления модуля вектора тока статора подключен к выходу первого блока суммирования, являющимся вторым выходом блока формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, и к первому входу блока умножения, выход которого является первым выходом блока формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям и подключен ко второму входу блока вычисления модуля вектора тока статора и ко второму входу блока деления, первый вход которого подключен к выходу первого блока суммирования, а выход является третьим выходом блока формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям.The unit for generating the set values of the stator current vector components along the longitudinal and transverse axes as part of the described device is an original technical solution, because contains power calculation units, a stator voltage and current vector module, a coupling coefficient limiting unit, two summing units, three comparison units, three proportional controllers, a constant signal setting unit, a multiplication unit and a division unit, wherein the output of the power calculation unit is through the first comparison unit and the first proportional controller is connected to the first input of the first summing unit, the second input of which is the first input of the unit for generating the set values of the components of the stator current vector according to the linear and transverse axes and is connected to the output of the switching unit, and its output, which is the second output of the unit, is connected to the second input of the coordinate conversion unit, while the output of the unit for calculating the voltage vector module through the second comparison unit and the second proportional controller connected to the first input the second summing unit, the second input of which is connected to the constant signal setting unit, the third input through the third proportional controller and the third comp is connected to the output of the stator current vector module module calculation unit, and the output of the second summing unit is connected to the first input of the coupling coefficient limiting unit, the second input of which is the second input of the set value generating unit of the stator current vector components along the longitudinal and transverse axes, and the output of the coefficient limiting unit connection is connected to the first input of the multiplication unit, while the outputs of the constant signal setting unit are connected to the corresponding inputs of the comparison units, and the corresponding inputs of the unit power calculations are connected to the output of the voltage vector module calculation unit and the output of the stator current vector module calculation unit, the inputs of the voltage vector module calculation unit connected to the control inputs of the power converter, and the first input of the stator current vector module calculation unit connected to the output of the first summing unit, which is the second output of the unit for generating the set values of the components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes, and to the first input of the multiplication unit, the output of which o is the first output of the unit for generating the set values of the components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes and is connected to the second input of the calculation unit of the stator current vector module and to the second input of the division unit, the first input of which is connected to the output of the first summing unit, and the output is the third output a unit for generating set values of the stator current vector components along the longitudinal and transverse axes.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства управления стартер-генератором на базе асинхронной машины с короткозамкнутым ротором; на фиг.2 - структурная схема блока формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям; на фиг.3 - предельные механические характеристики в стартерном режиме; на фиг.4 - один из возможных вариантов практической реализации формирователя гармонических функций и блока преобразования координат.Figure 1 shows a structural diagram of a control device for a starter-generator based on an asynchronous machine with a squirrel-cage rotor; figure 2 is a structural diagram of the block forming the set values of the components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes; figure 3 - ultimate mechanical characteristics in the starter mode; figure 4 - one of the possible options for the practical implementation of the generator of harmonic functions and the coordinate transformation unit.

Устройство управления стартер-генератором на базе асинхронной машины 1 с короткозамкнутым ротором содержит формирователь 2 гармонических функций, датчик 3 скорости, блок 4 формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, подключенный своими первым и вторым выходами через последовательно включенные блок 5 преобразования координат, силовой преобразователь 6 с частотно-токовой системой 7 управления и датчики 8 фазного тока к фазным обмоткам электрической машины 1, первый блок 9 сравнения, первый не инвертирующий вход которого подключен к выходу задатчика 10 интенсивности, второй блок 11 сравнения, подключенный первым не инвертирующим входом к уставке 12 напряжения бортовой аккумуляторной батареи, а вторым инвертирующим входом - к датчику 13 напряжения бортовой аккумуляторной батареи, подключенной к соответствующим входам питания силового преобразователя 6, при этом выходы первого 9 и второго 11 блоков сравнения подключены соответственно к первому и второму входам блока 14 коммутации, выход которого подключен к первому входу блока 4 формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, а второй вход этого блока подключен ко второму инвертирующему входу первого блока 9 сравнения, при этом управляющий вход блока 14 коммутации подключен к выходу логического элемента 15 "И", первый вход которого через первый компаратор 16 подключен ко второму входу блока 4 формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, а второй вход через второй компаратор 17 подключен к датчику 18 нажатого состояния педали акселератора автомобиля, причем выход второго компаратора 17, подключен так же ко входу задатчика 10 интенсивности, при этом электрическая машина 1 является асинхронной с короткозамкнутым ротором, на валу которой установлен датчик 3 скорости, являющийся частотно-импульсным и подключенным своим выходом ко входу формирователя 19 импульсов, выход которого подключен напрямую к первому входу формирователя 2 гармонических функций, а через преобразователь 20 частота-напряжение подключен ко второму входу блока 4 формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, третий выход которого через последовательно соединенные блок 21 выделения модуля и преобразователь 22 напряжение-частота подключен к третьему входу формирователя 2 гармонических функций, а через нуль-орган 23 подключен ко второму входу формирователя 2 гармонических функций, выход которого подключен к цифровому входу блока 5 преобразования координат.The control device for the starter-generator based on the squirrel-cage asynchronous machine 1 comprises a harmonic function generator 2, a speed sensor 3, a unit 4 for generating set values of the stator current vector components along the longitudinal and transverse axes, connected by its first and second outputs through series-connected conversion unit 5 coordinates, power converter 6 with a frequency-current control system 7 and sensors 8 of the phase current to the phase windings of the electric machine 1, the first comparison unit 9, per the second non-inverting input of which is connected to the output of the intensity adjuster 10, the second comparison unit 11 connected by the first non-inverting input to the on-board battery voltage setting 12, and the second inverting input to the on-board battery voltage sensor 13 connected to the corresponding power converter power inputs 6, while the outputs of the first 9 and second 11 comparison units are connected respectively to the first and second inputs of the switching unit 14, the output of which is connected to the first input of the unit and 4 the formation of the set values of the components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes, and the second input of this block is connected to the second inverting input of the first comparison unit 9, while the control input of the switching unit 14 is connected to the output of the logical element 15 "AND", the first input of which through the first comparator 16 it is connected to the second input of the unit 4 for generating the set values of the stator current vector components along the longitudinal and transverse axes, and the second input through the second comparator 17 is connected to the sensor 18 of the pressed state the accelerator pedal of the car, and the output of the second comparator 17, is also connected to the input of the intensity adjuster 10, while the electric machine 1 is asynchronous with a squirrel-cage rotor, the speed sensor 3 is mounted on its shaft, which is frequency-pulse and connected to the input of the shaper by its output 19 pulses, the output of which is connected directly to the first input of the generator 2 of harmonic functions, and through the converter 20 the frequency-voltage is connected to the second input of the unit 4 of the formation of specified the values of the components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes, the third output of which is connected through a series-connected module separation unit 21 and the voltage-frequency converter 22 to the third input of the harmonic function generator 2, and through the zero-organ 23 is connected to the second input of the harmonic function generator 2 whose output is connected to the digital input of the coordinate conversion unit 5.

Блок 4 формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, подключенный своими первым и вторым выходами соответственно к первому и второму входам блока 5 преобразования координат, содержит блоки вычисления мощности 24, модуля вектора напряжения 25 и тока 26 статора, блок 27 ограничения коэффициента связи, два блока 28 и 29 суммирования, три блока 30, 31 и 32 сравнения, три пропорциональных регулятора 33, 34 и 35, блок 36 задания постоянных сигналов, блок 37 умножения и блок 38 деления, при этом выход блока 24 вычисления мощности через первый блок 30 сравнения и первый пропорциональный регулятор 33 соединен с первым входом первого блока 28 суммирования, второй вход которого является первым входом блока 4 формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям и подключен к выходу блока 14 коммутации, а его выход, являющийся вторым выходом блока 4, подключен ко второму входу блока 5 преобразования координат, при этом выход блока 25 вычисления модуля вектора напряжения через последовательно включенные второй блок 31 сравнения и второй пропорциональный регулятор 34 подключен к первому входу второго блока 29 суммирования, второй вход которого подключен к блоку 36 задания постоянного сигнала, третий вход через последовательно включенные третий пропорциональный регулятор 35 и третий блок 32 сравнения подключен к выходу блока 26 вычисления модуля вектора тока статора, а выход второго блока 29 суммирования подключен к первому входу блока 27 ограничения коэффициента связи, второй вход которого является вторым входом блока 4 формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, а выход блока 27 ограничения коэффициента связи подключен к первому входу блока 37 умножения, при этом выходы блока 36 задания постоянных сигналов подключены к соответствующим входам блоков 30, 31 и 32 сравнения, а соответствующие входы блока 24 вычисления мощности подключены к выходу блока 25 вычисления модуля вектора напряжения и выходу блока 26 вычисления модуля вектора тока статора, причем входы блока 25 вычисления модуля вектора напряжения подключены к управляющим входам силового преобразователя 6, первый вход блока 26 вычисления модуля вектора тока статора подключен к выходу первого блока 28 суммирования, являющимся вторым выходом блока 4 формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, и к первому входу блока умножения 37, выход которого является первым выходом блока 4 формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям и подключен ко второму входу блока 26 вычисления модуля вектора тока статора и ко второму входу блока 38 деления, первый вход которого подключен к выходу первого блока 28 суммирования, а выход является третьим выходом блока 4 формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям.The unit 4 for generating the set values of the stator current vector components along the longitudinal and transverse axes, connected by its first and second outputs respectively to the first and second inputs of the coordinate conversion unit 5, contains power calculation units 24, voltage vector module 25 and stator current 26, restriction unit 27 the coupling coefficient, two summing blocks 28 and 29, three comparison blocks 30, 31 and 32, three proportional controllers 33, 34 and 35, a constant signal setting block 36, a multiplication block 37 and a division block 38, while the output of the subtracting block 24 power through the first comparison unit 30 and the first proportional controller 33 is connected to the first input of the first summing unit 28, the second input of which is the first input of the unit 4 for generating the set values of the stator current vector components along the longitudinal and transverse axes and connected to the output of the switching unit 14, and its output, which is the second output of block 4, is connected to the second input of the coordinate conversion unit 5, while the output of the voltage vector module calculation unit 25 through the second block connected in series 31 of the comparison and the second proportional controller 34 is connected to the first input of the second summing unit 29, the second input of which is connected to the constant signal setting unit 36, the third input is connected through the third proportional regulator 35 and the third comparison unit 32 in series to the output of the current vector module calculation unit 26 stator, and the output of the second summing unit 29 is connected to the first input of the coupling coefficient limiting unit 27, the second input of which is the second input of the setpoint generation unit 4 the current vector of the stator along the longitudinal and transverse axes, and the output of the coupling coefficient limiting unit 27 is connected to the first input of the multiplication unit 37, while the outputs of the constant signal setting unit 36 are connected to the corresponding inputs of the comparison units 30, 31 and 32, and the corresponding inputs of the block 24 power calculations are connected to the output of the voltage vector module calculation unit 25 and the output of the stator current vector module calculation unit 26, and the inputs of the voltage vector module calculation unit 25 are connected to the control inputs of the power supply Converter 6, the first input of the stator current vector module calculation unit 26 is connected to the output of the first summing unit 28, which is the second output of the unit 4 for generating the set values of the stator current vector components along the longitudinal and transverse axes, and to the first input of the multiplication unit 37, the output of which is the first the output of block 4 for generating the set values of the components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes and is connected to the second input of the block 26 for calculating the module of the stator current vector and to the second input of block 3 8 division, the first input of which is connected to the output of the first summation unit 28, and the output is the third output of the unit 4 for generating the set values of the stator current vector components along the longitudinal and transverse axes.

Работа устройства, реализующего предлагаемый способ управления, осуществляется следующим образом.The operation of the device that implements the proposed control method is as follows.

При нажатии водителем на педаль акселератора датчик 18 выдает сигнал и компаратор 17 переключается, выдавая единичное напряжение на первый вход логического элемента 15 "И" и на вход задатчика 10 интенсивности. Напряжение на выходе задатчика 10 интенсивности начинает монотонно возрастать, поступая через блок 14 коммутации на первый вход блока 4 формирования заданных значений составляющих вектора тока статора. Выходной сигнал с первого и второго выходов этого блока поступает соответственно на первый и второй аналоговые входы блока 5 преобразования координат. После умножения на гармонические функции углового положения потокосцепления ротора асинхронной машины 1 и соответствующего суммирования они превращаются в заданные значения i_zα, i_zβ составляющих вектора тока статора в неподвижной системе координат α, β, ось α которой совпадает с направлением фазы "А". Затем эти сигналы разделяются на заданные значения фазных токов i_zA, i_zB, i_zC и отслеживаются с помощью релейных регуляторов с гистерезисной характеристикой.When the driver presses the accelerator pedal, the sensor 18 gives a signal and the comparator 17 switches, issuing a unit voltage to the first input of the logic element 15 and to the input of the intensity adjuster 10. The voltage at the output of the intensity adjuster 10 begins to increase monotonously, coming through the switching unit 14 to the first input of the unit 4 for generating the set values of the stator current vector components. The output signal from the first and second outputs of this block is supplied respectively to the first and second analog inputs of the coordinate transformation unit 5. After multiplying by the harmonic functions of the angular position of the flux linkage of the rotor of the asynchronous machine 1 and corresponding summation, they turn into the given values of i _zα , i _zβ of the stator current vector components in the fixed coordinate system α, β, whose axis α coincides with the direction of phase “A”. Then these signals are divided into preset values of phase currents i _zA , i _zB , i _zC and are monitored using relay controllers with a hysteresis characteristic.

Осуществление формирования заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, основано на том, что в асинхронной машине возможно получение моментов, требуемых по условиям работы, при одновременном выполнении дополнительного критерия оптимизации. Обычно в установившихся режимах критерием оптимизации является критерий минимума потерь, выполнение которого возможно для всего диапазона частоты вращения ротора. Однако не менее важно во время разгона (стартерный режим) или торможения (генераторный режим) развивать максимально возможные значения мощности и момента. Эти режимы достигаются только при максимальных значениях модулей векторов тока статора |I_S|_max или напряжения |U_S|_max. Поэтому критерием оптимальности в этих случаях должны служить или максимализация мощности в условиях ограничения по напряжению или максимализация момента в условиях ограничения по току. Эти ограничения всегда существуют в реальных системах и обусловлены как предельными возможностями элементов силового преобразователя, так и источника питания.The implementation of the formation of the set values of the components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes is based on the fact that in an asynchronous machine it is possible to obtain the moments required by the operating conditions, while fulfilling the additional optimization criterion. Usually, in steady-state modes, the optimization criterion is the criterion of minimum losses, the fulfillment of which is possible for the entire range of rotor speed. However, it is equally important during acceleration (starter mode) or braking (generator mode) to develop the maximum possible values of power and torque. These modes are achieved only at the maximum moduli of stator current vectors | I _S | _max or voltage | U _S | _max Therefore, the criterion of optimality in these cases should be either maximization of power under conditions of voltage limitation or maximization of torque under conditions of current limitation. These limitations always exist in real systems and are due to both the ultimate capabilities of the elements of the power converter and the power source.

Выражение для любой из указанных оптимизируемых величин с использованием уравнений обобщенной машины можно записать в видеThe expression for any of these optimized quantities using the equations of a generalized machine can be written as

где Θ - физическая величина (электромагнитный момент, модуль тока или напряжения), при фиксированном значении которой необходимо найти экстремум оптимизируемой величины (потери, электромагнитный момент или мощность соответственно);where Θ is the physical quantity (electromagnetic moment, current or voltage modulus), for a fixed value of which it is necessary to find the extremum of the optimized value (loss, electromagnetic moment or power, respectively);

F(K) - функция, определяемая по уравнениям установившегося режима и зависящая от параметров машины, угловой скорости и коэффициента связи К, который представляет собой отношение компонент вектора тока статора во вращающейся системе координат d, q, ось d которой ориентирована по направлению вектора потокосцепления ротора, а ось q в опережающем ее на 90° направлении:F (K) is a function determined by the equations of the steady state and depending on the parameters of the machine, the angular velocity and the coupling coefficient K, which is the ratio of the components of the stator current vector in the rotating coordinate system d, q, whose d axis is oriented in the direction of the rotor flux linkage vector , and the q axis in the direction ahead of it by 90 °:

.

Оптимальное значение коэффициента связи, соответствующее работе машины в режиме минимума потерь (К=К_опт), в режиме максимализации момента (К=K_I) и в режиме максимализации мощности (К=K_U) можно определить из условия:The optimal value of the coupling coefficient corresponding to the operation of the machine in the mode of minimum losses (K = K _opt ), in the mode of maximum torque (K = K _I ) and in the mode of maximum power (K = K _U ) can be determined from the condition:

∂Λ/∂К=0.∂Λ / ∂К = 0.

После этого по вычисленному значению коэффициента связи и по требуемой величине электромагнитного момента можно определить i_d и i_q.After that, from the calculated value of the coupling coefficient and from the required magnitude of the electromagnetic moment, i _d and i _q can be determined.

Для вычисления значений коэффициентов связи воспользуемся известными дифференциальными уравнениями асинхронной машины с короткозамкнутым ротором (1), записанными в ортогональной системе координат d, q:To calculate the values of the coupling coefficients, we use the well-known differential equations of an asynchronous machine with a squirrel-cage rotor (1), written in the orthogonal coordinate system d, q:

где i_d, i_q, ψ_d, ψ_q=0 - координаты векторов I_S тока статора и ψ_r потокосцепления ротора; R_S, R_r - активное сопротивление обмоток статора и ротора (приведенного к статору); σ=1-L² _m/L_SL_r - полный коэффициент рассеяния; L_S=L_m+L₁, L_r=L_m+L₂ - полная индуктивность статора и ротора (L₁, L₂, L_m - соответственно, индуктивность рассеяния статора, ротора и индуктивность контура намагничивания); ωψ - угловая скорость вектора потокосцепления ротора; ω=pn - угловая скорость ротора, выраженная в электрических радианах (p - число пар полюсов машины, n - угловая скорость ротора в механических радианах); u_d, u_q - координаты обобщенного вектора U_s напряжения машины.where i _d , i _q , ψ _d , ψ _q = 0 are the coordinates of the stator current vectors I _S and the rotor flux linkage ψ _r ; R _S , R _r is the active resistance of the stator and rotor windings (reduced to the stator); σ = 1-L ² _m / L _S L _r is the total scattering coefficient; L _S = L _m + L ₁ , L _r = L _m + L ₂ - the total inductance of the stator and rotor (L ₁ , L ₂ , L _m - respectively, the leakage inductance of the stator, rotor and the inductance of the magnetization circuit); ωψ is the angular velocity of the rotor flux linkage vector; ω = pn is the angular velocity of the rotor, expressed in electric radians (p is the number of pairs of poles of the machine, n is the angular velocity of the rotor in mechanical radians); u _d , u _q are the coordinates of the generalized machine voltage vector U _s .

Электромагнитный момент, развиваемый машиной, равенThe electromagnetic moment developed by the machine is

Представляем компоненту i_d в виде

We represent the component i _d in the form

Тогда из двух последних уравнений системы (1) можно получить, что в статическом режиме работыThen from the last two equations of system (1) it can be obtained that in the static mode of operation

а коэффициент связиand the coupling coefficient

или

or

Используя (2), (3), (4), (5), а также уравнения, выражающие компоненты векторов токов статора и ротора [1, 2], можно получить выражения для электромагнитного момента М и для потерь Р в меди статора и ротора через параметры машины, модуль вектор тока статора и коэффициент связи КUsing (2), (3), (4), (5), as well as equations expressing the components of the stator and rotor current vectors [1, 2], we can obtain expressions for the electromagnetic moment M and for the losses P in the stator and rotor copper through the parameters of the machine, the stator current vector module and the coupling coefficient K

Чтобы получить аналогичное выражение для мощности W, развиваемой машиной, вначале необходимо выразить средние значения компонент u_d, и u_q вектора напряжения через параметры машины, коэффициент связи К и развиваемый машиной момент, а затем воспользоваться связью компонент вектора напряжения с его модулем. Из (1) видно, что в статическом режиме работы средние значения компонент векторов напряжения и тока связаны соотношениемIn order to obtain a similar expression for the power W developed by the machine, it is first necessary to express the average values of the components u _d and u _q of the voltage vector in terms of the machine parameters, the coupling coefficient K and the moment developed by the machine, and then use the coupling of the components of the voltage vector with its module. From (1) it is seen that in the static mode of operation, the average values of the components of the voltage and current vectors are related by the relation

Используя (3), (6) и (8), получаемUsing (3), (6) and (8), we obtain

Из этих соотношений с учетом W=М·n и |U_S|²=u² _d+u² _q имеемFrom these relations, taking into account W = M · n and | U _S | ² = u ² _d + u ² _q we have

Из уравнений (6) и (7) нетрудно получить соответствующие значения коэффициентов связиFrom equations (6) and (7) it is easy to obtain the corresponding values of the coupling coefficients

а из уравнения (10) получаем, что величина К=К_U задается уравнением четвертой степени К⁴+ξ₁К²+ξ₂К+ξ₃=0, гдеand from equation (10) we obtain that the quantity K = K _U is given by the fourth-degree equation K ⁴ + ξ ₁ K ² + ξ ₂ K + ξ ₃ = 0, where

Таким образом, из (13) видно, что величина К_U является функцией скорости.Thus, it can be seen from (13) that the quantity K _U is a function of speed.

Для вычисления значений К=К_UI, соответствующих работе машины в условиях одновременного ограничения модулей векторов статорного тока и напряжения, воспользуемся уравнением (6) при |I_S|=|I_S|_max To calculate the values K = K _UI corresponding to the operation of the machine under conditions of simultaneous limitation of the modules of the stator current and voltage vectors, we use equation (6) for | I _S | = | I _S | _max

Полученное уравнение показывает, что при максимальном значении момента К_UI=1, а при моментах, меньших максимального, К_UI принимает два значения: одно из них больше единицы, а другое - меньше. Таким образом, при уменьшении момента, с одной стороны, происходит возрастание значения К_UI, которое очевидно не должно превышать величины К_опт, а, с другой стороны, происходит уменьшение значения К_UI, что в свою очередь, может привести к режимам работы машины со скольжениями, превышающими критическое (оба знака перед корнем соответствуют стартерному режиму работы при М>0 и генераторному при М<0. Поэтому очевидно, что величина К_UI должна лежать в диапазоне К_опт≥K_UI≥K_U.The resulting equation shows that for the maximum value of the moment K _UI = 1, and for moments less than the maximum, K _UI takes two values: one of them is more than one, and the other is less. Thus, when the moment decreases, on the one hand, the K _UI value increases, which obviously should not exceed the K _opt value, and, on the other hand, the K _UI value decreases, which, in turn, can lead to machine operating modes with slides exceeding the critical value (both signs in front of the root correspond to the starter mode of operation at M> 0 and the generator mode at M <0. Therefore, it is obvious that the value of K _UI must lie in the range of K _opt ≥K _UI ≥K _U.

Уравнение для предельных механических характеристик двигателя при заданном ограничении модуля вектора напряжения статора (напряжения источника питания) и различных уровнях потерь в меди машины (т.е. при различных значениях коэффициента связи К) можно получить из уравнения (10)The equation for the limiting mechanical characteristics of the engine with a given limitation of the module of the stator voltage vector (voltage of the power supply) and various levels of losses in the copper of the machine (i.e., for different values of the coupling coefficient K) can be obtained from equation (10)

Как и ранее, знак "+" соответствует стартерному режиму работы машины, а "-" генераторному.As before, the “+” sign corresponds to the starter mode of the machine, and “-” to the generator mode.

На фиг.3 приведено наиболее характерное расположение границ зон работы машины с минимумом потерь, т.е. при К=К_опт (кривая 1), с минимумом тока статора, т.е. при К=K_I (кривая 2) с максимальной мощностью, т.е. при К=К_U (кривая 3) и при одновременном ограничении модулей векторов напряжения и тока статора, т.е. при К=K_UI (кривая 4). Отрезок кривой 3 выше точки касания с кривой 4, соответствует работе машины с |U_S|=|U_S|_max, K=K_U и |I_S|<|I_S|_max, т.е. моменты, соответствующие этому отрезку кривой 3, достигаются при токах, меньших |I_S|_max.Figure 3 shows the most characteristic arrangement of the boundaries of the zones of operation of the machine with a minimum of losses, i.e. at K = K _opt (curve 1), with a minimum of stator current, i.e. at K = K _I (curve 2) with maximum power, i.e. at K = K _U (curve 3) and with simultaneous limitation of the modules of the stator voltage and current vectors, i.e. for K = K _UI (curve 4). The segment of curve 3 above the point of tangency with curve 4 corresponds to the operation of the machine with | U _S | = | U _S | _max , K = K _U and | I _S | <| I _S | _max , i.e. moments corresponding to this segment of curve 3 are achieved at currents less than | I _S | _max

Из фиг.3 видно, что в отношении величины К имеются три зоны.From figure 3 it is seen that in relation to the magnitude of K there are three zones.

1) Первая зона, это зона, ограниченная осями n=0, М=0, максимальной скоростью n_max, кривой 1 и моментом М₁. Величина М₁ определяется из (6) при К=К_опт и предельном значении тока вентилей преобразователя, т.е. при |I_S|=|I_S|_max. В этой зоне при заданном |U_S|_max возможно выполнение условия минимума потерь. При этом величина К в этой зоне должна быть постоянна и равна К_опт.1) The first zone is a zone limited by the axes n = 0, M = 0, the maximum speed n _max , curve 1 and the moment M ₁ . The value of M _{1 is} determined from (6) at K = K _opt and the limiting value of the current of the converter valves, i.e. for | I _S | = | I _S | _max In this zone for a given | U _S | _max it is possible to fulfill the minimum loss condition. The value of K in this zone should be constant and equal to K _opt .

2) Вторая зона, это зона, ограниченная нижней ветвью кривой 4 (Нижняя ветвь кривой 4 соответствует значениям К_UI, которые получаются из (14) при знаке "+" перед корнем) и вертикальными линиями, соответствующими максимальным значениям моментов в режиме минимума потерь М₁ и в режиме минимума тока статора M_max, т.е. при |I_S|=|I_S|_max. В этой зоне при увеличении заданного момента коэффициент К должен изменяться от К=К_опт или К=К_UI, до К=K_I в функции ограничения тока статора на уровне |I_S|_max.2) The second zone is the zone bounded by the lower branch of curve 4 (The lower branch of curve 4 corresponds to the values of K _UI , which are obtained from (14) with a “+” sign in front of the root) and vertical lines corresponding to the maximum values of the moments in the minimum loss mode M ₁ and in the mode of minimum stator current M _max , i.e. for | I _S | = | I _S | _max In this zone, with an increase in the set moment, the coefficient K should change from K = K _opt or K = K _UI to K = K _I as a function of limiting the stator current at the level | I _S | _max

3) Третья зона, это зона, ограниченная кривой 1, c максимальной скоростью n_max, кривой 3 и кривой 4 (на фиг.3 заштрихована). В этой зоне, как и во второй зоне, по мере увеличения заданного момента коэффициент К должен изменяться от К=К_опт до K_UI или K_U (в зависимости от текущего значения скорости) в функции ограничения |U_S| на уровне |U_S|_max, причем, как видно из (7), это соответствует монотонному возрастанию потерь в меди от минимально возможных, при К=К_опт до потерь, соответствующих К=K_UI или K_U.3) The third zone is the zone bounded by curve 1, with a maximum speed of n _max , curve 3 and curve 4 (shaded in FIG. 3). In this zone, as in the second zone, as the set moment increases, the coefficient K must change from K = K _opt to K _UI or K _U (depending on the current speed value) in the limitation function | U _S | at the level of | U _S | _max , and, as can be seen from (7), this corresponds to a monotonic increase in losses in copper from the minimum possible, at K = K _opt to losses corresponding to K = K _UI or K _U.

Следовательно, можно синтезировать такой алгоритм выбора значений К для каждой точки (n, М), чтобы возрастание потерь было минимальным, т.е. чтобы требуемые значения скорости и момента достигались бы при максимально возможных значениях коэффициента связи К, больших или равных K_I, K_U или К_UI (в зависимости от n), но не превышающие К_опт.Therefore, it is possible to synthesize such an algorithm for choosing K values for each point (n, M) so that the increase in losses is minimal, i.e. so that the required values of speed and torque would be achieved at the maximum possible values of the coupling coefficient K, greater than or equal to K _I , K _U or K _UI (depending on n), but not exceeding K _opt .

Нетрудно видеть, что необходимость уменьшения величины К обусловлена только ограниченностью напряжения источника питания или коммутационными свойствами силового преобразователя. Поэтому в отношении величины коэффициента связи К можно выделить следующие режимы работы.It is easy to see that the need to reduce the value of K is due only to the limited voltage of the power source or the switching properties of the power converter. Therefore, in relation to the magnitude of the coupling coefficient K, the following operating modes can be distinguished.

Если требуемая величина электромагнитного момента М и текущее значение частоты вращения ротора таковы, что достигаются при |I_S|<|I_S|_max и |U_S|<|U_S|_max, то машина может работать в режиме минимальных потерь, т.е. К должен быть равен К_опт.If the required magnitude of the electromagnetic moment M and the current value of the rotor speed are such that they are achieved when | I _S | <| I _S | _max and | U _S | <| U _S | _max , then the machine can operate in minimum loss mode, i.e. K should be equal to K _opt .

Если М и n таковы, что достигаются только при |I_S|<|I_S|_max, |U_S|=|U_S|_max, и К≠К_опт, то величина К должна выбираться из диапазона К_опт÷K_U в функции поддержания напряжения на уровне |U_S|=|U_S|_max.If M and n are such that they are achieved only when | I _S | <| I _S | _max , | U _S | = | U _S | _max , and K ≠ K _opt, then the value of K should be selected from the range of K _opt ÷ K _U in the function of maintaining the voltage at the level | U _S | = | U _S | _max

Если М и n таковы, что достигаются только при |I_S|=|I_S|_max, |U_S|<|U_S|_max и К≠К_опт, то величина К должна выбираться из диапазона К_опт÷K_Iв функции ограничения тока на уровне |I_S|=|I_S|_max.If M and n are such that they are achieved only when | I _S | = | I _S | _max , | U _S | <| U _S | _max and K ≠ K _opt , then the value of K must be selected from the range of K _opt ÷ K _I in the function of limiting the current at the level | I _S | = | I _S | _max

Если М и n таковы, что достигаются только при |I_S|=|I_S|_max, |U_S|=|U_S|_max и К≠К_опт, то величина К=К_UI должна вычисляться из уравнения для электромагнитного момента электродвигателя при указанных ограничениях:If M and n are such that they are achieved only when | I _S | = | I _S | _max , | U _S | = | U _S | _max and K ≠ K _opt , then the value K = K _UI should be calculated from the equation for the electromagnetic moment of the electric motor under the indicated restrictions:

При этом согласно зависимости (1) потери во втором и третьем режимах для промежуточных значений К, отличных от К_I или К_U, будут больше минимальных (т.е. соответствующих К=К_опт), но меньше, чем при К=К_I или К=К_U. Следовательно, при предлагаемом способе управления осуществляется реализация принципа формирования режима работы асинхронной машины по критерию безусловного минимума энергетических потерь с автоматическим переходом к условному минимуму потерь при ограничениях тока и напряжения.Moreover, according to dependence (1), the losses in the second and third modes for intermediate values of K other than K _I or K _U will be greater than the minimum (i.e., corresponding K = K _opt ), but less than when K = K _I or K = K _U. Therefore, with the proposed control method, the principle of forming an operating mode of an asynchronous machine is implemented according to the criterion of an unconditional minimum of energy losses with an automatic transition to the conditional minimum of losses under current and voltage restrictions.

Таким образом, при учете влияния ограничения тока ключевых элементов силового преобразователя необходимо уменьшать значение коэффициента связи К, начиная от значения К_опт до тех пор, пока ток в статорных обмотках не уменьшится до допустимых значений. Эти функции осуществляются третьим блоком 32 сравнения, вторым блоком 29 суммирования и третьим пропорциональным регулятором 35, верхний уровень выходного сигнала которого равен нулю (фиг.2). Аналогичным образом следует поступать и при учете ограничения напряжения. Эти функции осуществляются вторым блоком 31 сравнения, вторым блоком 29 суммирования и вторым пропорциональным регулятором 34, верхний уровень выходного сигнала которого равен нулю. Блок 27 ограничения коэффициента связи имеет коэффициент передачи, равный единице. Он обеспечивает ограничение минимальной величины своего выходного сигнала (т.е. величины коэффициента связи К) в функции скорости на уровне, соответствующем К_U или K_UI. В то же время может оказаться, что предельная мощность асинхронной машины с учетом ограничений |I_S| и |U_S|, превышает допустимое значение мощности бортовой аккумуляторной батареи. Это ограничение не должно вызывать изменения величины коэффициента связи К. Поэтому ограничение мощности, потребляемой от бортовой аккумуляторной батареи, осуществляется за счет уменьшения заданного значения составляющей i_q, т.е. за счет уменьшения развиваемого машиной момента. Эти функции осуществляются первым блоком 28 суммирования, первым пропорциональным регулятором 33, первым блоком 30 сравнения и блоком 24 вычисления входной мощности, на входы которого поступают сигналы, пропорциональные току и напряжению бортовой аккумуляторной батареи (фиг.2).Thus, when taking into account the influence of the current limitation of the key elements of the power converter, it is necessary to reduce the value of the coupling coefficient K, starting from the value of K _opt until the current in the stator windings decreases to acceptable values. These functions are carried out by the third comparison unit 32, the second summing unit 29 and the third proportional regulator 35, the upper level of the output signal of which is zero (Fig. 2). The same should be done when taking into account voltage limits. These functions are performed by the second comparison unit 31, the second summing unit 29 and the second proportional controller 34, the upper level of the output signal of which is equal to zero. The coupling coefficient limiting unit 27 has a transmission coefficient of one. It provides a limitation of the minimum value of its output signal (i.e., the magnitude of the coupling coefficient K) as a function of speed at a level corresponding to K _U or K _UI . At the same time, it may turn out that the ultimate power of an asynchronous machine, taking into account the restrictions | I _S | and | U _S |, exceeds the permissible power value of the onboard battery. This restriction should not cause a change in the magnitude of the coupling coefficient K. Therefore, the limitation of the power consumed from the onboard battery is achieved by reducing the set value of the component i _q , i.e. by reducing the moment developed by the machine. These functions are carried out by the first summing unit 28, the first proportional regulator 33, the first comparison unit 30 and the input power calculation unit 24, the inputs of which receive signals proportional to the current and voltage of the on-board battery (FIG. 2).

Таким образом, предлагаемый способ управления стартер-генератором позволяет предельно использовать асинхронную машину с короткозамкнутым ротором как в стартерном, так и в генераторном режимах во всем диапазоне возможных скоростей и нагрузок с учетом реальных ограничений по току и напряжению. Существенно, что требуемые значения скоростей и моментов достигаются автоматически при минимально возможных в данной точке потерях в меди машины. Наибольший эффект дает использование предлагаемого изобретения там, где первостепенное значение имеют энергетические и массогабаритные показатели. Характерным примером этого являются стартер-генераторные устройства транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания.Thus, the proposed method for controlling the starter-generator allows the maximum use of an asynchronous machine with a squirrel-cage rotor in both the starter and generator modes in the entire range of possible speeds and loads, taking into account real current and voltage limitations. It is essential that the required values of speeds and moments are achieved automatically at the minimum possible losses at a given point in the copper of the machine. The greatest effect is achieved by the use of the present invention where energy and weight and size indicators are of paramount importance. A typical example of this are starter-generator devices of vehicles with internal combustion engines.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

[1]. Ковач К.П., Рац И. Переходные процессы в машинах переменного тока. - М.: Госэнергоиздат, 1963. - 744 с.[one]. Kovach K.P., Ratz I. Transients in AC machines. - Moscow: Gosenergoizdat, 1963 .-- 744 p.

[2]. Сандлер А.С., Сарбатов Р.С. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. - М.: Энергия, 1974. - 328 с.[2]. Sandler A.S., Sarbatov R.S. Automatic frequency control of induction motors. - M .: Energy, 1974. - 328 p.

Claims

1. A control device for a starter-generator based on a non-contact electric alternating current machine, comprising a harmonic function generator, a speed sensor, a unit for generating set values of the stator current vector components along the longitudinal and transverse axes, connected by its first and second outputs via sequentially connected coordinate conversion unit, power converter with a frequency-current control system and phase current sensors to the phase windings of an electric machine, the first comparison unit, trans the second non-inverting input of which is connected to the output of the intensity adjuster, a second comparison unit connected by the first non-inverting input to the voltage setting of the on-board battery, and the second inverting input to a voltage sensor of the on-board battery connected to the corresponding power inputs of the power converter, while the outputs of the first and the second comparison units are connected respectively to the first and second inputs of the switching unit, the output of which is connected to the first input of the forming unit I set the values of the components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes, and the second input of this unit is connected to the second inverting input of the first comparison unit, while the control input of the switching unit is connected to the output of the logical element And, the first input of which is connected to the second input through the first comparator the unit for generating the set values of the components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes, and the second input through the second comparator is connected to the sensor of the pressed state of the accelerator pedal vehicle, and the output of the second comparator is also connected to the input of the intensity adjuster, characterized in that the electric machine is asynchronous with a squirrel-cage rotor, on the shaft of which a speed sensor is installed, which is frequency-pulse and connected by its output to the input of the pulse shaper, the output of which is connected directly to the first input of the generator of harmonic functions, and through the frequency-voltage converter is connected to the second input of the unit for generating the set values of the eyelids the stator current torus along the longitudinal and transverse axes, the third output of which is connected through a series-connected module selection unit and a voltage-frequency converter to the third input of the harmonic function generator, and through a zero-organ is connected to the second input of the harmonic function generator, the output of which is connected to a digital input coordinate transformation unit.

2. The unit for generating the set values of the components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes, connected by its first and second outputs respectively to the first and second inputs of the coordinate transformation unit, contains power calculation units, a stator voltage and current vector module, a coupling coefficient limiting unit, two summing unit, three comparison units, three proportional controllers, a constant signal setting unit, a multiplication unit and a division unit, while the output of the power calculation unit through the first block comparison and the first proportional controller is connected to the first input of the first summing unit, the second input of which is the first input of the unit for generating the set values of the stator current vector components along the longitudinal and transverse axes and is connected to the output of the switching unit, and its output, which is the second output of the unit, is connected to the second input of the coordinate transformation unit, while the output of the voltage vector module calculation unit through the second comparison unit and the second proportional OP is connected to the first input of the second summing unit, the second input of which is connected to the constant signal setting unit, the third input is connected through the third proportional regulator and the third comparison unit to the output of the calculation unit of the stator current vector module, and the output of the second summing unit is connected to the first input coupling coefficient limiting block, the second input of which is the second input of the set value generating unit of the stator current vector components along the longitudinal and transverse axis well, and the output of the coupling coefficient limiting block is connected to the first input of the multiplication block, while the outputs of the constant signal setting block are connected to the corresponding inputs of the comparison blocks, and the corresponding inputs of the power calculation block are connected to the output of the voltage vector module calculation block and the output of the current vector module calculation block stator, characterized in that the inputs of the calculation unit of the voltage vector module are connected to the control inputs of the power converter, the first input of the calculation module of the vector module the stator is connected to the output of the first summing unit, which is the second output of the unit for generating the set values of the stator current vector components along the longitudinal and transverse axes, and to the first input of the multiplication unit, the output of which is the first output of the unit for generating the set values of the stator current vector components for the longitudinal and transverse the axes and is connected to the second input of the calculation unit of the stator current vector module and to the second input of the division unit, the first input of which is connected to the output of the first summed block and the output is the third output of the unit for generating the set values of the components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes.