RU2326480C1 - Method of control and provision of survivability of three phase induction motor - Google Patents

Method of control and provision of survivability of three phase induction motor Download PDF

Info

Publication number
RU2326480C1
RU2326480C1 RU2007112527/09A RU2007112527A RU2326480C1 RU 2326480 C1 RU2326480 C1 RU 2326480C1 RU 2007112527/09 A RU2007112527/09 A RU 2007112527/09A RU 2007112527 A RU2007112527 A RU 2007112527A RU 2326480 C1 RU2326480 C1 RU 2326480C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
motor
currents
phases
survivability
Prior art date
Application number
RU2007112527/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Иванович Однокопылов (RU)
Георгий Иванович Однокопылов
Иван Георгиевич Однокопылов (RU)
Иван Георгиевич Однокопылов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет
Priority to RU2007112527/09A priority Critical patent/RU2326480C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2326480C1 publication Critical patent/RU2326480C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

FIELD: electricity, electric equipment.
SUBSTANCE: invention is related to the sphere of electric equipment and may be used in widely regulated induction electric drives. Technical result is provision of survivability of three-phase induction motor in case of emergency disconnection of one of three phases by preservation of circular rotating field. The method of control and provision of survivability of three-phase induction motor, the phase windings of motor stator are supplied from three-phase frequency transducer, which operates in the mode of current source, which is realized by regulation of phase currents, which provide their proportionality to setting signals for currents, which are shaped at the outlet of speed regulator, at the inputs of which the setting signal of rotation frequency is sent as well as the current value of motor shaft rotation frequency. At the outlet of speed regulator, three-phase systems of setting signals for phase currents are obtained. Simultaneously with above mentioned, the analysis of motor phase currents is continuously done in every interval of width-pulse modulation and in case failure is detected in one of the motor phases, the instant values of currents are corrected in two remaining phases of induction motor by values for anticipatory and lagging phase of current vector, which are specified in invention formula.
EFFECT: provision of three-phase induction motor survivability in case of emergency disconnection of one phase.
3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в широкорегулирумых асинхронных электроприводах.The invention relates to electrical engineering and can be used in widely adjustable asynchronous electric drives.

Известен способ обеспечения живучести пяти- или семифазных асинхронных двигателей с векторным управлением от преобразователя частоты (Disturbance-free operation of a multiphase current-regulated motor drive with an opened phase / Fu Jen-Ren, Lipo Thomas A. // IEEE Trans. Ind. Appl. - 1994. - 30, №5. - С.1267-1274), в котором при обрыве одной из фаз в преобразователе частоты задают соответствующую комбинацию токов для поддержания момента двигателя без пульсаций, при этом исключают провод соединения с нейтралью, т.к. наличие нулевой последовательности токов в отличие от 3-фазного асинхронного двигателя будет необязательным.A known method of ensuring the survivability of five- or seven-phase asynchronous motors with vector control from a frequency converter (Disturbance-free operation of a multiphase current-regulated motor drive with an opened phase / Fu Jen-Ren, Lipo Thomas A. // IEEE Trans. Ind. Appl. - 1994. - 30, No. 5. - P.1267-1274), in which, when one of the phases is broken, the corresponding frequency combination is set in the frequency converter to maintain the motor torque without ripples, while eliminating the neutral wire, t. to. the presence of a zero sequence of currents, unlike a 3-phase asynchronous motor, will be optional.

Недостатком данного способа является ограниченная область применения для многофазных асинхронных двигателей, что не позволяет использовать предложенный способ при трехфазном исполнении двигателя.The disadvantage of this method is the limited scope for multiphase induction motors, which does not allow the use of the proposed method with a three-phase motor design.

Известен способ обеспечения живучести трехфазного асинхронного двигателя для привода эскалатора (Патент JP №3293289, МПК В66В 23/02, опубл. 24.12.1991), в котором осуществляют восстановление работоспособности при неисправности силовой части преобразователя частоты: выпрямитель - инвертор. Живучесть обеспечивают диагностикой с последующим отключением питания двигателя от преобразователя частоты и переключением его напрямую к трехфазной сети переменного тока.There is a method of ensuring the survivability of a three-phase asynchronous motor for driving an escalator (JP Patent No. 3293289, IPC В66В 23/02, publ. 24.12.1991), in which performance is restored in the event of a power failure in the frequency converter: rectifier - inverter. Survivability is provided by diagnostics, followed by disconnecting the motor power from the frequency converter and switching it directly to a three-phase AC network.

Недостатком этого способа является уменьшение равномерности движения эскалатора при отключении преобразователя частоты вследствие скачкообразного уменьшения или увеличения частоты вращения вала двигателя в зависимости от степени загруженности эскалатора и следствием этого - ограниченная применимость данного способа, а также невозможность работы данного электропривода при обрыве фазы двигателя, непосредственно питающей статорную обмотку.The disadvantage of this method is to reduce the uniformity of movement of the escalator when the frequency converter is switched off due to an abrupt decrease or increase in the frequency of rotation of the motor shaft depending on the degree of congestion of the escalator and, as a result, the limited applicability of this method, as well as the inability to operate this electric drive when the motor phase breaks directly supplying the stator winding.

Известен способ обеспечения живучести асинхронного электропривода (Fault mode single-phase operation of a variable frequency induction motor drive and improvement of pulsating torque characteristics. / Kastha Debaprasad, Bose Bimal K. // IEEE Trans. Ind. Electron. - 1994. - 41, №4. - С.426-433), в котором при обрыве фазы или отключении ее из-за неисправности вводят гармоники напряжения для нейтрализации второй и других гармоник пульсаций момента и сдвигают частоты пульсаций момента в более высокий диапазон спектра, что позволяет компенсировать пульсации момента за счет момента инерции двигателя. Для регулирования электроприводом в двухфазном режиме в преобразователь частоты вводят оптимальное соотношение напряжения и частоты U/f для получения максимального отношения момент/ток и уменьшения пульсаций момента, что обеспечивает приемлемую работу с регулированием частоты вращения вала двигателя.A known method of ensuring the survivability of an asynchronous electric drive (Fault mode single-phase operation of a variable frequency induction motor drive and improvement of pulsating torque characteristics. / Kastha Debaprasad, Bose Bimal K. // IEEE Trans. Ind. Electron. - 1994. - 41, No. 4. - S.426-433), in which, upon phase failure or disconnection due to a malfunction, voltage harmonics are introduced to neutralize the second and other harmonics of the ripple of the moment and shift the ripple frequency of the moment to a higher range of the spectrum, which makes it possible to compensate for the ripple of the moment due to the moment of inertia of the engine. To control the electric drive in two-phase mode, the optimal voltage / frequency ratio U / f is introduced into the frequency converter to obtain the maximum torque / current ratio and reduce torque ripples, which ensures acceptable operation with the motor shaft speed control.

Недостатком способа является невозможность применения предложенного технического решения в случае глубокорегулируемого электропривода, особенно в диапазоне низких частот вращения.The disadvantage of this method is the impossibility of applying the proposed technical solution in the case of a deeply adjustable electric drive, especially in the low speed range.

Известен способ управления электроприводом (патент РФ №2109397, МПК 6 Н02Р 5/408, опубл. 04.20.1998), выбранный в качестве прототипа, заключающийся в том, что фазные обмотки статора двигателя запитывают от трехфазного тиристорного преобразователя частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией, работающего в режиме источника тока, который реализуют регулированием фазных токов, обеспечивающим их пропорциональность сигналам задания на токи, формируемым на выходе регулятора скорости, на входы которого подают сигнал задания частоты вращения и фазные ЭДС двигателя. Задающим генератором регулятора скорости управляют сигналом задания на частоту, вырабатывая на его выходе трехфазные системы сигналов задания на базисные токи и базисные ЭДС, находящиеся соответственно в квадратуре, модули которых определяют соответствующими сигналами задания. Сигнал задания на модуль базисной ЭДС определяют умножением сигнала задания модуля базисного тока на сигнал задания на частоту, сигнал задания на модуль базисного тока определяют суммированием сигнала задания на модуль базисного тока в режиме холостого хода и модуля сигнала приращения сигнала задания на ток, который получают интегрированием разности сигнала задания на базисную ЭДС данной фазы и ЭДС соответствующей фазы двигателя. Сигнал задания на ток каждой фазы определяют суммированием сигнала задания на базисный ток данной фазы и соответствующего сигнала приращения сигнала задания на ток.A known method of controlling an electric drive (RF patent No. 2109397, IPC 6 Н02Р 5/408, publ. 04.20.1998), selected as a prototype, which consists in the fact that the phase windings of the motor stator are powered from a three-phase thyristor frequency converter with direct connection and natural switching operating in the mode of a current source, which is implemented by regulating the phase currents, ensuring their proportionality to the current reference signals generated at the output of the speed controller, to the inputs of which a speed reference signal is supplied Nia and phase motor EMF. The speed controller master oscillator is controlled by a frequency reference signal, generating at its output three-phase systems of reference signals for basic currents and basic EMFs, which are respectively in quadrature, whose modules are determined by the corresponding reference signals. The reference signal to the base EMF module is determined by multiplying the reference signal of the base current module by the frequency reference signal, the reference signal to the base current module is determined by summing the reference signal to the base current module in idle mode and the signal increment signal module, which is obtained by integrating the difference the reference signal to the base EMF of this phase and the EMF of the corresponding phase of the engine. The reference signal for the current of each phase is determined by summing the reference signal for the base current of this phase and the corresponding signal signal increment of the reference signal for current.

Недостатком способа является невозможность обеспечения живучести электропривода в случае обрыва в одной из фаз двигателя и отказа в одной из ячеек преобразователя частоты.The disadvantage of this method is the inability to ensure the survivability of the electric drive in the event of a break in one of the phases of the motor and a failure in one of the cells of the frequency converter.

Задачей изобретения является обеспечение живучести трехфазного асинхронного двигателя при аварийном отключении одной из фаз путем сохранения кругового вращающегося поля.The objective of the invention is to ensure the survivability of a three-phase asynchronous motor during emergency shutdown of one of the phases by maintaining a circular rotating field.

Поставленная задача решена за счет того, что в способе управления и обеспечения живучести трехфазного асинхронного двигателя, так же как в прототипе, фазные обмотки статора двигателя запитывают от трехфазного преобразователя частоты, работающего в режиме источника тока, который реализуют регулированием фазных токов, обеспечивающим их пропорциональность сигналам задания на токи, формируемым на выходе регулятора скорости, на входы которого подают сигнал задания частоты вращения, а на его выходе получают трехфазные системы сигналов задания на фазные токи.The problem is solved due to the fact that in the method of controlling and ensuring the survivability of a three-phase asynchronous motor, as in the prototype, the phase windings of the stator of the motor are powered from a three-phase frequency converter operating in the mode of a current source, which is implemented by adjusting the phase currents, ensuring their proportionality to the signals reference for currents generated at the output of the speed controller, the inputs of which supply a signal for setting the speed, and at its output receive three-phase signal systems Niya on the phase currents.

Согласно заявленному способу одновременно с вышеизложенным непрерывно определяют частоту вращения вала двигателя и проводят анализ фазных токов двигателя на каждом интервале широтно-импульсной модуляции и в случае обнаружения отказа в одной из фаз двигателя корректируют мгновенные значения токов в двух оставшихся фазах асинхронного двигателя по выражениям для опережающей фазы вектора тока:According to the claimed method, simultaneously with the foregoing, the rotational speed of the motor shaft is continuously determined and the phase currents of the motor are analyzed at each interval of pulse-width modulation, and if a failure is detected in one of the motor phases, the instantaneous currents in the two remaining phases of the induction motor are corrected according to the expressions for the leading phase current vectors:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

для отстающей фазы вектора тока:for the lagging phase of the current vector:

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

где Iω - значение амплитуды формируемых фазных токов, А;where I ω is the amplitude value of the generated phase currents, A;

σ - число двоичных разрядов выходного кода цифрового сигнала, полученного в результате интегрирования сигнала с датчика скорости;σ is the number of binary bits of the output code of the digital signal obtained by integrating the signal from the speed sensor;

а, b, с - три бита отказа каждой фазы;a, b, c - three bits of failure of each phase;

Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
- инверсные значения а, b, с, d;
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
- inverse values of a, b, c, d;

α - значение текущего двоичного кода цифрового сигнала, полученного в результате интегрирования сигнала с датчика скорости;α is the value of the current binary code of the digital signal obtained by integrating the signal from the speed sensor;

d - значение бита, вычисляемого по логическому выражению d=a∪b∪c (∪ - логическая операция ИЛИ); если d=1, то это свидетельствует об отказе в одной из фаз двигателя.d is the value of the bit calculated by the logical expression d = a∪b∪c (∪ is the logical OR operation); if d = 1, then this indicates a failure in one of the engine phases.

Поставленная задача достигается тем, что в случае обнаружения отказа в одной из фаз двигателя включают алгоритм восстановления работоспособности, при котором корректируют мгновенные значения токов в двух оставшихся фазах асинхронного двигателя, т.е. меняют порядок чередования фаз и угол сдвига фаз между оставшимися фазами с 2π/3 на π/2 (1)-(6). Таким образом, предложенное решение позволяет обеспечить сохранение кругового вращающегося поля двигателя и направления вращения вала двигателя с расширенным диапазоном регулирования, а также обеспечить 100% вероятность пуска в заданном направлении. Время реакции микропроцессорной системы управления при переключении алгоритма восстановления из трехфазного в двухфазный режим равно времени интервала широтно-импульсной модуляции при отсутствии дополнительных аппаратных затрат для поддержки алгоритма восстановления работоспособности.The task is achieved in that if a failure is detected in one of the engine phases, an operation recovery algorithm is included, in which the instantaneous values of the currents in the two remaining phases of the induction motor are corrected, i.e. change the phase rotation order and phase angle between the remaining phases from 2π / 3 to π / 2 (1) - (6). Thus, the proposed solution allows to maintain the circular rotating field of the engine and the direction of rotation of the motor shaft with an extended control range, as well as to provide a 100% probability of starting in a given direction. The response time of the microprocessor control system when switching the recovery algorithm from three-phase to two-phase mode is equal to the time interval of the pulse-width modulation in the absence of additional hardware costs to support the recovery algorithm.

На фиг.1 представлена функциональная схема микроконтроллерной системы управления трехфазным асинхронным двигателем.Figure 1 presents a functional diagram of a microcontroller control system for a three-phase asynchronous motor.

На фиг.2 представлены временные диаграммы переходных процессов токов статора в фазах А, В, С: IA, IB, IC и частоты вращения вала двигателя ω при переключении из рабочего 3-х фазного в аварийный 2-х фазный режим работы для неконтролируемой аварийной ситуации.Figure 2 presents the timing diagrams of transients of the stator currents in phases A, B, C: I A , I B , I C and the motor shaft rotation frequency ω when switching from a working 3-phase to emergency 2-phase operation for uncontrolled emergency.

На фиг.3 представлены временные диаграммы переходных процессов токов статора в фазах А, В, С: IA, IB, IC и частоты вращения вала двигателя ω при переключении из рабочего 3-х фазного в аварийный 2-х фазный режим работы при активизированном алгоритме восстановления.Figure 3 presents the timing diagrams of transients of the stator currents in phases A, B, C: I A , I B , I C and the motor shaft speed ω when switching from a working 3-phase to emergency 2-phase operation at activated recovery algorithm.

Предложенный способ осуществлен с помощью следующей схемы, изображенной на фиг.1, где асинхронный двигатель 1 (АД) через датчики тока 2 (ДТ1), 3 (ДТ2), 4 (ДТ3) подключен к преобразовательным ячейкам 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2) и 7 (ПЯ3) трехфазного преобразователя частоты, к которым подключен блок диагностики 8 (БД), связанный с микроконтроллером 9 (МК). Выходы датчиков тока 2 (ДТ1), 3 (ДТ2), 4 (ДТЗ) подключены к микроконтроллеру 9 (МК). На валу асинхронного двигателя 1 (АД) установлен датчик скорости 10 (ДС), выход которого подключен к микроконтроллеру 9 (МК). Задатчик частоты вращения вала двигателя 11 (ЗЧВ) подключен к микроконтроллеру 9 (МК), который также связан с преобразовательными ячейками 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7(ПЯ3).The proposed method is implemented using the following circuit shown in figure 1, where the induction motor 1 (HELL) through current sensors 2 (DT1), 3 (DT2), 4 (DT3) is connected to the converter cells 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2 ) and 7 (ПЯ3) of the three-phase frequency converter, to which the diagnostic unit 8 (DB) is connected, connected to the microcontroller 9 (MK). The outputs of the current sensors 2 (DT1), 3 (DT2), 4 (DTZ) are connected to the microcontroller 9 (MK). A speed sensor 10 (DS) is installed on the shaft of the induction motor 1 (HELL), the output of which is connected to the microcontroller 9 (MK). The setpoint of the rotational speed of the motor shaft 11 (HF) is connected to the microcontroller 9 (MK), which is also connected to the converter cells 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3).

В качестве асинхронного двигателя 1 (АД) можно выбрать любой трехфазный асинхронный двигатель с развязанными фазами, т.е. начало и конец каждой статорной обмотки выведены в коробку выводов, например АДМ63В4У3. В качестве датчиков тока 2 (ДТ1), 3 (ДТ2), 4 (ДТ3) могут быть использованы стандартные датчики с гальванической развязкой, например модули ЛЕМ типа LA 25-NP. Датчик скорости 10 (ДС) может быть любого типа с аналоговым или цифровым выходом, например BE 178A. В качестве микроконтроллера 9 (МК) может быть выбран одноплатный микроконтроллер типа АТ89С2051 с тактовой частотой 4 МГц. В качестве преобразовательных ячеек 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7(ПЯ3) трехфазного преобразователя частоты использован инвертор, выполненный по мостовой или полумостовой схеме. Задатчик частоты вращения 11 (ЗЧВ) может быть выполнен в виде блока, вырабатывающего аналоговый или цифровой сигнал задания. Вариант исполнения блока диагностики 8 (БД) описан в [Однокопылов Г.И. Датчик состояния преобразовательной ячейки // IV Международная научно-техническая конференция «Микропроцессорные, аналоговые и цифровые системы: проектирование и схемотехника, теория и вопросы применения», Новочеркасск: Изд-во ЮРГТУ 2004. - 70 с.].As an asynchronous motor 1 (AM), you can choose any three-phase asynchronous motor with isolated phases, i.e. the beginning and end of each stator winding are displayed in a terminal box, for example ADM63V4U3. As current sensors 2 (DT1), 3 (DT2), 4 (DT3) standard sensors with galvanic isolation can be used, for example LEM modules of type LA 25-NP. Speed sensor 10 (DS) can be of any type with an analog or digital output, for example BE 178A. As microcontroller 9 (MK), a single-board microcontroller type AT89C2051 with a clock frequency of 4 MHz can be selected. As converter cells 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3) of a three-phase frequency converter, an inverter made according to a bridge or half-bridge circuit is used. The speed controller 11 (ZHV) can be made in the form of a block that generates an analog or digital reference signal. An embodiment of the diagnostic unit 8 (DB) is described in [Odnokopylov G.I. Transducer cell state sensor // IV International Scientific and Technical Conference "Microprocessor, analog and digital systems: design and circuitry, theory and application issues", Novocherkassk: Publishing House of SRSTU 2004. - 70 pp.].

Для проверки способа управления и обеспечения живучести трехфазного асинхронного двигателя использовали математическую модель [Свидетельство РФ о регистрации ПрЭВМ №2005612119 «Программа расчета переходных процессов асинхронного двигателя с электромагнитным тормозным устройством»]. Входной величиной электропривода является сигнал с задатчика частоты вращения 11 (ЗЧВ), который поступает в микроконтроллер 9 (МК). Фазные токи двигателя, определяемые с помощью датчиков тока 2 (ДТ1), 3 (ДТ2), 4 (ДТ3), и частота вращения вала двигателя, которая определяется с помощью датчика скорости 10 (ДС), поступают на регуляторы токов и регулятор скорости соответственно, запрограммированные в микроконтроллере 9 (МК), в котором вырабатывают задания на токи для каждой фазы двигателя, поступающие в преобразовательные ячейки 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3) трехфазного преобразователя частоты. Блок диагностики 8 (БД) анализирует состояние преобразовательных ячеек 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3) на каждом интервале широтно-импульсной модуляции и вырабатывает три бита отказа а, b, с, составляющих слово состояния электропривода, поступающее в микроконтроллер 9 (МК). В случае обнаружения отказа или в одной из фаз двигателя, или в одной из ячеек преобразователя частоты в микроконтроллере 9 (МК) включают алгоритм восстановления, при котором корректируют мгновенные значения фазных токов асинхронного двигателя 1 (АД) для опережающей фазы вектора тока по выражениям (1), (2), (3), а для отстающей фазы вектора тока по выражениям (4), (5), (6).To check the control method and ensure the survivability of a three-phase asynchronous motor, a mathematical model was used [RF certificate on registration of the computer No. 20055612119 "Program for the calculation of transients of an induction motor with an electromagnetic brake device"]. The input value of the electric drive is the signal from the speed control unit 11 (HF), which is supplied to the microcontroller 9 (MK). The phase currents of the motor, determined using current sensors 2 (DT1), 3 (DT2), 4 (DT3), and the frequency of rotation of the motor shaft, which is determined using the speed sensor 10 (DC), are supplied to the current regulators and speed controller, respectively, programmed in the microcontroller 9 (MK), in which current tasks for each phase of the motor are generated, which enter the converter cells 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3) of a three-phase frequency converter. Diagnostic unit 8 (DB) analyzes the state of the converter cells 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3) on each pulse-width modulation interval and generates three failure bits a, b, c, which make up the drive status word, coming to the microcontroller 9 (MK). If a failure is detected either in one of the phases of the motor, or in one of the cells of the frequency converter in the microcontroller 9 (MK), a recovery algorithm is included in which the instantaneous values of the phase currents of the asynchronous motor 1 (AM) are corrected for the leading phase of the current vector according to the expressions (1 ), (2), (3), and for the lagging phase of the current vector according to expressions (4), (5), (6).

На временных диаграммах переходных процессов (фиг.2, 3) представлена работа асинхронного двигателя марки MTF 311-6 с номинальным моментом нагрузки (Мн=111Н·м) на валу при переключении из рабочего 3-х фазного в аварийный 2-х фазный режим работы при отказе в фазе «А» в момент времени, равный t=0 с. При неконтролируемой аварийной ситуации, как видно из фиг.2, ток в отказавшей фазе («А») стал равным нулю, а токи в оставшихся фазах «В» и «С» после электромагнитного переходного процесса t=0,05 с стали такими же, как и в 3-х фазном режиме с углом сдвига фаз между ними, равным 2π/3. При этом частота вращения вала двигателя падает до нуля за время t=0,375 c с последующим опрокидыванием двигателя, т.е. асинхронный двигатель не поддерживает свойство живучести.The timing diagrams of transients (figure 2, 3) shows the operation of an MTF 311-6 induction motor with a rated load moment (M n = 111N · m) on the shaft when switching from a working 3-phase to emergency 2-phase mode work in case of failure in phase "A" at a time equal to t = 0 s. In an uncontrolled emergency, as can be seen from figure 2, the current in the failed phase ("A") became equal to zero, and the currents in the remaining phases "B" and "C" after the electromagnetic transient t = 0.05 s became the same , as in the 3-phase mode with a phase angle between them equal to 2π / 3. In this case, the rotational speed of the engine shaft drops to zero in time t = 0.375 s followed by the rollover of the engine, i.e. an induction motor does not support the survivability property.

При активизированном алгоритме восстановления (фиг.3) токи в двух оставшихся фазах «В» и «С» после электромагнитного переходного процесса t=0,05 с стали по амплитуде такими же, как и в 3-х фазном режиме, но с обратным чередованием и углом сдвига фаз между ними, равным π/2, что определено алгоритмом восстановления (2) и (3) для поддержания кругового вращающегося поля двигателя. После этого происходит падение частоты вращения вала двигателя до уровня 30% относительно работы в трехфазном режиме. Двигатель продолжает работать, поддерживая номинальную нагрузку на валу. То есть использование предложенного способа обеспечивает живучесть трехфазного асинхронного двигателя при аварийном отключении фазы.With the activated recovery algorithm (Fig. 3), the currents in the two remaining phases “B” and “C” after the electromagnetic transient t = 0.05 s have the same amplitude in amplitude as in the 3-phase mode, but with reverse rotation and a phase angle between them equal to π / 2, which is determined by the restoration algorithm (2) and (3) to maintain a circular rotating field of the engine. After that, the engine shaft speed drops to the level of 30% relative to the three-phase operation. The engine continues to run, maintaining the rated load on the shaft. That is, the use of the proposed method provides the survivability of a three-phase asynchronous motor during emergency phase shutdown.

Предложенное техническое решение позволяет в случае отказа в одной из фаз двигателя обеспечить сохранение направления вращения, кругового вращающегося поля и 100% вероятность пуска в заданном направлении с расширенным диапазоном регулирования и определенным временем реакции микропроцессорной системы управления при переключении алгоритма восстановления из трехфазного в двухфазный режим, равным времени интервала широтно-импульсной модуляции при отсутствии дополнительных аппаратных затрат для поддержки алгоритма восстановления работоспособности.The proposed technical solution allows, in the event of a failure in one of the engine phases, to ensure the rotation direction, a circular rotating field and a 100% probability of starting in a given direction with an extended control range and a specific reaction time of the microprocessor control system when switching the recovery algorithm from three-phase to two-phase mode, equal to the time interval of the pulse width modulation in the absence of additional hardware costs to support the slave recovery algorithm petitiveness.

Claims (1)

Способ управления и обеспечения живучести трехфазного асинхронного двигателя, заключающийся в том, что фазные обмотки статора двигателя запитывают от трехфазного преобразователя частоты, работающего в режиме источника тока, который реализуют регулированием фазных токов, обеспечивающим их пропорциональность сигналам задания на токи, формируемым на выходе регулятора скорости, на входы которого подают сигнал задания частоты вращения, а на его выходе получают трехфазные системы сигналов задания на фазные токи, отличающийся тем, что одновременно с вышеизложенным непрерывно определяют частоту вращения вала двигателя и проводят анализ фазных токов двигателя на каждом интервале широтно-импульсной модуляции и в случае обнаружения отказа в одной из фаз двигателя корректируют мгновенные значения токов в двух оставшихся фазах асинхронного двигателя по выражениям для опережающей фазы вектора тока:The method of controlling and ensuring the survivability of a three-phase asynchronous motor, namely, that the phase windings of the stator of the motor are powered from a three-phase frequency converter operating in the current source mode, which is implemented by regulating the phase currents, which ensures their proportionality to the reference signals for currents generated at the output of the speed controller, at the inputs of which a speed reference signal is supplied, and at its output three-phase systems of reference signals for phase currents are obtained, characterized in that one temporarily with the foregoing, the rotational speed of the motor shaft is continuously determined and the phase currents of the motor are analyzed at each interval of pulse-width modulation, and if a failure is detected in one of the motor phases, the instantaneous currents in the two remaining phases of the induction motor are corrected by the expressions for the leading phase of the current vector:
Figure 00000012
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000014
для отстающей фазы вектора тока:for the lagging phase of the current vector:
Figure 00000015
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000017
где Iω - значение амплитуды формируемых фазных токов, А;where I ω is the amplitude value of the generated phase currents, A; σ - число двоичных разрядов выходного кода цифрового сигнала, полученного в результате интегрирования сигнала с датчика скорости;σ is the number of binary bits of the output code of the digital signal obtained by integrating the signal from the speed sensor; а, b, с - три бита отказа каждой фазы;a, b, c - three bits of failure of each phase;
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
- инверсные значения а, b, с, d;
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
- inverse values of a, b, c, d;
α - значение текущего двоичного кода цифрового сигнала, полученного в результате интегрирования сигнала с датчика скорости;α is the value of the current binary code of the digital signal obtained by integrating the signal from the speed sensor; d - значение бита, вычисляемого по логическому выражению d=a∪b∪c (∪ - логическая операция ИЛИ); если d=1, то это свидетельствует об отказе в одной из фаз двигателя.d is the value of the bit calculated by the logical expression d = a∪b∪c (∪ is the logical OR operation); if d = 1, then this indicates a failure in one of the engine phases.
RU2007112527/09A 2007-04-04 2007-04-04 Method of control and provision of survivability of three phase induction motor RU2326480C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007112527/09A RU2326480C1 (en) 2007-04-04 2007-04-04 Method of control and provision of survivability of three phase induction motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007112527/09A RU2326480C1 (en) 2007-04-04 2007-04-04 Method of control and provision of survivability of three phase induction motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2326480C1 true RU2326480C1 (en) 2008-06-10

Family

ID=39581509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007112527/09A RU2326480C1 (en) 2007-04-04 2007-04-04 Method of control and provision of survivability of three phase induction motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2326480C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460190C1 (en) * 2011-04-06 2012-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method to control and provide robustness of three-phase induction motor of rotary or reciprocal motion
RU2540959C2 (en) * 2013-06-04 2015-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") Alternating current drive of improved survivability

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460190C1 (en) * 2011-04-06 2012-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method to control and provide robustness of three-phase induction motor of rotary or reciprocal motion
RU2540959C2 (en) * 2013-06-04 2015-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") Alternating current drive of improved survivability

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3721116B2 (en) DRIVE DEVICE, POWER OUTPUT DEVICE, AND CONTROL METHOD THEREOF
US6528967B2 (en) Permanent magnet brushless electric motor system and method of using same
US7521906B2 (en) Generating system with a regulated permanent magnet machine
JP5862125B2 (en) Control device for power converter
KR20190071673A (en) System and method for starting synchronous motors
EP3457552B1 (en) Electrical power system comprising a plurality of generators driven by rotation on a common shaft supplying active rectifiers, and load sharing control
CN102971956A (en) Power conversion system
KR20090062233A (en) Power conversion control device, power conversion control method and power conversion control program
WO2006034236A1 (en) Power converter controlling apparatus and method applying a fault protection scheme in a motor drive system
US6815920B2 (en) Motor driver and system with phase-spaced redundancy
JP3910414B2 (en) Motor drive control device and method thereof
RU2410813C1 (en) Method to provide for operability of three-phase asynchronous electric drive
JP2004120853A (en) Power output equipment
RU2326480C1 (en) Method of control and provision of survivability of three phase induction motor
Ducar et al. Comparative study for reversible pump at variable speed in PMSM applications
Kale et al. Analysis of torque and flux ripple factor for DTC and SVM-DTC of induction motor drive
EP3468027B1 (en) Power conversion device, control device and control method thereof, and power generation system
Zhou et al. Self-optimizing control of advanced commutation angle for doubly salient electromagnetic machine
RU2683586C1 (en) Control method of synchronous electric motor on permanent magnets
Shanmugam et al. Sensorless control of four-switch inverter for brushless DC motor drive and its simulation
JP4398440B2 (en) Wind power generator
RU2498496C1 (en) Energy-saving system for control of asynchronous drive
RU2477562C1 (en) Device for control of double-fed motors
RU2460190C1 (en) Method to control and provide robustness of three-phase induction motor of rotary or reciprocal motion
JP2017192207A (en) Dynamo-electric machine system and control method of dynamo-electric machine system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090405