RU2326488C1 - Multimotor frequency regulated electric drive - Google Patents

Multimotor frequency regulated electric drive Download PDF

Info

Publication number
RU2326488C1
RU2326488C1 RU2006137608/09A RU2006137608A RU2326488C1 RU 2326488 C1 RU2326488 C1 RU 2326488C1 RU 2006137608/09 A RU2006137608/09 A RU 2006137608/09A RU 2006137608 A RU2006137608 A RU 2006137608A RU 2326488 C1 RU2326488 C1 RU 2326488C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric
motor
speed
local
electric drive
Prior art date
Application number
RU2006137608/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Григорьевич Сидоров (RU)
Петр Григорьевич Сидоров
Евгений Васильевич Александров (RU)
Евгений Васильевич Александров
В чеслав Владимирович Лагун (RU)
Вячеслав Владимирович Лагун
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Инт-КЛАСС"
Петр Григорьевич Сидоров
Евгений Васильевич Александров
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 Общество с ограниченной ответственностью "Инт-КЛАСС", Петр Григорьевич Сидоров, Евгений Васильевич Александров filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Инт-КЛАСС"
Priority to RU2006137608/09A priority Critical patent/RU2326488C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2326488C1 publication Critical patent/RU2326488C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Abstract

FIELD: electricity, electric equipment.
SUBSTANCE: invention is related to the sphere of electric equipment and may be used in electromechanical systems during operation of several electric motors for common load in fast-acting controlled electric drives of conveyors, weight lifting cranes, and other equipment, which should meet strict requirements of dimensional-weight and operation characteristics. Technical result is exclusion of dynamic loads on electric drive and executive mechanism, which occur during joint operation of two and more electric motors for common load and increase of reliability and durability of technological equipment operation. In multimotor frequency-regulated electric drive there are n similar in power local electric drives, which operate for common load. Every electric drive includes electric motor, transmitting mechanism, sensor of electric motor rotor rotation speed, setter of current angular speed and controller of multimotor electric drive rotation speed. Electric motors are induction motors, and speed sensors are pulse sensors. Pulse sensors have two outputs: by angle of turn and by speed. Every local electric drive contains sequentially connected unit of moment vector control of electric motor and power transducer, the output of which is connected to windings of induction motor control. Multimotor electric drive is equipped with averaging device of local electric drives speeds. In every local electric drive the first input of electric motor moment vector control is connected with output of multimotor electric drive rotation speed controller, and the second input - with output of pulse sensor by turn angle. Output of pulse sensor by speed of all local electric drives is connected to the input of averaging device of local electric drives speeds, the output of which is connected to the second input of multimotor electric drive rotation speed controller.
EFFECT: improves reliability and durability of electric drive operation and exclusion of dynamic loads on electric drive and executing mechanism, which occur during joint operation of two and more electric motors for common load.
2 cl; 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к частотно-управляемым электроприводам, построенным на основе асинхронных электродвигателей в многодвигательных электромеханических системах при работе нескольких электродвигателей на одну технологическую машину, и может быть использовано в быстродействующих следящих и управляемых электроприводах конвейеров, механизмах грузоподъемных кранов в различных областях техники - в автоматике, связи, приборостроении, машиностроении, радиоэлектронике, использующих управляемые электроприводы с высокими техническими и эксплуатационными характеристиками.The invention relates to electrical engineering, in particular to frequency-controlled electric drives built on the basis of asynchronous electric motors in multi-motor electromechanical systems when several electric motors are operated on one technological machine, and can be used in high-speed servo-controlled and controlled electric conveyors, mechanisms of hoisting cranes in various fields of technology - in automation, communications, instrument making, mechanical engineering, radio electronics, using controlled electric drives high technical and operational characteristics.

В настоящее время внимание разработчиков технологического оборудования акцентируется на использовании для управления исполнительными устройствами технологических процессов многодвигательных электроприводов. Это связано с тем, что при использовании многодвигательного электропривода уменьшается суммарная масса исполнительной части электропривода (двигатель - передаточный механизм) на подвижных частях технологических устройств, уменьшаются динамические нагрузки на механические системы - мультипликаторы момента и зубчатые венцы технологических машин, снижается мощность применяемых электродвигателей, вследствие чего при проектировании и изготовлении технологической машины появляется возможность применить исполнительные устройства с меньшей массой, жесткостью и развиваемым моментом, уменьшаются собственные моменты трения и инерции установки. Все это снижает габариты технологического устройства, его стоимость, повышает надежность работы оборудования.Currently, the attention of developers of technological equipment is focused on the use of multi-motor electric drives for controlling executive devices of technological processes. This is due to the fact that when using a multi-motor electric drive, the total mass of the executive part of the electric drive (engine - transmission mechanism) on the moving parts of technological devices decreases, dynamic loads on mechanical systems - torque multipliers and gear crowns of technological machines are reduced, the power of the used electric motors is reduced, as a result of which when designing and manufacturing a technological machine, it becomes possible to use actuators with With lower mass, rigidity and the developed moment, the intrinsic moments of friction and inertia of the installation are reduced. All this reduces the dimensions of the technological device, its cost, increases the reliability of the equipment.

Вместе с тем, наряду с положительными факторами при использовании многодвигательных электроприводных систем остро встает проблема обеспечения совместной работы электродвигателей при равномерной их загрузке в составе многодвигательного электропривода.At the same time, along with positive factors when using multi-motor electric drive systems, there is an acute problem of ensuring the joint operation of electric motors with uniform loading in a multi-motor drive.

В многодвигательном электроприводе обычно используются электродвигатели одного типа. Реальные значения параметров электродвигателей: моменты и скорости при одинаковых параметрах управляющих сигналов различаются между собой, и, следовательно, будут различаться их механические характеристики. Так как электродвигатели работают на один исполнительный (технологический) механизм, возможно создание таких условий, при которых один электродвигатель будет брать на себя часть нагрузки других электродвигателей при одинаковой номинальной скорости. При достаточно больших различиях в характеристиках ведомый электродвигатель переходит в генераторный режим и полностью отдает свою нагрузку ведущему электродвигателю. Учитывая, что электропривод содержит упругие звенья, колебательность системы в данном случае может достигнуть достаточно больших значений.In a multi-motor drive, motors of the same type are usually used. The actual values of the parameters of electric motors: moments and speeds with the same parameters of the control signals differ from each other, and, therefore, their mechanical characteristics will differ. Since electric motors work on one executive (technological) mechanism, it is possible to create conditions under which one electric motor will take on part of the load of other electric motors at the same rated speed. With sufficiently large differences in the characteristics, the driven electric motor goes into the generator mode and completely transfers its load to the driving electric motor. Considering that the electric drive contains elastic links, the oscillation of the system in this case can reach quite large values.

Известна двухдвигательная приводная электромеханическая система (см. Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2004. №9, стр.35, рис.1.), состоящая из двух электроприводов, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные регулятор скорости, замкнутый контур тока, электродвигатель. Эти электроприводы работают на общую нагрузку «Н» со скоростями ω1, ω2 соответственно. Нагрузка «Н», в свою очередь, воздействует на электроприводы моментами Мн посредством суммирования с обратным знаком сигнала, пропорционального моменту нагрузки, с сигналом, пропорциональным развиваемому электроприводом моменту с выхода замкнутого контура тока на блоке суммирования. По обратной связи каждого электропривода приходит сигнал Uoc. Для того чтобы синхронизировать скорость вращения электродвигателей, задание на скорость ведущего электропривода подается пропорционально разности скоростей электродвигателей - ведущего и ведомого, получаемое в соответствии с выражением (1) на блоке суммирования:Known twin-motor electromechanical drive system (see. Devices and systems. Management, control, diagnostics. 2004. No. 9, p. 35, Fig. 1.), consisting of two electric drives, each of which includes a speed controller connected in series, closed current loop, electric motor. These electric drives operate on the total load "N" with speeds ω 1 , ω 2, respectively. The load "N", in turn, acts on the drives with moments M n by summing with the opposite sign of the signal proportional to the load moment with a signal proportional to the moment developed by the drive from the output of the closed current loop on the summing unit. The feedback of each electric drive receives a signal U oc . In order to synchronize the speed of rotation of the electric motors, the task for the speed of the master drive is proportional to the difference between the speeds of the motors - master and slave, obtained in accordance with expression (1) on the summing unit:

Figure 00000002
Figure 00000002

где:Where:

Uэс2 - скорректированное задание на скорость;U es2 - adjusted speed reference;

Uэс1 - нескорректированное задание на скорость;U es1 - unadjusted speed reference;

Uдр - сигнал коррекции с датчика рассинхронизации.U etc. - correcting signal skew sensor.

Этот двухдвигательный электропривод имеет систему управления скоростью каждого электродвигателя и соответствующие датчики выходной координаты (скорости) каждого электродвигателя. Данная приводная система позволяет синхронизировать скорость вращения исполнительных электродвигателей. В связи с тем что электродвигатели в двухдвигательном приводе используются одного типа, соответственно, система управления для электродвигателей выбирается одинаковой. Учитывая, что реальные значения параметров автоматизированных электроприводов, входящих в состав двухдвигательного электропривода, часто различаются между собой, различаются и их механические характеристики, что при одинаковых параметрах электродвигателей не обеспечивает одинаковость развиваемых электродвигателями моментов. Последнее обстоятельство может вызвать механические колебания в технологическом механизме и значительные перегрузки электродвигателей по току, в системе возникают дополнительные динамические нагрузки, приводящие к механическому резонансу элементов конструкции электродвигателей и технологической машины, что резко сокращает срок службы электропривода и технологической машины.This twin-motor drive has a speed control system for each electric motor and corresponding sensors for the output coordinate (speed) of each electric motor. This drive system allows you to synchronize the speed of rotation of the Executive motors. Due to the fact that the electric motors in the twin-engine drive are used of the same type, respectively, the control system for the electric motors is chosen the same. Considering that the real values of the parameters of the automated electric drives that make up the twin-motor electric drive often differ from each other, their mechanical characteristics also differ, which, with the same parameters of the electric motors, does not ensure the same moments developed by the electric motors. The latter circumstance can cause mechanical fluctuations in the technological mechanism and significant overload of electric motors in current, additional dynamic loads occur in the system, leading to mechanical resonance of the structural elements of the electric motors and the technological machine, which dramatically reduces the service life of the electric drive and the technological machine.

Известна также двухдвигательная приводная система (см. Приборы и системы. Управление, Контроль, Диагностика, 2004, № 12, стр.12, рис.3), содержащая два электропривода и общий для каждого электропривода задатчик текущей скорости, а выход каждого электропривода подключен к общей нагрузке «Н». В состав каждого электропривода входят регулятор скорости, замкнутый контур тока, электродвигатель. Для синхронизации скоростей электродвигателей в первый электропривод введены дополнительный сигнал синхронизации Ксинх, умножитель и блок суммирования, во второй электропривод - блок суммирования, а в двухдвигательный электропривод - блок суммирования и интегратор. При этом выход задатчика скорости подключен к первому входу регулятора скорости каждого электропривода, на второй вход которого подается сигнал обратной связи по скорости с выхода электродвигателя. Выход регулятора скорости первого электропривода присоединен к первому входу умножителя, второй вход которого подключен к задатчику сигнала синхронизации. Выход умножителя соединен с последовательно соединенными замкнутым контуром тока, первым входом сумматора и электродвигателем. Выход регулятора скорости второго электропривода подключен к последовательно соединенным замкнутому контуру тока, первому входу сумматора и электродвигателю. Сигнал с выхода электродвигателя первого электропривода суммируется с обратным знаком с сигналом с выхода электродвигателя второго электропривода на сумматоре двухдвигательного электропривода, выходом подключенного ко входу интегратора, выход которого подключен ко второму входу сумматора первого и второго электроприводов. В известном двухдвигательном приводе задача синхронизации скоростей электродвигателей решается обеспечением одинаковости характеристик входящих в двухдвигательный электропривод исполнительных (приводных) электродвигателей за счет выравнивания токов якорных цепей электродвигателей при одинаковой скорости вращения электродвигателей. Одинаковость токов обеспечивается системой подчиненного регулирования, и, чтобы не перегружать электродвигатель с меньшим током, снижается задание на ток двигателя с большим током в I1/I2 раз или, что то же самое, в R1/R2 раз (I1, I2, R1, R2 - соответственно токи и сопротивление якорной цепи первого и второго электродвигателя). В данной двухдвигательной приводной системе электроприводы имеют общее задание на скорость и индивидуальные сигналы обратных связей. Синхронизирующий вал реализован интегральным звеном с жесткостью «С». На это звено приходит сигнал разности скоростей электродвигателей. Выходной сигнал интегрального звена заводится в систему регулирования каждого электродвигателя в значении момента. Данный способ синхронизации значительно увеличивает декремент затухания относительно рассинхронизации. Однако указанная двухдвигательная приводная система имеет следующие недостатки:A twin-engine drive system is also known (see Devices and Systems. Control, Monitoring, Diagnostics, 2004, No. 12, p. 12, Fig. 3), containing two electric drives and a current speed controller common to each electric drive, and the output of each electric drive is connected to total load "N". Each electric drive includes a speed controller, a closed current loop, and an electric motor. To synchronize the speeds of electric motors, an additional synchronization signal K sync , a multiplier and a summing unit were introduced in the first electric drive, a summing unit in the second electric drive, and a summing unit and integrator in a twin-motor electric drive. In this case, the output of the speed adjuster is connected to the first input of the speed controller of each electric drive, to the second input of which a speed feedback signal from the motor output is supplied. The output of the speed controller of the first electric drive is connected to the first input of the multiplier, the second input of which is connected to the setpoint of the synchronization signal. The output of the multiplier is connected to a series-connected closed current loop, the first input of the adder and an electric motor. The output of the speed controller of the second electric drive is connected to a series-connected closed current loop, the first input of the adder and the electric motor. The signal from the output of the electric motor of the first electric drive is summed up with the opposite sign with the signal from the output of the electric motor of the second electric drive on the adder of the twin-motor electric drive, the output connected to the input of the integrator, the output of which is connected to the second input of the adder of the first and second electric drives. In the known twin-motor drive, the task of synchronizing the speeds of electric motors is solved by ensuring the same characteristics of the executive (drive) motors included in the twin-motor drive by aligning the currents of the anchor circuits of the electric motors at the same speed of rotation of the electric motors. The identical currents are ensured by a slave control system, and in order not to overload the electric motor with a lower current, the task for the motor current with a high current is reduced by I 1 / I 2 times or, equivalently, by R 1 / R 2 times (I 1 , I 2 , R 1 , R 2 - respectively, the currents and resistance of the anchor circuit of the first and second electric motor). In this twin-engine drive system, electric drives have a common task for speed and individual feedback signals. The synchronizing shaft is implemented by an integral link with rigidity "C". At this link comes the signal of the speed difference of the electric motors. The output signal of the integral link is entered into the control system of each electric motor in the value of the moment. This synchronization method significantly increases the attenuation decrement relative to the desync. However, the specified twin-engine drive system has the following disadvantages:

а) система обеспечивает одинаковость характеристик по току и требует дополнительной синхронизации входящих в двухдвигательную приводную систему электроприводов по скорости для исключения вышеуказанных колебательных процессов. Согласование электродвигателей по скорости решается за счет введения дополнительного сигнала со значениями Кс=R1/R2;a) the system provides the same current characteristics and requires additional synchronization of electric drives included in the twin-engine drive system in order to exclude the above oscillatory processes. The coordination of electric motors in speed is solved by introducing an additional signal with values of K c = R 1 / R 2 ;

б) необходимость дополнительного фиксированного сигнала синхронизации, вводимого перед контуром тока, зависящего от значений сопротивлений якорной цепи электродвигателя и, соответственно, от температуры двигателей и окружающей среды. Причем сигнал синхронизации должен подаваться в ведущий электропривод, а электроприводы в практических применениях меняют свое назначение;b) the need for an additional fixed synchronization signal, introduced in front of the current circuit, depending on the resistance values of the armature circuit of the electric motor and, accordingly, on the temperature of the motors and the environment. Moreover, the synchronization signal must be supplied to the leading electric drive, and the electric drives in practical applications change their purpose;

в) метод применим только для двухдвигательной приводной системы и не может быть использован для многодвигательного электропривода с тремя и более электродвигателями.c) the method is applicable only to a twin-engine drive system and cannot be used for a multi-engine electric drive with three or more electric motors.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является многодвигательный электропривод, реализующий способ управления многодвигательным электроприводом по патенту РФ № 2185019, МПК8 Н02Р 5/46, 10.07.2002 г., который предназначен для применения в опорно-поворотных устройствах, а также в рабочих машинах прессовой группы. Многодвигательный электропривод содержит общую массу и n локальных каналов, состоящих из электродвигателя и механической передачи от его вала к общей массе. Задатчик скорости подключен к входу основного регулятора скорости. Выход основного регулятора подключен к входам эталонной модели и к первым входам локальных каналов. Первый выход эталонной модели подключен ко второму входу основного регулятора и первому входу элемента сравнения, на второй вход которого поступает сигнал скорости с выхода общей массы. Выход элемента сравнения подключен к входу дополнительного регулятора скорости, выход которого соединен со вторыми входами соответствующих локальных каналов. Сигнал со второго выхода эталонной модели сравнивается с соответствующими сигналами локальных каналов на соответствующих элементах сравнения, выходы которых подключены ко входам соответствующих локальных регуляторов. Выходы последних подключены к третьим входам соответствующих локальных каналов.The closest in technical essence and the achieved technical result is a multi-motor drive that implements a multi-motor drive control method according to RF patent No. 2185019, MPK8 Н02Р 5/46, 07/10/2002, which is intended for use in slewing-rotary devices, as well as in workers press group machines. A multi-motor electric drive contains a total mass and n local channels consisting of an electric motor and a mechanical transmission from its shaft to the total mass. The speed controller is connected to the input of the main speed controller. The output of the main controller is connected to the inputs of the reference model and to the first inputs of the local channels. The first output of the reference model is connected to the second input of the main controller and the first input of the comparison element, the second input of which receives a speed signal from the output of the total mass. The output of the comparison element is connected to the input of an additional speed controller, the output of which is connected to the second inputs of the corresponding local channels. The signal from the second output of the reference model is compared with the corresponding signals of the local channels on the corresponding comparison elements, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding local controllers. The outputs of the latter are connected to the third inputs of the corresponding local channels.

В известной системе синхронизация локальных каналов и их равномерная загрузка обеспечена с использованием упрощенной эталонной модели локального канала не только по выходной, но и по одной из промежуточных координат состояния (току, скорости электродвигателя, упругому моменту) с использованием набора их производных по времени. Для обеспечения синхронизации локальных каналов также используются основной, дополнительный и локальный регуляторы.In the known system, the synchronization of local channels and their uniform loading is ensured using a simplified reference model of the local channel not only with respect to the output, but also according to one of the intermediate coordinates of the state (current, electric motor speed, elastic moment) using a set of their time derivatives. To ensure synchronization of local channels, primary, secondary and local controllers are also used.

Основной регулятор на основе сигнала задатчика и выходного сигнала эталонной модели и его производных формирует управляющее воздействие на электроприводы локальных каналов. При появлении отклонений выходных координат от заданной траектории дополнительный регулятор или локальные регуляторы формируют дополнительные управляющие воздействия на локальные каналы, устраняющие данные отклонения.The main controller on the basis of the setpoint signal and the output signal of the reference model and its derivatives forms a control action on the electric drives of the local channels. When deviations of the output coordinates from a given path appear, an additional controller or local regulators form additional control actions on local channels eliminating these deviations.

Недостатками известного многодвигательного электропривода является наличие одной эталонной модели локального канала, дополнительных регуляторов, вычисление и использование для обеспечения параметров первой и старших производных по времени выходной координаты, формирование основного и дополнительного управляющих воздействий с учетом сигналов, получаемых с эталонной модели. Основной, дополнительный и локальный регуляторы выполнены в виде дифференцирующих звеньев. Их синтез ведется методами полиноминальной алгебры на основе диофантовых уравнений. Известная многодвигательная приводная система сложна в реализации, требует высококвалифицированных специалистов для проведения расчетов регуляторов и их наладке при практических применениях. Наличие первой и старших производных предъявляет повышенные требования к помехозащищенности системы и приводит к нестабильности характеристик многодвигательного электропривода в процессе эксплуатации. В условиях многодвигательного электропривода, когда требуется одинаковость выходных координат всех локальных каналов и их равенство скорости общей массы, использование эталонной модели локального канала для формирования требуемых для синхронизации электроприводов управляющих воздействий в предположении одинаковости локальных каналов не может обеспечить синхронизации локальных каналов вследствие различия механических и динамических характеристик электроприводов, входящих в состав многодвигательного электропривода.The disadvantages of the well-known multi-motor electric drive are the presence of one reference model of the local channel, additional controllers, calculation and use of the output coordinate for providing the parameters of the first and highest derivatives with respect to time, the formation of the main and additional control actions taking into account the signals received from the reference model. The main, additional and local controllers are made in the form of differentiating links. Their synthesis is carried out by methods of polynomial algebra based on Diophantine equations. The well-known multi-engine drive system is difficult to implement, it requires highly qualified specialists to carry out calculations of regulators and their adjustment in practical applications. The presence of the first and senior derivatives places high demands on the noise immunity of the system and leads to instability of the characteristics of a multi-motor drive during operation. In conditions of a multi-motor drive, when the output coordinates of all local channels are identical and the total mass velocity is equal, using the local channel reference model to generate the control actions required for synchronizing electric drives under the assumption that the local channels are the same cannot synchronize local channels due to the difference in mechanical and dynamic characteristics electric drives that are part of a multi-engine electric drive.

Вышеперечисленное приводит к существенному ухудшению всех показателей качества системы управления. В связи с использованием первой и старших производных сохраняется высокая чувствительность многодвигательного электропривода к вариациям параметров локальных каналов и в итоге не обеспечивается требуемая загрузка электроприводов локальных каналов и их синхронизация.The above leads to a significant deterioration of all quality indicators of the management system. In connection with the use of the first and senior derivatives, the multi-engine electric drive remains highly sensitive to variations in the parameters of local channels and as a result, the required loading of the local channel electric drives and their synchronization are not provided.

Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение выравнивания нагрузки и синхронизация скоростей в многодвигательном электроприводе при механической связи валов электродвигателей через передаточный механизм на общей нагрузке и создание на этой основе многодвигательного электропривода с двумя и более исполнительными электродвигателями, а также повышение надежности работы технологического оборудования за счет выравнивания нагрузок между электродвигателями локальных электроприводов и исключения колебательных и резонансных явлений в механической системе локальных электроприводов, связанных с совместной работой электродвигателей.The objective of the proposed technical solution is to ensure load balancing and speed synchronization in a multi-motor drive with mechanical connection of electric motor shafts through a transmission mechanism at a common load and the creation on this basis of a multi-motor drive with two or more executive electric motors, as well as improving the reliability of technological equipment due to load balancing between electric motors of local electric drives and excluding oscillatory and p resonance phenomena in the mechanical system of local electric drives associated with the joint operation of electric motors.

Решение указанной задачи достигается за счет того, в многодвигательном частотно-регулируемом электроприводе, включающем n одинаковых по мощности локальных электроприводов, работающих на общую нагрузку, каждый из которых включает электродвигатель, передаточный механизм, датчик скорости вращения ротора электродвигателя, установленный на электродвигателе или в передаточном механизме, а также последовательно соединенные задатчик текущей угловой скорости и регулятор скорости вращения многодвигательного электропривода, в качестве электродвигателей и датчиков скоростей используют соответственно асинхронные электродвигатели и импульсные датчики, причем импульсные датчики имеют два выхода по углу поворота и по скорости. Кроме того, в каждый локальный электропривод введены последовательно соединенные блок векторного управления момента электродвигателя и силовой преобразователь, выход которого подключен к обмоткам управления асинхронного электродвигателя. В многодвигательный электропривод также введен осреднитель скоростей локальных электроприводов. При этом в каждом локальном электроприводе первый вход блока векторного управления момента электродвигателя соединен с выходом регулятора скорости вращения многодвигательного электропривода, а второй вход с выходом импульсного датчика по углу поворота. Выход импульсного датчика по скорости всех локальных электроприводов соединен с входом осреднителя скоростей локальных электроприводов, выход которого соединен со вторым входом регулятора скорости вращения многодвигательного электропривода.The solution to this problem is achieved due to the fact that in a multi-motor frequency-controlled electric drive, which includes n identical local power drives operating on a common load, each of which includes an electric motor, a transmission mechanism, a rotor speed sensor of an electric motor rotor mounted on an electric motor or in a transmission mechanism as well as series-connected current angular velocity adjuster and rotational speed controller of a multi-motor electric drive, as an electric Motors and speed sensors use asynchronous motors and pulse sensors, respectively, and pulse sensors have two outputs in the angle of rotation and in speed. In addition, in each local electric drive, serially connected vector motor control unit of the electric motor moment and power converter are introduced, the output of which is connected to the control windings of the asynchronous electric motor. A multi-engine electric drive also includes a speed averager of local electric drives. Moreover, in each local electric drive, the first input of the vector control unit of the electric motor torque is connected to the output of the multi-motor drive speed controller, and the second input to the output of the pulse sensor by the angle of rotation. The output of the pulse sensor for the speed of all local electric drives is connected to the input of the averager of speeds of the local electric drives, the output of which is connected to the second input of the speed controller of the multi-motor drive.

Осреднитель скорости локальных электроприводов, вырабатывающий общий сигнал обратной связи по скорости многодвигательного электропривода, является синхронизатором скоростей вращения локальных электроприводов и может включать в себя последовательно соединенные блок суммирования на n входов по числу локальных электроприводов и блок деления с делителем, равным числу локальных электроприводов. Выходом осреднителя скорости локальных электроприводов является выход блока деления.The averager of local electric drive speed, generating a common feedback signal for the speed of a multi-motor electric drive, is a synchronizer of the local electric drive rotational speeds and may include a series-connected unit for adding n inputs to the number of local electric drives and a division unit with a divider equal to the number of local electric drives. The output of the speed averager of local electric drives is the output of the division unit.

В качестве иллюстрации на фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого многодвигательного частотно-регулируемого электропривода; на фиг.2 - векторная диаграмма, поясняющая принцип ориентации системы координат по вектору потокосцепления ротора электродвигателя; на фиг.3 - диаграмма распределения механических нагрузок многодвигательного электропривода.As an illustration, figure 1 shows the functional diagram of the proposed multi-engine frequency-controlled electric drive; figure 2 is a vector diagram explaining the principle of orientation of the coordinate system according to the flux linkage vector of the rotor of the electric motor; figure 3 is a diagram of the distribution of mechanical loads of a multi-motor drive.

Многодвигательный частотно-регулируемый электропривод состоит из двух и более одинаковых по мощности локальных электроприводов 1, работающих на общую нагрузку «Н» 2. Каждый локальный электропривод 1 содержит асинхронный электродвигатель 3, обмотки которого подключены к выходу соответствующего силового преобразователя 4, блок векторного управления моментом электродвигателя 5, связанный с валом асинхронного электродвигателя 3, передаточный механизм - мультипликатор момента 6, импульсный датчик угловых перемещений 7, установленный в передаточном механизме 6 или на валу исполнительного электродвигателя 3 локального электропривода. Кроме этого, многодвигательный частотно-регулируемый электропривод содержит задатчик текущей угловой скорости 8 многодвигательного электропривода, регулятор скорости вращения 9 электродвигателей, осреднитель скоростей 10 локальных электроприводов 1, включающий блок суммирования 11 на n входов по числу локальных электроприводов и блок деления 12 с делителем, равным числу локальных электроприводов. Выходом осреднителя скорости 10 локальных электроприводов является выход блока деления 12.A multi-motor frequency-controlled electric drive consists of two or more identical local power drives 1, operating for a total load of "N" 2. Each local drive 1 contains an asynchronous electric motor 3, the windings of which are connected to the output of the corresponding power converter 4, a vector motor control unit 5, connected with the shaft of the induction motor 3, the transmission mechanism is a torque multiplier 6, a pulse sensor of angular displacements 7 installed in atochnom mechanism 6 or the shaft 3 of the local electric actuator drive. In addition, a multi-motor frequency-controlled electric drive contains a current angular speed adjuster 8 of a multi-motor electric drive, a speed controller of 9 electric motors, an average speed 10 of local electric drives 1, including a summing unit 11 by n inputs by the number of local electric drives and a division unit 12 with a divider equal to the number local electric drives. The output of the speed averager 10 of local electric drives is the output of the division unit 12.

Все используемые составные части системы многодвигательного частотно-регулируемого электропривода являются известными либо могут быть получены из известных устройств путем их объединения известными методами.All used components of a multi-motor variable frequency drive system are known or can be obtained from known devices by combining them by known methods.

Блок векторного управления моментом электродвигателя 5 может содержать регулятор тока асинхронного электродвигателя, датчики токов, вычислитель токов, блок ШИМ, усилитель импульсов. Сигналы обратной связи по моменту вычисляются по сигналу с импульсного датчика 7. Силовой преобразователь 4 содержит выпрямитель напряжения сети, сглаживающий фильтр, автономный трехфазный инвертор напряжения. Функциональная схема и работа блока векторного управления моментом 5 асинхронного электродвигателя 3 и силового преобразователя 4 приведены и описаны в [1, 2]. Блок векторного управления моментом 5 асинхронного электродвигателя 3 может быть выполнен на базе известной микросхемы IRMCK 2031S, которая обеспечивает аппаратно-программную реализацию основных устройств системы векторного регулирования момента и скорости асинхронного электродвигателя. IRMCK 2031S включает в себя вычислительное ядро, выполненное на базе быстродействующего сигнального процессора, с развитой системой периферийных устройств: центрированная пространственная векторная ШИМ сигнала управления асинхронным электродвигателем, аналого-цифровое и цифроаналоговое преобразование входных и выходных сигналов, интерфейс для обработки сигналов импульсных датчиков с выдачей сигналов по углу и по скорости, интерфейс связи с силовым модулем блока регулирования момента, связь с управляющей ЭВМ верхнего уровня по последовательному порту RS 232, вывод информации на дисплей (параметры процесса управления электродвигателя и электропривода). Использование IRMCK 2031S с учетом заложенных в микросхеме частот опроса параметров управления и частоты ШИМ позволяет реализовать систему управлению многодвигательным электроприводом соответственно с новым уровнем технических характеристик. Работа IRMCK 2031S подробно описана в [3].The vector torque control unit of the electric motor 5 may include an asynchronous electric motor current regulator, current sensors, current calculator, PWM unit, pulse amplifier. The moment feedback signals are calculated by the signal from the pulse sensor 7. The power converter 4 contains a mains voltage rectifier, a smoothing filter, an autonomous three-phase voltage inverter. The functional diagram and operation of the vector torque control unit 5 of the asynchronous electric motor 3 and the power converter 4 are given and described in [1, 2]. The vector torque control unit 5 of the induction motor 3 can be made on the basis of the well-known IRMCK 2031S chip, which provides hardware-software implementation of the main devices of the vector control system of the torque and speed of the induction motor. IRMCK 2031S includes a computational core based on a high-speed signal processor with a developed system of peripheral devices: a centered spatial vector PWM of an asynchronous electric motor control signal, analog-to-digital and digital-to-analogue conversion of input and output signals, an interface for processing pulse signals with outputting signals in angle and speed, communication interface with the power module of the torque control unit, communication with the upper-level control computer in sequence telnomu RS 232 port, to display the information (parameters of the motor and actuator control process). Using the IRMCK 2031S, taking into account the control parameters and the PWM frequency embedded in the microcircuit of the interrogation frequency, the multi-motor drive control system can be implemented correspondingly with a new level of technical characteristics. The operation of the IRMCK 2031S is described in detail in [3].

Основные характеристики импульсного датчика 7, его функциональная схема, эпюры выходных напряжений, рекомендации по применению представлены в [4].The main characteristics of the pulse sensor 7, its functional diagram, output voltage diagrams, and recommendations for use are presented in [4].

Блоки суммирования 11 и деления 12 могут быть реализованы на аналоговой или цифровой элементной базе как это описано в [5, 6]. Регулятор скорости вращения 9 электродвигателей может быть построен при известных требованиях к динамическим характеристикам контура локального электропривода в соответствии с правилами, изложенными в [7], а аппаратная реализация регулятора может быть выполнена в соответствии с рекомендациями [8].Blocks of summation 11 and division 12 can be implemented on an analog or digital element base as described in [5, 6]. The speed controller of 9 electric motors can be built with the well-known requirements for the dynamic characteristics of the local electric drive circuit in accordance with the rules set forth in [7], and the hardware implementation of the controller can be performed in accordance with the recommendations [8].

Работа многодвигательного частотно-регулируемого электропривода происходит следующим образом. Многодвигательный электропривод имеет в своем составе n локальных электроприводов 1, построенных на базе частотно-регулируемых асинхронных электродвигателей 3. Каждый асинхронный электродвигатель 3 установлен в передаточном механизме, являющемся мультипликатором момента. Локальные электроприводы 1 работают на общую нагрузку 2 - один технологический механизм Н со скоростями ω1, ω2, ..., ωn. Нагрузка 2 в свою очередь воздействует на локальные электроприводы моментами Мн. Каждый локальный электропривод 1 имеет в своем составе замкнутый контур регулирования момента, датчики обратной связи на базе импульсных датчиков угловых перемещений 7 с блоком обработки импульсных сигналов и выработкой сигналов, пропорциональных скорости вращения и углу перемещения вала исполнительного электродвигателя локального электропривода. Обратная связь контура регулирования скорости многодвигательного электропривода вычисляется по сигналам скорости с импульсного датчика 7 каждого асинхронного электродвигателя 3 в осреднителе 10, где сигналы импульсных датчиков 7 вначале суммируются в сумматоре 11, затем поступают на блок деления 12. После деления на делитель, равный числу локальных электроприводов, вычисленный сигнал обратной связи многодвигательного электропривода поступает на один из входов регулятора скорости вращения 9 многодвигательного электропривода. На другой вход регулятора скорости вращения 9 поступает сигнал с задатчика текущей угловой скорости 8 многодвигательного электропривода. После сравнения сигналов и соответствующей динамической коррекции разностный сигнал с выхода регулятора скорости вращения 9, являющийся заданием момента Мз, поступает одновременно на первые входы всех блоков векторного управления моментом 5 соответствующего электродвигателя 3 локальных электроприводов 1, на вторые входы которых поступает сигнал обратной связи по углу со второго выхода соответствующих импульсных датчиков 7 перемещений вала асинхронного электродвигателя 3. В блоке векторного управления моментом 5 по сигналу, пропорциональному угловому перемещению вала асинхронного электродвигателя 3, с импульсного датчика перемещений 7 и по параметрам электродвигателя, замеренным датчиками момента, происходит вычисление сигнала обратной связи по моменту.The operation of a multi-motor variable frequency drive is as follows. A multi-motor electric drive includes n local electric drives 1, built on the basis of frequency-controlled asynchronous electric motors 3. Each asynchronous electric motor 3 is installed in a transmission mechanism, which is a torque multiplier. Local electric drives 1 operate on a common load 2 - one technological mechanism H with speeds ω 1 , ω 2 , ..., ω n . Load 2 in turn acts on local electric drives by moments M n . Each local electric drive 1 incorporates a closed torque control loop, feedback sensors based on pulse angular displacement sensors 7 with a pulse signal processing unit and generating signals proportional to the rotation speed and the angle of movement of the shaft of the local electric actuator. The feedback of the speed control loop of a multi-motor drive is calculated by the speed signals from the pulse sensor 7 of each asynchronous electric motor 3 in the homogenizer 10, where the signals of the pulse sensors 7 are first summed in the adder 11, then fed to the division unit 12. After dividing by a divider equal to the number of local electric drives , the calculated feedback signal of the multi-motor drive is supplied to one of the inputs of the speed controller 9 of the multi-motor drive. At another input of the speed controller 9 receives a signal from the master of the current angular velocity 8 of the multi-motor drive. After comparing the signals and the corresponding dynamic correction difference signal output from the speed controller 9, is a torque M z is supplied simultaneously to the first inputs of vector control units velocity point 5 corresponding to the electric motor 3 local electric one, the second inputs of which are supplied by the angle feedback signal from the second output of the corresponding pulse sensors 7 of the shaft movements of the induction motor 3. In the vector control unit 5 by the signal, in proportion the total angular displacement of the shaft of the induction motor 3, from the pulse displacement transducer 7 and the parameters of the electric motor measured by the torque sensors, the torque feedback signal is calculated.

Блок векторного управления моментом 5 асинхронного электродвигателя 3 осуществляет регулирование момента на основе базовых принципов взаимосвязанного векторного способа регулирования основных электромагнитных переменных асинхронного электродвигателя. Векторный способ управления обеспечивает непосредственное управление вращающим моментом асинхронного электродвигателя. Вращающий момент определяется током статора, который создает возбуждающее магнитное поле. При таком методе управления, кроме амплитуды статорного тока, изменяется также его фаза, т.е. вектор тока. Векторный способ управления электродвигателем обеспечивает диапазон регулирования 1:1000 и выше, при этом точность регулирования по скорости - сотые доли процента, по моменту - десятые доли процента. Блок векторного управления 5 обеспечивает практически безынерционное высокоточное регулирование момента. Полоса контура регулирования момента составляет 100-300 Гц, точность регулирования момента 0.01-0.02% от текущего значения момента. Подробно векторный способ регулирования параметров асинхронного электродвигателя описан в [9], работа контура регулирования момента описана в [2].The vector torque control unit 5 of the asynchronous electric motor 3 controls the moment based on the basic principles of the interconnected vector way of regulating the basic electromagnetic variables of the asynchronous electric motor. The vector control method provides direct control of the torque of an induction motor. The torque is determined by the stator current, which creates an exciting magnetic field. With this control method, in addition to the amplitude of the stator current, its phase also changes, i.e. current vector. The vector control method of the electric motor provides a control range of 1: 1000 and higher, while the speed control accuracy is hundredths of a percent, and the moment is tenths of a percent. The vector control unit 5 provides almost inertia-free high-precision torque control. The band of the torque control loop is 100-300 Hz, the accuracy of the torque control is 0.01-0.02% of the current torque value. The vector method of controlling the parameters of an induction motor is described in detail in [9], the operation of the torque control loop is described in [2].

Описание структурной схемы моментного контура системы векторного управления асинхронным электродвигателем 3 для многодвигательного электропривода представлено ниже. Из теории векторного управления асинхронным электродвигателем известно, что наиболее простой в структурном исполнении и в то же время наиболее эффективной по перегрузочной способности и динамическим характеристикам электропривода является система векторного управления с ориентацией по вектору потокосцепления ротора асинхронного электродвигателя. Такая ориентация (фиг.2) позволяет раздельно управлять потокосцеплением и электромагнитным моментом асинхронного электродвигателя в каналах регулирования реактивной (Id) и активной (Iq) составляющих тока статора. Электромагнитные уравнения асинхронного электродвигателя, записанные относительно тока статора и потокосцепления ротора в ортогональной системе координат (d, q), ориентированной по вектору потокосцепления ротора (Ψrq=0; Ψrdr), при допущении о симметрии электромагнитной системы асинхронного электродвигателя, отсутствии насыщения, потерь в стали, влияния пазов и высших пространственных гармоник поля, имеют вид:A description of the structural diagram of the torque circuit of the vector control system of an asynchronous electric motor 3 for a multi-motor electric drive is presented below. From the theory of vector control of an induction motor, it is known that the most simple in structural design and at the same time the most effective in terms of overload capacity and dynamic characteristics of the electric drive is a vector control system with orientation along the flux linkage vector of the rotor of the induction motor. This orientation (figure 2) allows you to separately control the flux linkage and the electromagnetic moment of the induction motor in the control channels of the reactive (I d ) and active (I q ) components of the stator current. The electromagnetic equations of an induction motor written with respect to the stator current and rotor flux linkage in the orthogonal coordinate system (d, q), oriented along the rotor flux linkage vector (Ψ rq = 0; Ψ rd = Ψ r ), assuming that the electromagnetic system of the asynchronous motor is symmetric, saturation, loss in steel, the influence of grooves and higher spatial harmonics of the field, have the form:

Figure 00000003
Figure 00000003

где:Where:

Rs, Rr - активные сопротивления фаз статора и ротора;R s , R r are the active resistances of the phases of the stator and rotor;

Ls, Lr, Lm - индуктивности фаз статора, ротора, взаимная;L s , L r , L m - phase inductance of the stator, rotor, mutual;

Figure 00000004
- коэффициент рассеяния;
Figure 00000004
- scattering coefficient;

Figure 00000005
- постоянная времени роторной цепи;
Figure 00000005
- time constant of the rotor chain;

Ud, Uq, Id, Iq - проекции векторов напряжения и тока статора на оси d и q;U d , U q , I d , I q - projection of the stator voltage and current vectors on the d and q axes;

ωψ - частота вращения вектора потокосцепления ротора;ω ψ is the rotation frequency of the rotor flux linkage vector;

ω=Zpωr - электрическая частота вращения ротора;ω = Z p ω r is the electric frequency of rotation of the rotor;

ωs - частота скольжения.ω s is the slip frequency.

Система управления контуром момента асинхронного электродвигателя построена в синхронной системе координат (d, q). Это позволяет, во-первых, устранить дополнительную вычислительную погрешность, возникающую не только в динамических, но и в установившихся режимах работы локального электропривода в связи с наличием переменной составляющей в сигналах системы управления, реализованной в неподвижной системе координат; во-вторых, применить в контуре момента хорошо известные ПИ-регуляторы составляющих тока статора в цифровом исполнении и оптимизированный по энергетическим характеристикам локального электропривода центрированный алгоритм модуляции выходного напряжения инвертора; в-третьих, ориентировать техническое воплощение системы управления на специально разработанный для целей векторного управления асинхронным электродвигателем контроллер IRMCK 201 [3], что существенно упрощает и удешевляет процесс разработки, так как большинство элементов системы управления входят в программное обеспечение IRMCK 201 в виде стандартных приложений, а его архитектура оптимизирована под решаемые задачи.The torque loop control system of an induction motor is built in a synchronous coordinate system (d, q). This allows, firstly, to eliminate the additional computational error that arises not only in dynamic, but also in steady-state modes of operation of the local electric drive due to the presence of a variable component in the signals of the control system implemented in a fixed coordinate system; secondly, to apply in the moment loop the well-known PI-regulators of the stator current components in digital design and the centered algorithm for modulating the inverter output voltage optimized for the energy characteristics of the local electric drive; thirdly, to orient the technical embodiment of the control system to the IRMCK 201 controller [3] specially developed for the purpose of vector control of an asynchronous electric motor [3], which significantly simplifies and reduces the cost of the development process, since most elements of the control system are included in the IRMCK 201 software in the form of standard applications, and its architecture is optimized for the tasks being solved.

В частном случае структурная схема контура асинхронного электродвигателя с векторной системой управления моментом, построенной на основе уравнений (2), может иметь вид, представленный в источниках информации [11] или [12].In a particular case, the structural diagram of the circuit of an induction motor with a vector torque control system based on equations (2) can take the form presented in the information sources [11] or [12].

Информация о векторе потокосцепления ротора, его модуль Ψr, угловое положение относительно фазы А статора γ и мгновенная частота вращения ωψ, вычисляется в модели роторной цепи, построенной в синхронной системе координат по третьему и четвертому уравнениям системы (2), на основе информации о скорости, положении ротора и проекций вектора тока статора на оси d и q.Information on the rotor flux linkage vector, its module Ψ r , the angular position relative to the stator phase A γ and the instantaneous rotation frequency ω ψ , are calculated in the rotor chain model constructed in a synchronous coordinate system according to the third and fourth equations of system (2), based on information about speed, rotor position and projections of the stator current vector on the d and q axes.

Силовой преобразователь 4 координат выполняет преобразование фазных токов статора асинхронного электродвигателя из естественной трехфазной системы координат (А, В, С) в ортогональную синхронную систему координат (d, q) по уравнениям:The power coordinate converter 4 converts the phase currents of the stator of an induction motor from a natural three-phase coordinate system (A, B, C) into an orthogonal synchronous coordinate system (d, q) according to the equations:

Figure 00000006
Figure 00000006

Предполагается, что обмотка статора асинхронного электродвигателя соединена в звезду, нулевой провод отсутствует, т.е. выполняется условие: IA+IB+IC=0 и процессы в электродвигателе могут быть адекватно описаны в двухкоординатном базисе.It is assumed that the stator winding of the induction motor is connected to a star, there is no neutral wire, i.e. the condition is satisfied: I A + I B + I C = 0 and the processes in the electric motor can be adequately described in a two-coordinate basis.

Преобразователь координат осуществляет обратное преобразование заданных в синхронной системе координат (d, q) напряжений статора асинхронного электродвигателя в неподвижную относительно статора ортогональную систему координат (α, β) по уравнениям:The coordinate converter performs the inverse transformation of the stator voltages of the induction motor specified in the synchronous coordinate system (d, q) into an orthogonal coordinate system (α, β) that is stationary relative to the stator according to the equations:

Figure 00000007
Figure 00000007

Модулятор преобразует вектор напряжения статора, заданный в системе координат (α, β), в импульсы управления ключами инвертора напряжения на основе метода пространственно-векторного формирования выходных напряжений инвертора [3]. Реализация данного метода применительно к IRMCK 201 подробно изложена в его техническом описании [3] и входит в стандартный набор его программных средств.The modulator converts the stator voltage vector specified in the coordinate system (α, β) into control pulses of the voltage inverter keys based on the method of spatially vector formation of the inverter output voltages [3]. The implementation of this method in relation to IRMCK 201 is described in detail in its technical description [3] and is included in the standard set of its software tools.

Выходной сигнал с каждого блока векторного управления моментом 5 поступает на управляющие входы соответствующего силового преобразователя 4. В силовом преобразователе 4 осуществляется широтно-импульсная модуляция сигналов управления и усиление сигналов управления, поступающих на обмотки соответствующего асинхронного электродвигателя 3 по мощности.The output signal from each vector torque control unit 5 is fed to the control inputs of the corresponding power converter 4. In the power converter 4, pulse-width modulation of the control signals and amplification of the control signals supplied to the windings of the corresponding asynchronous electric motor 3 are performed.

Особенностью предложенного многодвигательного электропривода и его управляющей системы по сравнению с аналогами и прототипом является не обеспечение одинаковых скоростей исполнительных электродвигателей локальных электроприводов, а создание на выходе каждого из n локальных электроприводов одинакового момента при различии в электромагнитных параметрах и механических характеристик асинхронных электродвигателей. В прототипе для регулирования скорости многодвигательного электропривода для каждого локального канала (локальных электроприводов) используется своя система управления. Однако реальные значения параметров локальных электроприводов многодвигательного электропривода несмотря на одинаковые системы управления часто различаются между собой, и, следовательно, различаются механические характеристики локальных электроприводов. Так как электродвигатели работают на один механизм (на одну нагрузку), для исключения динамических ударов между механической системой локальных электроприводов и нагрузкой требуются специальные устройства для синхронизации работы электродвигателей по моменту и скорости, причем технически удовлетворительное решение в ограниченных условиях применения найдено для двухдвигательного электропривода.A feature of the proposed multi-motor electric drive and its control system in comparison with analogues and prototype is not the provision of identical speeds of the local electric actuators, but the creation of the same moment at the output of each of n local electric drives with differences in the electromagnetic parameters and mechanical characteristics of asynchronous electric motors. In the prototype for controlling the speed of a multi-motor electric drive for each local channel (local electric drives) uses its own control system. However, the real values of the parameters of the local electric drives of a multi-motor electric drive, despite the same control systems, often differ from each other, and, therefore, the mechanical characteristics of the local electric drives differ. Since electric motors work on one mechanism (on one load), to prevent dynamic shocks between the mechanical system of local electric drives and the load, special devices are required to synchronize the operation of electric motors in time and speed, and a technically satisfactory solution in limited application conditions was found for a twin-motor electric drive.

Предложенное техническое решение, включающее использование асинхронных двигателей и специальной системы регулирования момента по количеству локальных электроприводов с векторными способами управления электромагнитных переменных электродвигателя, описанных в [10], и одного регулятора скорости, позволяет получить механические характеристики многодвигательных электроприводов, приведенные на фиг.3, на которой видно, что момент многодвигательного электропривода регулируется заданием, определяется нагрузкой и не зависит от скорости электродвигателей локальных электроприводов. Такое построение системы управления моментом и наличие только одного регулятора скорости для управления скоростью каждого из n электродвигателей локальных электроприводов позволяет использовать в качестве синхронизатора скорости электродвигателей осреднителя скоростей локальных электроприводов, получаемых с высокоточного импульсного датчика перемещений, а осредненный сигнал использовать в качестве сигнала обратной связи по скорости многодвигательного электропривода. При таком вычислении обратной связи точность рассчитанного сигнала с осреднителя должна быть не хуже точности замеренного сигнала скорости вращения электродвигателей или локальных электроприводов.The proposed technical solution, including the use of asynchronous motors and a special torque control system according to the number of local electric drives with vector control methods of electromagnetic variables of the electric motor described in [10], and one speed controller, allows to obtain the mechanical characteristics of multi-motor electric drives, shown in figure 3, on which shows that the multi-motor drive torque is regulated by the task, determined by the load and does not depend on the speed of electric ktrodvigateley local drives. Such a construction of the moment control system and the presence of only one speed controller for controlling the speed of each of the n electric motors of local electric drives makes it possible to use local speed electric averager speeds obtained from a high-precision pulse displacement sensor as a speed synchronizer, and use the averaged signal as a speed feedback signal multi-motor drive. With this feedback calculation, the accuracy of the calculated signal from the averager should be no worse than the accuracy of the measured signal of the rotation speed of electric motors or local electric drives.

Таким образом, использование в многодвигательном частотно-регулируемом электроприводе асинхронных электродвигателей, высокоточного импульсного датчика скорости электродвигателей, применение оригинального блока векторного управления моментом для каждого электродвигателя локальных электроприводов и одного регулятора скорости вращения, а также использование осреднителя позволяет осуществить:Thus, the use of asynchronous electric motors, a high-precision pulsed speed sensor of electric motors in a multi-engine frequency-controlled electric drive, the use of an original vector torque control unit for each electric motor of local electric drives and one speed controller, as well as the use of an averager allows you to:

- точное регулирование момента каждого локального электропривода в соответствии с заданием, не зависящего от скорости электродвигателя;- precise control of the moment of each local electric drive in accordance with the task, independent of the speed of the electric motor;

- синхронизацию электродвигателей по скорости.- synchronization of electric motors in speed.

Благодаря перечисленному в сравнении с известным техническим решением решается проблема совместной работы n электродвигателей локальных электроприводов на общую нагрузку в составе многодвигательного электропривода, обеспечиваются более высокие динамические показатели и надежность многодвигательного электропривода за счет повышения точности регулирования момента и применения одного регулятора скорости вращения для регулирования скорости каждого из n электродвигателей локальных электроприводов, обеспечивается возможность создания многодвигательных электроприводов с 2, 3 и более исполнительными локальными электроприводами с высокими показателями точности регулирования момента и скорости, с исключением ударов и динамических перегрузок в выходных механических звеньях технологической машины.Thanks to the above, in comparison with the known technical solution, the problem of the joint operation of n electric motors of local electric drives to the total load in the multi-motor drive is solved, higher dynamic performance and reliability of the multi-motor drive are ensured by increasing the accuracy of torque control and using one speed controller to control the speed of each n electric motors of local electric drives, it is possible to create Nia multiimpellent actuators 2, 3 or more local electric actuators with high precision torque control and speed, with the exception of dynamic shocks and overloads in the output of mechanical links of the machine tool.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Лебедев A.M., Орлова Р.Т., Пальцев А.В. Следящие электроприводы станков с ЧПУ. М.: Энергоатомиздат. - 1988, 223 с. ил. стр.127, рис.4.4.1. Lebedev A.M., Orlova R.T., Paltsev A.V. Tracking electric drives of CNC machines. M .: Energoatomizdat. - 1988, 223 p. silt p. 127, Fig. 4.4.

2. Александров Е.В. и др. Цифровой векторный алгоритм управления асинхронным моментным приводом. // Техничноелектродинамiка: Тематический выпуск с докладами VII международной конференции «Проблемы современной электротехники» 2002, ПСЭ - 4-6 июня 2002 г. Киев, Украина. - 2002. - С.23-24.2. Alexandrov E.V. et al. Digital vector control algorithm for an asynchronous torque drive. // Technical electrodynamics: Thematic issue with reports of the VII international conference "Problems of modern electrical engineering" 2002, PSE - June 4-6, 2002. Kiev, Ukraine. - 2002. - S.23-24.

3. IRMCK 201. High Performance Configurable Digital AC Servo Control IC. IR USA. Data Sheet No60224.3. IRMCK 201. High Performance Configurable Digital AC Servo Control IC. IR USA. Data Sheet No60224.

4. Преобразователи перемещения. Блоки индикации. Каталог 2001. - С-Петербург, ОАО СКБ «ИС», 2001. - 125 с.4. Displacement transducers. Indication blocks. Catalog 2001. - St. Petersburg, OJSC SKB "IS", 2001. - 125 p.

5. Справочник по интегральным микросхемам. М.: Энергия. - 1978.5. Handbook of integrated circuits. M .: Energy. - 1978.

6. Павлов В.В. Управляющие устройства логического типа. М., Энергия. - 1978.;6. Pavlov V.V. Logical type control devices. M., Energy. - 1978 .;

7. Бессекерский В.А., Попов Е.П., Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука. - 1973 г.7. Bessekersky VA, Popov EP, Theory of automatic control systems. M .: Science. - 1973

8. Тетельбаум И.И., Шнейдер Ю.Р. 400 схем для АВМ. М.: Энергия. - 1978 г.8. Tetelbaum II, Schneider Yu.R. 400 schemes for AVM. M .: Energy. - 1978

9. Novotny D.W. and Lipo T.A. Introduction to Field Orientation and High Performance AC Drives Second Edition / IEE Industry Applications Society Annual Meeting. 1986. Section 2.9. Novotny D.W. and Lipo T.A. Introduction to Field Orientation and High Performance AC Drives Second Edition / IEE Industry Applications Society Annual Meeting. 1986. Section 2.

10. Поздеев А.Д. Электромагнитные и электромеханические процессы в частотно-регулируемых асинхронных электроприводах. - Чебоксары: Из-во Чуваш, ун-та. - 1998 г., 172 с.10. Pozdeev A.D. Electromagnetic and electromechanical processes in frequency-controlled asynchronous electric drives. - Cheboksary: From Chuvash University. - 1998, 172 p.

11. Колесников К.С., Сидоров П.Г., Александров Е.В., Рывкин С.Е. К созданию многооборотных регулируемых асинхронных электроприводов нового технического уровня. Известия Тульского государственного университета - Тула: Из-во ТулГУ. - 2005 г., стр.5-6, рис.2.11. Kolesnikov K.S., Sidorov P.G., Aleksandrov E.V., Ryvkin S.E. To the creation of multi-turn adjustable asynchronous electric drives of a new technical level. Bulletin of Tula State University - Tula: From TulSU. - 2005, p. 5-6, Fig. 2.

12. David Tam. Integrated Design Platform for Digital Motor Drives. - http://www.irf.com 233 Kansas St, Segundo? California 90245., Fig.2.12. David Tam. Integrated Design Platform for Digital Motor Drives. - http://www.irf.com 233 Kansas St, Segundo? California 90245., Fig. 2.

Claims (2)

1. Многодвигательный частотно-регулируемый электропривод, включающий n одинаковых по мощности локальных электроприводов, работающих на общую нагрузку, каждый из которых включает электродвигатель, передаточный механизм, датчик скорости вращения ротора электродвигателя, установленный на электродвигателе или в передаточном механизме, а также последовательно соединенные задатчик текущей угловой скорости и регулятор скорости вращения многодвигательного электропривода, отличающийся тем, что в качестве электродвигателей и датчиков скорости используют соответственно асинхронные электродвигатели и импульсные датчики, причем импульсные датчики имеют два выхода по углу поворота и по скорости, в каждый локальный электропривод введены последовательно соединенные блок векторного управления моментом электродвигателя и силовой преобразователь, выход которого подключен к обмоткам управления асинхронного электродвигателя, кроме того, в многодвигательный электропривод введен осреднитель скоростей локальных электроприводов, при этом в каждом локальном электроприводе первый вход блока векторного управления моментом электродвигателя соединен с выходом регулятора скорости вращения многодвигательного электропривода, а второй вход с выходом импульсного датчика по углу поворота, выход импульсного датчика по скорости всех локальных электроприводов соединен с входом осреднителя скоростей локальных электроприводов, выход которого соединен со вторым входом регулятора скорости вращения многодвигательного электропривода.1. A multi-motor frequency-controlled electric drive, including n identical local power drives operating on a common load, each of which includes an electric motor, a transmission mechanism, a rotor speed sensor of an electric motor rotor mounted on an electric motor or in a transmission mechanism, as well as a series-connected current controller angular speed and speed controller of a multi-motor electric drive, characterized in that as electric motors and speed sensors Asynchronous motors and impulse sensors are used respectively, and the impulse sensors have two outputs in terms of rotation angle and speed, series-connected vector motor moment control unit and a power converter, the output of which is connected to the control windings of the asynchronous motor, are introduced into each local electric drive, in addition, a multi-engine electric drive introduces a speed averager of local electric drives, while in each local electric drive the first the input of the vector torque control unit of the electric motor is connected to the output of the multi-motor drive rotation speed controller, and the second input to the output of the pulse sensor by the angle of rotation, the output of the pulse sensor by the speed of all local electric drives is connected to the input of the speed averager of the local electric drives, the output of which is connected to the second input of the controller rotational speeds of a multi-motor drive. 2. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что осреднитель скоростей локальных электроприводов является синхронизатором скоростей вращения локальных электроприводов и включает в себя последовательно соединенные блок суммирования на n входов по числу локальных электроприводов и блок деления с делителем, равным числу локальных электроприводов, а выходом осреднителя скоростей локальных электроприводов является выход блока деления.2. The electric drive according to claim 1, characterized in that the averager of local electric drive speeds is a synchronizer of local electric drive speeds and includes a series-connected unit for adding n inputs to the number of local electric drives and a division unit with a divider equal to the number of local electric drives, and the output the averager speeds of local electric drives is the output of the division unit.
RU2006137608/09A 2006-10-24 2006-10-24 Multimotor frequency regulated electric drive RU2326488C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006137608/09A RU2326488C1 (en) 2006-10-24 2006-10-24 Multimotor frequency regulated electric drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006137608/09A RU2326488C1 (en) 2006-10-24 2006-10-24 Multimotor frequency regulated electric drive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2326488C1 true RU2326488C1 (en) 2008-06-10

Family

ID=39581515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006137608/09A RU2326488C1 (en) 2006-10-24 2006-10-24 Multimotor frequency regulated electric drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2326488C1 (en)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460110C1 (en) * 2010-12-30 2012-08-27 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Self-tuning electric drive
RU2462808C1 (en) * 2011-06-15 2012-09-27 Закрытое акционерное общество "Электропривод и силовая Электроника" Frequency converter control method
RU2483950C2 (en) * 2011-04-05 2013-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Русэлпром-Электропривод" Control method for traction electric drive of multiwheel vehicle and device for its implementation
RU2513360C1 (en) * 2012-10-23 2014-04-20 Общество с Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Инкар-М" Multiple-motor electric carrier and method of its control (versions)
RU2520351C1 (en) * 2012-12-14 2014-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" Digital electric drive
RU2525604C1 (en) * 2013-02-25 2014-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method to measure angular speed of rotation of three-phase induction motor
RU2548832C2 (en) * 2013-08-26 2015-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Русэлпром-Электропривод" Device for control over vehicle traction drive
RU2574035C2 (en) * 2011-08-11 2016-01-27 Шуньсинь ЧЖОУ Control system intended to vary input power simultaneously with load and rotation speed at actuation of group of engines by one inverter bridge
RU2583843C1 (en) * 2015-04-22 2016-05-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-инженерная компания "Объектные системы автоматики" (ООО "НИК "ОСА") Multi-motor electromechanical drive and operation method thereof
RU2583535C1 (en) * 2015-04-22 2016-05-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-инженерная компания "Объектные системы автоматики" (ООО "НИК "ОСА") Multimotor drive for wheel landing gear and operation method thereof
RU2583518C1 (en) * 2015-04-22 2016-05-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-инженерная компания "Объектные системы автоматики" (ООО "НИК "ОСА") Multi-motor electric drive for turning nose landing gear and operation method thereof
RU2596586C2 (en) * 2011-03-02 2016-09-10 Белимо Холдинг Аг Device with motor and engine controller
RU168844U1 (en) * 2015-12-25 2017-02-21 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-инженерная компания "Объектные системы автоматики" (ООО "НИК "ОСА") Multi-motor electromechanical drive
RU2638319C2 (en) * 2012-11-07 2017-12-13 Абб Текнолоджи Аг System with first and second electric motors for drive of its member
RU2656999C1 (en) * 2017-07-11 2018-06-08 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Swivel platform multi-motor drive

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460110C1 (en) * 2010-12-30 2012-08-27 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Self-tuning electric drive
RU2596586C2 (en) * 2011-03-02 2016-09-10 Белимо Холдинг Аг Device with motor and engine controller
US9548682B2 (en) 2011-03-02 2017-01-17 Belimo Holding Ag Actuator with electric motor and motor controller
RU2483950C2 (en) * 2011-04-05 2013-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Русэлпром-Электропривод" Control method for traction electric drive of multiwheel vehicle and device for its implementation
RU2462808C1 (en) * 2011-06-15 2012-09-27 Закрытое акционерное общество "Электропривод и силовая Электроника" Frequency converter control method
RU2574035C2 (en) * 2011-08-11 2016-01-27 Шуньсинь ЧЖОУ Control system intended to vary input power simultaneously with load and rotation speed at actuation of group of engines by one inverter bridge
RU2513360C1 (en) * 2012-10-23 2014-04-20 Общество с Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Инкар-М" Multiple-motor electric carrier and method of its control (versions)
RU2638319C2 (en) * 2012-11-07 2017-12-13 Абб Текнолоджи Аг System with first and second electric motors for drive of its member
RU2520351C1 (en) * 2012-12-14 2014-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" Digital electric drive
RU2525604C1 (en) * 2013-02-25 2014-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method to measure angular speed of rotation of three-phase induction motor
RU2548832C2 (en) * 2013-08-26 2015-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Русэлпром-Электропривод" Device for control over vehicle traction drive
RU2583535C1 (en) * 2015-04-22 2016-05-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-инженерная компания "Объектные системы автоматики" (ООО "НИК "ОСА") Multimotor drive for wheel landing gear and operation method thereof
RU2583518C1 (en) * 2015-04-22 2016-05-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-инженерная компания "Объектные системы автоматики" (ООО "НИК "ОСА") Multi-motor electric drive for turning nose landing gear and operation method thereof
RU2583843C1 (en) * 2015-04-22 2016-05-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-инженерная компания "Объектные системы автоматики" (ООО "НИК "ОСА") Multi-motor electromechanical drive and operation method thereof
RU168844U1 (en) * 2015-12-25 2017-02-21 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-инженерная компания "Объектные системы автоматики" (ООО "НИК "ОСА") Multi-motor electromechanical drive
RU2656999C1 (en) * 2017-07-11 2018-06-08 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Swivel platform multi-motor drive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2326488C1 (en) Multimotor frequency regulated electric drive
Kirschen et al. On-line efficiency optimization of a variable frequency induction motor drive
Uddin et al. Development and implementation of a simplified self-tuned neuro–fuzzy-based IM drive
KR102095978B1 (en) How to control a synchronous generator of a gearless wind turbine
GB2201308A (en) Method of induction motor control and electric drive realizing this method
US11340578B2 (en) Machine control system, machine controller, and vibration suppression command generation method
Immaneni Mathematical modelling and position control of brushless dc (BLDC) motor
EP3258594A1 (en) Controlling a multiple-set electrical machine
RU2313894C1 (en) Frequency-regulated asynchronous electric motor
WO1984001063A1 (en) Improved induction motor controller
CN111800053A (en) Motor driving system and method
EP3483678B1 (en) Method and apparatus for online simulation of complex motion systems
EP3010143B1 (en) Method for controlling force ripples of a generator
Serkies et al. Predictive control of the two-mass drive with an induction motor for a wide speed range
Uddin et al. Fuzzy logic based position control of permanent magnet synchronous motor
Jeong et al. Observer-based Robust Control: Its Application to Permanent Magnet Synchronous Motors
RU2317632C1 (en) System for vector control of speed of asynchronous electric motor
RU2489798C1 (en) Servo drive
Devanshu et al. DSP based feedback linearization control of vector controlled induction motor drive
Pankratov et al. A doubly fed induction motor drive of a mine hoisting plant
RU2580823C2 (en) Servo drive with asynchronous actuating motor
RU2455748C1 (en) Method for control of ac electronic motor and tracking system for its implementation
RU2649306C1 (en) Method for control of ac electronic motor and tracking system for its implementation
Ryvkin et al. Sensorless oil drowned pump drive
KR20160109859A (en) Apparatus for controlling rotating electrical machine

Legal Events

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

Effective date: 20081025