RU2380821C2 - Ac electric drive - Google Patents
Ac electric drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2380821C2 RU2380821C2 RU2006140733/09A RU2006140733A RU2380821C2 RU 2380821 C2 RU2380821 C2 RU 2380821C2 RU 2006140733/09 A RU2006140733/09 A RU 2006140733/09A RU 2006140733 A RU2006140733 A RU 2006140733A RU 2380821 C2 RU2380821 C2 RU 2380821C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- motor
- output
- voltage
- emf
- stator
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Известны регулируемые по скорости асинхронные электроприводы с тиристорным управлением, в которых для получения сигнала обратной связи применяют различного типа датчики частоты вращения, присоединяемые к валу двигателя. Однако использование таких датчиков в большинстве случаев является нежелательным из-за сложности их механического соединения с валом асинхронного электродвигателя.Known speed-controlled asynchronous thyristor-controlled electric drives in which various types of speed sensors are used to receive a feedback signal are connected to the motor shaft. However, the use of such sensors in most cases is undesirable due to the complexity of their mechanical connection with the shaft of an induction motor.
Известны также регулируемые асинхронные электроприводы с вычислением скольжения двигателя по сигналам от датчиков тока и напряжения, включенных в цепи питания двигателя. Назначением этих устройств чаще всего является только индикация частоты вращения двигателя без обеспечения ее регулирования.Also known are adjustable asynchronous electric drives with calculation of motor slip based on signals from current and voltage sensors included in the motor power circuit. The purpose of these devices most often is only to indicate the engine speed without ensuring its regulation.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является электропривод переменного тока, содержащий тиристорный преобразователь напряжения, включенный в статорные цепи асинхронного двигателя, блок управления, выходом подключенный к управляющему входу тиристорного преобразователя напряжения, а входом - к выходу блока регулятора частоты вращения, один вход которого подключен к выходу блока задания частоты вращения, а другой вход - к выходу измерителя частоты вращения, построенному на основе датчиков тока и напряжения двигателя, измерителя ЭДС статора и функционального преобразователя, реализующего зависимость расчетного значения частоты вращения от ЭДС и напряжения двигателя (патент РФ №2251204, кл. Н02Р 5/28, прототип).Closest to the proposed device is an AC electric drive containing a thyristor voltage converter included in the stator circuits of an asynchronous motor, a control unit connected to the control input of the thyristor voltage converter by an output, and an input to the output of the speed controller block, one input of which is connected to the output speed setting unit, and the other input to the output of the speed meter, built on the basis of current and voltage sensors of the motor, the meter The EMF of the stator and the functional converter, which implements the dependence of the calculated value of the rotational speed on the EMF and voltage of the motor (RF patent No. 2251204, CL H2P 5/28, prototype).
Недостатком этого устройства является сложность реализации, функционального блока вычислителя частоты вращения ротора, имеющего два входа, один из которых подключен к выходу датчика напряжения, а другой - к выходу блока измерения ЭДС.The disadvantage of this device is the complexity of the implementation of the functional unit of the rotor speed calculator having two inputs, one of which is connected to the output of the voltage sensor, and the other to the output of the EMF measurement unit.
Задачей изобретения является упрощение реализации прототипа при сохранении точности регулирования скорости асинхронного двигателя с тиристорным управлением.The objective of the invention is to simplify the implementation of the prototype while maintaining the accuracy of speed control of an asynchronous motor with thyristor control.
Решение указанной задачи достигается тем, что электропривод переменного тока, содержащий асинхронный двигатель, тиристорный преобразователь напряжения, включенный между статорной обмоткой двигателя и питающей сетью, задатчик частоты вращения, последовательно соединенные регулятор частоты вращения и блок управления тиристорным преобразователем напряжения, а также функциональный блок и измеритель ЭДС статора с подключенными к его входам датчиками тока и напряжения двигателя, в котором один вход регулятора частоты вращения соединен с выходом задатчика частоты вращения, а другой вход - с выходом функционального блока, дополнительно снабжен блоком деления, один вход которого подключен к выходу измерителя ЭДС, другой - к выходу датчика напряжения, а выход - к входу функционального блока, причем функциональный блок выполнен с возможностью реализации зависимости:The solution to this problem is achieved by the fact that the AC drive containing an asynchronous motor, a thyristor voltage converter connected between the stator winding of the motor and the supply network, a speed controller, a speed controller and a thyristor voltage converter control unit connected in series, as well as a function block and a meter EMF of the stator with current and voltage sensors connected to its inputs, in which one input of the speed controller is connected the output of the speed controller, and the other input with the output of the functional unit is additionally equipped with a division unit, one input of which is connected to the output of the EMF meter, the other to the output of the voltage sensor, and the output to the input of the functional unit, the functional unit being implemented dependencies:
ω=f(ES/US),ω = f (E S / U S ),
где ω - вычисленное значение частоты вращения;where ω is the calculated value of the rotational speed;
ES - амплитуда первой гармоники ЭДС статора двигателя;E S is the amplitude of the first harmonic of the motor stator EMF;
US - амплитуда первой гармоники напряжения на статоре двигателя.U S - the amplitude of the first harmonic voltage on the motor stator.
Зависимость ω=f(ES/US), реализуемая функциональным блоком, может быть получена из решения уравнений установившегося режима работы двигателя с учетом факторов, влияющих на вид зависимости, например эффекта вытеснения тока:The dependence ω = f (E S / U S ), implemented by the functional block, can be obtained by solving the equations of the steady-state mode of operation of the motor, taking into account factors affecting the type of dependence, for example, the effect of current displacement:
где mk - значение максимального момента электродвигателя;where m k is the value of the maximum moment of the electric motor;
Us - амплитуда первой гармоники напряжения на фазе двигателя;U s - the amplitude of the first harmonic voltage on the phase of the motor;
σ - полный коэффициент рассеяния двигателя;σ is the total dispersion coefficient of the engine;
Xs - полное индуктивное сопротивление фазы двигателя;X s is the inductive impedance of the motor phase;
ar - коэффициент затухания роторных цепей при разомкнутом статоре;a r is the attenuation coefficient of the rotor circuits with an open stator;
Sk - критическое скольжение двигателя;S k - critical slip of the engine;
Es - амплитуда первой гармоники ЭДС фазы двигателя.E s is the amplitude of the first harmonic of the EMF of the engine phase.
Полученная таким образом зависимость ω=f(ES/US) для последующей реализации может быть аппроксимирована полиномом вида:The dependence ω = f (E S / U S ) thus obtained for the subsequent implementation can be approximated by a polynomial of the form:
На чертеже приведена структурная схема электропривода переменного тока.The drawing shows a structural diagram of an AC electric drive.
Электропривод переменного тока содержит асинхронный двигатель 1, тиристорный преобразователь напряжения 2, задатчик частоты вращения 3, блок регулятора частоты вращения 4, блок управления тиристорным преобразователем напряжения 5, датчики тока и напряжения двигателя 6 и 7, блок измерения ЭДС 8, блок деления 9 и функциональный блок 10.The AC electric drive contains an induction motor 1, a thyristor voltage converter 2, a speed controller 3, a speed controller block 4, a thyristor voltage converter control unit 5, current and voltage sensors of the motor 6 and 7, an EMF measuring unit 8, a division unit 9, and a functional unit block 10.
Тиристорный преобразователь напряжения снабжен входами для подключения к сети, а выходом присоединен к статорным обмоткам асинхронного двигателя 1. Задатчик частоты вращения 3 подключен к первому входу регулятора частоты вращения 4, второй вход которого связан с выходом функционального блока 10, причем выход регулятора частоты вращения 4 через блок управления 5 связан с управляющим входом тиристорного преобразователя напряжения 2. Выходы датчиков тока 6 и напряжения 7 двигателя присоединены к входам блока измерения ЭДС 8, кроме того, выход датчика напряжения 7 присоединен к первому входу блока деления 9, ко второму входу которого присоединен выход блока измерения ЭДС 8, причем выход блока деления 9 связан со входом функционального блока 10.The thyristor voltage converter is equipped with inputs for connecting to the network, and the output is connected to the stator windings of the asynchronous motor 1. The speed controller 3 is connected to the first input of the speed controller 4, the second input of which is connected to the output of the function block 10, and the output of the speed controller 4 through the control unit 5 is connected to the control input of the thyristor voltage converter 2. The outputs of the current sensors 6 and voltage 7 of the motor are connected to the inputs of the EMF measurement unit 8, in addition, the output Occupancy voltage 7 is connected to the first input of the divider 9 to the second input of which is connected the output emf measuring unit 8, the output of divider 9 is connected to the input of the function block 10.
Блок измерения ЭДС 8 с блоком деления 9 и функциональным блоком 10 в рассматриваемой структуре обеспечивают вычисление частоты вращения двигателя, расчетное значение которой присутствует на выходе функционального блока 10.The EMF measuring unit 8 with the division unit 9 and the functional unit 10 in the structure under consideration provides the calculation of the engine speed, the calculated value of which is present at the output of the functional unit 10.
В функциональном блоке 10 реализована зависимость:In the functional block 10 the dependence is implemented:
ω=f(ES/US),ω = f (E S / U S ),
где ω - вычисленное значение частоты вращения;where ω is the calculated value of the rotational speed;
ES - амплитуда первой гармоники ЭДС статора двигателя;E S is the amplitude of the first harmonic of the motor stator EMF;
US - амплитуда первой гармоники напряжения на статоре двигателя.U S - the amplitude of the first harmonic voltage on the motor stator.
Зависимость ω=f(ES/US), реализуемая функциональным блоком 10, получена из решения уравнений установившегося режима работы двигателя с учетом эффекта вытеснения тока:The dependence ω = f (E S / U S ), implemented by the functional unit 10, is obtained from solving the equations of the steady-state mode of operation of the motor, taking into account the effect of current displacement:
где mk - значение максимального момента электродвигателя;where m k is the value of the maximum moment of the electric motor;
Us - амплитуда первой гармоники напряжения на фазе двигателя;U s - the amplitude of the first harmonic voltage on the phase of the motor;
σ - полный коэффициент рассеяния двигателя;σ is the total dispersion coefficient of the engine;
Xs - полное индуктивное сопротивление фазы двигателя;X s is the inductive impedance of the motor phase;
ar - коэффициент затухания роторных цепей при разомкнутом статоре;a r is the attenuation coefficient of the rotor circuits with an open stator;
Sk - критическое скольжение двигателя;S k - critical slip of the engine;
Es - амплитуда первой гармоники ЭДС фазы двигателя.E s is the amplitude of the first harmonic of the EMF of the engine phase.
Полученная таким образом зависимость ω=f(ES/US) для последующей реализации аппроксимирована полиномом вида:The dependence ω = f (E S / U S ) thus obtained for the subsequent implementation is approximated by a polynomial of the form:
где коэффициенты k0…k4 определяются параметрами схемы замещения двигателя.where the coefficients k 0 ... k 4 are determined by the parameters of the equivalent circuit of the engine.
Электропривод работает следующим образом.The electric drive operates as follows.
В исходном состоянии, когда сигнал задания частоты вращения остается неизменным, частота вращения двигателя соответствует заданной, а момент, развиваемый двигателем, равен моменту нагрузки, на выходах датчиков тока и напряжения статора 6 и 7 появляются сигналы, пропорциональные току и напряжению статора двигателя, на выходе блока измерения ЭДС 8 появляется сигнал, пропорциональный амплитуде ЭДС статора двигателя, на выходе блока 9 деления появляется сигнал, пропорциональный отношению амплитуды первой гармоники ЭДС к амплитуде первой гармоники напряжения, а на выходе функционального блока 10 измерителя частоты вращения - сигнал, пропорциональный частоте вращения ротора асинхронного двигателя.In the initial state, when the speed reference signal remains unchanged, the engine speed corresponds to the specified one, and the moment developed by the motor is equal to the load moment, signals proportional to the current and voltage of the motor stator appear at the outputs of the current and voltage sensors of the stator 6 and 7, at the output of the EMF measuring unit 8, a signal proportional to the amplitude of the EMF of the stator of the motor appears; at the output of the division unit 9, a signal proportional to the ratio of the amplitude of the first harmonic of the EMF to the amplitude of the first voltage monitors, and at the output of the functional block 10 of the rotational speed meter - a signal proportional to the rotational speed of the rotor of the induction motor.
Регулятор частоты вращения 4, в котором определяется отклонение частоты вращения от заданного в блоке 3 значения, вырабатывает сигнал управления, зависящий от типа регулятора скорости и величины момента сопротивления на валу двигателя, и передает его в блок управления 5.The speed controller 4, which determines the deviation of the speed from the value set in block 3, generates a control signal, which depends on the type of speed controller and the value of the torque on the motor shaft, and transmits it to the control unit 5.
Блок управления 5 обеспечивает при этом на выходе тиристорного преобразователя 2 напряжение, достаточное для преодоления двигателем нагрузки при заданной частоте вращения.The control unit 5 provides at the same time at the output of the thyristor converter 2 a voltage sufficient to overcome the motor load at a given speed.
Изменение задания на частоту вращения в блоке 3 приводит к изменению сигнала на выходе блока 4, в зависимости от которого блок управления 5 будет изменять углы открытия тиристоров преобразователя напряжения 2 таким образом, чтобы за счет изменения напряжения на его выходе вызвать изменение тока и момента двигателя, необходимое для его перехода на заданную частоту вращения. Сигналы на выходах датчиков тока и напряжения 6 и 7, блока вычисления ЭДС 8 и блока деления 9 будут соответствовать значениям тока, напряжения, ЭДС и отношению амплитуды первой гармоники ЭДС к амплитуде первой гармоники напряжения двигателя при новой частоте вращения, а сигнал на выходе блока 10 измерителя частоты вращения - значению текущей частоты вращения, что вызовет соответствующее изменение сигнала на выходе блока 4 регулятора частоты вращения. Процесс регулирования будет продолжаться до тех пор, пока на выходе блока 4 регулятора частоты вращения не установится сигнал, обеспечивающий на выходе тиристорного преобразователя напряжение, достаточное для преодоления двигателем нагрузки при заданной частоте вращения.Changing the speed reference in block 3 leads to a change in the signal at the output of block 4, depending on which the control unit 5 will change the opening angles of the thyristors of the voltage converter 2 so that, due to a change in the voltage at its output, cause a change in the current and the motor torque, necessary for its transition to a given speed. The signals at the outputs of the current and voltage sensors 6 and 7, the EMF calculation unit 8 and the division unit 9 will correspond to the current, voltage, EMF and the ratio of the amplitude of the first harmonic of the EMF to the amplitude of the first harmonic of the motor voltage at a new speed, and the signal at the output of block 10 speed meter - the value of the current speed, which will cause a corresponding change in the signal at the output of block 4 of the speed controller. The control process will continue until a signal is established at the output of the speed controller unit 4, providing a voltage sufficient at the output of the thyristor converter to overcome the motor load at a given speed.
При изменениях момента нагрузки и колебаниях напряжения сети поддержание заданной частоты вращения осуществляется аналогичным образом.With changes in the load moment and fluctuations in the voltage of the network, maintaining a given speed is carried out in a similar way.
Технический результат, достигаемый от введения в электропривод переменного тока на основе асинхронного трехфазного электродвигателя с тиристорным управлением измерителя частоты вращения, выполненного на основе датчиков тока и напряжения с блоком измерения ЭДС статора и блоком деления, благодаря однозначной связи между напряжением, ЭДС и частотой вращения, по сравнению с известным устройством позволяет упростить реализацию функционального блока вычислителя скорости при сохранении точности регулирования скорости асинхронного электродвигателя.The technical result achieved by introducing into the electric drive an alternating current based on an asynchronous three-phase electric motor with thyristor control of a speed meter made on the basis of current and voltage sensors with a stator EMF measurement unit and a division unit, due to the unambiguous relationship between voltage, EMF and speed, compared with the known device allows to simplify the implementation of the functional block of the speed calculator while maintaining the accuracy of the speed control of the asynchronous electric rodvigatelya.
Claims (3)
ω=f(ES/US),
где ω - вычисленное значение частоты вращения;
ES - амплитуда первой гармоники ЭДС статора двигателя;
US - амплитуда первой гармоники напряжения на статоре двигателя.An AC drive containing an asynchronous motor, a thyristor voltage converter connected between the stator winding of the motor and the supply network, a speed controller, a speed controller and a thyristor voltage converter control unit connected in series, as well as a functional unit and a stator EMF with inputs connected to it sensors of current and voltage of the engine, in which one input of the speed controller is connected to the output of the speed controller, and the other the input is with the output of the functional unit, characterized in that the device is additionally equipped with a division unit, one input of which is connected to the output of the EMF meter, the other to the output of the voltage sensor, and the output to the input of the functional unit, and the functional unit is configured to realize the dependence:
ω = f (E S / U S ),
where ω is the calculated value of the rotational speed;
E S is the amplitude of the first harmonic of the motor stator EMF;
U S - the amplitude of the first harmonic voltage on the motor stator.
где mk - значение максимального момента электродвигателя;
US - амплитуда первой гармоники напряжения на фазе двигателя;
σ - полный коэффициент рассеяния двигателя;
XS - полное индуктивное сопротивление фазы двигателя;
ar - коэффициент затухания роторных цепей при разомкнутом статоре;
Sk - критическое скольжение двигателя;
ES - амплитуда первой гармоники ЭДС фазы двигателя.2. The device according to claim 1, characterized in that the dependence ω = f (E S / U S ) implemented by the functional unit is represented by the expression:
where m k is the value of the maximum moment of the electric motor;
U S is the amplitude of the first harmonic of the voltage at the motor phase;
σ is the total dispersion coefficient of the engine;
X S is the total inductive resistance of the motor phase;
a r is the attenuation coefficient of the rotor circuits with an open stator;
S k - critical slip of the engine;
E S is the amplitude of the first harmonic of the motor phase EMF.
где коэффициенты k0…k4 определяются параметрами схемы замещения двигателя. 3. The device according to claim 2, characterized in that the dependence ω = f (E S / U S ) implemented by the functional unit is presented in the form of a tabular function and is approximated by a polynomial of the form:
where the coefficients k 0 ... k 4 are determined by the parameters of the equivalent circuit of the engine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006140733/09A RU2380821C2 (en) | 2006-11-17 | 2006-11-17 | Ac electric drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006140733/09A RU2380821C2 (en) | 2006-11-17 | 2006-11-17 | Ac electric drive |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006140733A RU2006140733A (en) | 2008-05-27 |
| RU2380821C2 true RU2380821C2 (en) | 2010-01-27 |
Family
ID=39586164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006140733/09A RU2380821C2 (en) | 2006-11-17 | 2006-11-17 | Ac electric drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2380821C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2576330C1 (en) * | 2014-09-23 | 2016-02-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Alternating current electric drive |
-
2006
- 2006-11-17 RU RU2006140733/09A patent/RU2380821C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2576330C1 (en) * | 2014-09-23 | 2016-02-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Alternating current electric drive |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006140733A (en) | 2008-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9490738B2 (en) | Sensorless motor drive vector control | |
| US7193387B1 (en) | System and method for motor speed estimation using hybrid model reference adaptive system | |
| JP4685509B2 (en) | AC motor drive control device and drive control method | |
| US20060066275A1 (en) | Method and apparatus to regulate torque provided to loads | |
| Nied et al. | Soft starting of induction motor with torque control | |
| CA3011360C (en) | Systems and method for controlling electrodynamic machines with a variable frequency drive | |
| CN100359798C (en) | Method for controlling doubly-fed machine | |
| CN111030528A (en) | Multi-ring voltage regulation control method for three-stage brushless synchronous motor | |
| EP0196846B1 (en) | Method and apparatus for controlling an electric a.c. motor | |
| RU2380821C2 (en) | Ac electric drive | |
| RU180979U1 (en) | AC ELECTRIC DRIVE | |
| EP3171508A1 (en) | Method for the scalar control of an induction motor, particularly at low speed operation, and scalar control system for an induction motor | |
| CN111313764A (en) | Negative slope voltage frequency for starting variable frequency independent speed motor and speed control | |
| KR101277924B1 (en) | Inverter generator | |
| RU2389127C2 (en) | Ac electric drive | |
| RU2251204C1 (en) | Ac drive | |
| CN107615641A (en) | The power conversion device of induction machine, secondary time constant measuring method and method for control speed | |
| RU2369002C2 (en) | Device for smooth start of induction motor | |
| EP3396846A1 (en) | Method for controlling medium-voltage inverter and system comprising the same | |
| JP5783500B2 (en) | Electric motor drive | |
| RU2498497C1 (en) | Highly dynamic sensorless asynchronous drive with direct control of torque | |
| JP5549229B2 (en) | Electric motor drive | |
| SU1758821A1 (en) | A c electric drive | |
| RU2660460C1 (en) | Device for frequency control over asynchronous electric drive | |
| Zyuzev et al. | Asynchronous sensorless thyristor electric drive |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100203 |