RU2398348C1 - Method for control of valve electric drive - Google Patents

Method for control of valve electric drive Download PDF

Info

Publication number
RU2398348C1
RU2398348C1 RU2008147082/09A RU2008147082A RU2398348C1 RU 2398348 C1 RU2398348 C1 RU 2398348C1 RU 2008147082/09 A RU2008147082/09 A RU 2008147082/09A RU 2008147082 A RU2008147082 A RU 2008147082A RU 2398348 C1 RU2398348 C1 RU 2398348C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
braking
frequency
inverter
period
power supply
Prior art date
Application number
RU2008147082/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008147082A (en
Inventor
Николай Николаевич Лаптев (RU)
Николай Николаевич Лаптев
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь"
Николай Николаевич Лаптев
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 Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь", Николай Николаевич Лаптев filed Critical Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь"
Priority to RU2008147082/09A priority Critical patent/RU2398348C1/en
Publication of RU2008147082A publication Critical patent/RU2008147082A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2398348C1 publication Critical patent/RU2398348C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Stopping Of Electric Motors (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

FIELD: electricity. ^ SUBSTANCE: in method for control of electric drive with electric motor (1) at permanent magnets, bridge inverter (2) of AC, capacitance accumulator (4), source of power supply (5) and load (6), in mode of motion and mode of braking, inverter (2) control unit (3) generates signals that vary in compliance with laws of motion or braking with the help of high-frequency modulation. In mode of braking in one half-period of frequency for the time t < T/2, where t - value of braking signal, and T - period of modulation frequency, simultaneously all semiconductor keys of inverter (2) connected to positive terminal of power supply source (5) are opened. In the following half-period of frequency all semiconductor keys connected to negative terminal of power supply source (5) are opened for the same time, while for remaining time all keys are closed. Reduction of losses in braking and improved economic parametres of device are realised without complication of power part, i.e. with optimal weight and size properties. ^ EFFECT: improved weight and mass properties by means of design simplification. ^ 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромашиностроению, и может быть использовано при проектировании транспортных средств, станков либо устройств бытовой техники, например кондиционеров, компрессоров, вентиляторов.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to electrical engineering, and can be used in the design of vehicles, machine tools or devices of household appliances, such as air conditioners, compressors, fans.

Известен способ управления вентильным электроприводом, согласно которому управление ключами инвертора, подключенного к статорным обмоткам электродвигателя, осуществляют по каналу поступательного движения и каналу торможения. В режиме поступательного движения управление реализуют в соответствии с любым выбранным законом (1). Для повышения эффективности устройства и улучшения энергетических характеристик передачу электроэнергии на приводной двигатель осуществляют с понижающим коэффициентом преобразования напряжения, а рекуперацию электроэнергии с приводного двигателя при его торможении - с повышающим коэффициентом преобразования напряжения. Однако принимающая энергию рекуперации батарея не способна за короткое время процесса рекуперации принять соответствующую порцию энергии, а при резком увеличении напряжения может просто выйти из строя, результатом чего является снижение надежности и КПД.A known method of controlling a valve actuator, according to which the keys of the inverter connected to the stator windings of the electric motor are controlled by the translational motion channel and the braking channel. In the translational motion mode, control is implemented in accordance with any selected law (1). To increase the efficiency of the device and improve the energy characteristics, the electric power is transmitted to the drive motor with a decreasing voltage conversion coefficient, and the electricity is recovered from the drive motor when it is braked with the increasing voltage conversion coefficient. However, the battery receiving the recovery energy is not capable of receiving the appropriate portion of energy in a short time of the recovery process, and with a sharp increase in voltage it can simply fail, resulting in a decrease in reliability and efficiency.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ управления электроприводом колес автомобиля (2), согласно которому в режиме торможения напряжение на генераторе увеличивают, что позволяет рекуперировать некоторое количество электроэнергии в накопитель. Однако реализация данного способа управления осуществляется за счет достаточного усложнения конструкции, что ведет к ухудшению масса-габаритных показателей.Closest to the invention, the technical solution is a method for controlling the electric wheel of a car (2), according to which the voltage on the generator is increased in braking mode, which allows you to recover a certain amount of electricity to the drive. However, the implementation of this control method is carried out due to a sufficient complication of the design, which leads to a deterioration of mass-dimensional indicators.

Техническим результатом, которого можно достичь при использовании данного изобретения, является улучшение масса-габаритных показателей путем упрощения конструкции.The technical result that can be achieved using the present invention is to improve the mass-dimensional characteristics by simplifying the design.

Технический результат достигается за счет того, что согласно способу управления вентильным электроприводом, состоящему в том, что в электроприводе, содержащем электродвигатель с ротором на постоянных магнитах, статорные обмотки которого подсоединены к выводам переменного тока мостового инвертора, выводами постоянного тока подключенного к источнику электропитания и емкостному накопителю, в режиме движения и режиме торможения блок управления ключами инвертора формирует сигналы, изменяющиеся в соответствии с законами движения и соответственно торможения с помощью высокочастотной модуляции в функции величины сигнала движения либо торможения, причем в режиме торможения в один полупериод частоты высокочастотной модуляции на время t<Т/2, где t - величина сигнала торможения, одновременно открывают все полупроводниковые ключи инвертора, присоединенные к положительному выводу источника электропитания, а в следующем полупериоде частоты на такое же время открывают все полупроводниковые ключи, присоединенные к отрицательному выводу источника электропитания, при этом на остальное время все ключи закрывают.The technical result is achieved due to the fact that according to the control method of the valve actuator, which consists in the fact that the actuator contains an electric motor with a rotor with permanent magnets, the stator windings of which are connected to the AC terminals of the bridge inverter, the DC terminals connected to the power source and capacitive to the drive, in the driving mode and the braking mode, the inverter key control unit generates signals that change in accordance with the laws of motion and corresponding braking by high-frequency modulation as a function of the magnitude of the signal of movement or braking, and in the braking mode in one half-cycle of the frequency of the high-frequency modulation for a time t <T / 2, where t is the magnitude of the braking signal, simultaneously open all the semiconductor switches of the inverter connected to the positive terminal power supply, and in the next half-cycle of the frequency at the same time open all semiconductor switches connected to the negative output of the power supply, while on cial time all the keys closed.

В проанализированных патентных источниках информации не обнаружено сведений о способе улучшения масса-габаритных показателей за счет данной организации рекуперации энергии в емкостной накопитель, что позволяет сделать вывод о соответствии данного технического решения критериям охраноспособности.In the analyzed patent information sources, no information was found on how to improve the overall dimensions due to the organization of energy recovery in a capacitive storage device, which allows us to conclude that this technical solution meets the eligibility criteria.

На Фиг.1 представлена схема устройства, реализующего данный способ.Figure 1 presents a diagram of a device that implements this method.

На Фиг.2 изображены диаграммы работы переключения ключей инвертора.Figure 2 shows a diagram of the operation of switching the keys of the inverter.

Устройство (Фиг.1) содержит двигатель 1 с ротором на постоянных магнитах, статорные обмотки которого присоединены к выходу переменного тока мостового инвертора 2 на полупроводниковых ключах, шунтированных обратными диодами. Ключи инвертора 2 переключаются с помощью блока управления 3, формирующего на своих выходах сигналы А+, В+, С+, и А-, В-, С-. Формирование управляющих сигналов осуществлено с помощью широтно-импульной модуляции. Выводы постоянного тока инвертора 2 подключены к емкостному накопителю 4, например молекулярному конденсатору, и источнику электропитания 5, выполненному в виде выпрямителя. К выходу электропривода подключена нагрузка 6, представляющая собой, например, колеса транспортного средства.The device (FIG. 1) contains a motor 1 with a permanent magnet rotor, the stator windings of which are connected to the AC output of the bridge inverter 2 on semiconductor switches shunted by reverse diodes. The keys of the inverter 2 are switched using the control unit 3, which generates the signals A + , B + , C + , and A - , B - , C - at their outputs. The formation of control signals is carried out using pulse-width modulation. The DC terminals of the inverter 2 are connected to a capacitive storage 4, for example a molecular capacitor, and a power supply 5, made in the form of a rectifier. A load 6 is connected to the output of the electric drive, which is, for example, the wheels of a vehicle.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При поступлении команды поступательного движения ключи могут переключаться по любому заданному закону, например, путем управления с помощью широтно-импульсной модуляции в функции сигнала движения (ж. «Электронные компоненты» № 11, 2007 г.).Upon receipt of a translational motion command, the keys can be switched according to any given law, for example, by controlling using pulse-width modulation as a function of the motion signal (f. Electronic Components No. 11, 2007).

При снятии сигнала по каналу поступательного движения все полупроводниковые ключи инвертора закрывают, например, подавая запирающий их сигнал.When a signal is removed along the translational motion channel, all inverter semiconductor switches are closed, for example, by supplying a signal locking them.

При поступлении команды «торможение» в один полупериод частоты высокочастотной модуляции (за счет широтно-импульсного модулятора в блоке управления) на время t<Т/2, где t - величина сигнала торможения, Т - период частоты высокочастотной модуляции, открывают все полупроводниковые ключи А+, В+, С+ (Фиг.2), присоединенные к положительному входному выводу источника электропитания 5, а в следующем периоде на то же время - все полупроводниковые ключи А-, В-, С-, присоединенные к отрицательному входному выводу, причем в остальное время все упомянутые ключи закрывают (Фиг.2а).Upon receipt of the “braking” command in one half-period of the high-frequency modulation frequency (due to the pulse-width modulator in the control unit) for a time t <T / 2, where t is the magnitude of the brake signal, T is the period of the high-frequency modulation frequency, open all semiconductor switches A + , B + , C + (Figure 2), connected to the positive input terminal of the power supply 5, and in the next period at the same time - all semiconductor switches A - , B - , C - connected to the negative input terminal, and the rest of the time everything is mentioned e key is closed (Figure 2).

На время длительности сигнала торможения (t) генератор работает в режиме динамического короткого замыкания, при котором энергия накапливается в индуктивности рассеивания его статорных обмоток. При выключении ключей эта энергия передается в емкостной накопитель 4. В следующий полупериод процессы повторяются с той только разницей, что динамическое короткое замыкание обеспечивают открытием ключей, подсоединенных к отрицательному выводу источника питания.For the duration of the duration of the braking signal (t), the generator operates in a dynamic short circuit mode, in which energy is accumulated in the dissipation inductance of its stator windings. When the keys are turned off, this energy is transferred to the capacitive storage 4. In the next half-cycle, the processes are repeated with the only difference that a dynamic short circuit is provided by opening the keys connected to the negative terminal of the power source.

Динамическое короткое замыкание отличается от обычного короткого замыкания тем, что при нем величина токов определяется не только характеристикой генератора, но и временем торможения (t), частотой высокочастотной модуляции и индуктивностями рассеивания обмоток.A dynamic short circuit differs from a conventional short circuit in that with it, the magnitude of the currents is determined not only by the characteristic of the generator, but also by the braking time (t), the frequency of the high-frequency modulation and the inductance of the windings.

При увеличении сигнала торможения увеличивается время t (Фиг.2б), а частота высокочастотной модуляции не изменяется. Это означает, что при тех же параметрах генератора большее количество энергии можно передать в емкостной накопитель, что, в свою очередь, увеличит ток рекуперации и тормозящий момент.With an increase in the brake signal, the time t increases (Fig.2b), and the frequency of high-frequency modulation does not change. This means that with the same generator parameters, more energy can be transferred to the capacitive storage, which, in turn, will increase the recovery current and the braking torque.

По мере заряда конденсатора 4 и снижения оборотов электродвигателя (генератора) мостовой инвертор 2 работает как повышающий импульсный регулятор, следящий за напряжением на емкостном накопителе. Увеличение напряжения на конденсаторе 4 в два раза означает, что он получил 75% накопленной в нем энергии (CU2/2).As the capacitor 4 charges and the motor (generator) revs decrease, the bridge inverter 2 works as a step-up pulse regulator that monitors the voltage on the capacitive storage. Increasing the voltage across the capacitor 4 is twice that it received 75% of the energy accumulated therein (CU 2/2).

Таким образом, данный способ управления позволяет обеспечить высокие экономические показатели (за счет уменьшения потерь при торможении) без усложнения силовой части, т.е. с оптимальными масса-габаритными показателями.Thus, this control method allows you to provide high economic performance (by reducing losses during braking) without complicating the power unit, i.e. with optimal weight and dimensions.

Способ может быть реализован как при трехфазной, так и при двухфазной схеме инвертора.The method can be implemented both with a three-phase and a two-phase inverter circuit.

Высокая энергетическая эффективность устройства, управляемого согласно данному способу, и хорошие масса-габаритные показатели позволяют рекомендовать данное изобретение при проектировании электроприводов транспортных средств, станков либо устройств бытовой техники.The high energy efficiency of the device controlled according to this method, and good mass-dimensional indicators allow us to recommend this invention when designing electric drives of vehicles, machines or devices of household appliances.

Источники информацииInformation sources

1. Ж. «АвтоМир» № 48, 2007 г., с.8.1. J. "AutoWorld" No. 48, 2007, p.8.

2. RU 74530 U1, H02P 1/00, 2008 г.2. RU 74530 U1, H02P 1/00, 2008.

Claims (1)

Способ управления вентильным электроприводом, состоящий в том, что в электроприводе, содержащем электродвигатель с ротором на постоянных магнитах, статорные обмотки которого подсоединены к выводам переменного тока мостового инвертора, выводами постоянного тока подключенного к источнику электропитания и емкостному накопителю, в режиме движения и режиме торможения блок управления ключами инвертора формирует сигналы, изменяющиеся в соответствии с законами движения и соответственно торможения с помощью высокочастотной модуляции в функции величины сигнала движения либо торможения, причем в режиме торможения в один полупериод частоты модуляции на время t<Т/2, где t - величина сигнала торможения, Т - период частоты модуляции, одновременно открывают все полупроводниковые ключи инвертора, присоединенные к положительному выводу источника электропитания, а в следующем полупериоде частоты на такое же время открывают все полупроводниковые ключи, присоединенные к отрицательному выводу источника электропитания, при этом на остальное время все ключи закрывают. A method of controlling a valve actuator, which consists in the fact that in an electric actuator containing an electric motor with a rotor with permanent magnets, the stator windings of which are connected to the alternating current terminals of the bridge inverter, the direct current terminals connected to the power source and capacitive storage, in the driving mode and the braking mode, the unit key control of the inverter generates signals that vary in accordance with the laws of motion and, accordingly, braking using high-frequency modulation in of the magnitude of the signal of movement or braking, and in the braking mode in one half-period of the modulation frequency for a time t <T / 2, where t is the magnitude of the braking signal, T is the period of the modulation frequency, simultaneously open all the semiconductor keys of the inverter connected to the positive terminal of the power supply and in the next half-period of the frequency, all semiconductor switches connected to the negative terminal of the power supply are opened for the same time, while for the rest of the time, all the keys are closed.
RU2008147082/09A 2008-12-01 2008-12-01 Method for control of valve electric drive RU2398348C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008147082/09A RU2398348C1 (en) 2008-12-01 2008-12-01 Method for control of valve electric drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008147082/09A RU2398348C1 (en) 2008-12-01 2008-12-01 Method for control of valve electric drive

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008147082A RU2008147082A (en) 2010-06-10
RU2398348C1 true RU2398348C1 (en) 2010-08-27

Family

ID=42681117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008147082/09A RU2398348C1 (en) 2008-12-01 2008-12-01 Method for control of valve electric drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2398348C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460204C1 (en) * 2011-04-21 2012-08-27 Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь" Autonomous starter-generator power supply system
RU2522675C2 (en) * 2012-08-01 2014-07-20 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (ОАО "ВНИИ "Сигнал") Control over inverter-fed three-phase motor
RU2537957C2 (en) * 2012-09-11 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Electric drive of stand-alone object with ac converter-fed motor
RU2627038C2 (en) * 2012-05-18 2017-08-03 Макита Корпорейшн Braking device for three-phase brushless motor and electric motor-operated tools provided by it
RU2666049C1 (en) * 2014-12-29 2018-09-05 Сименс Акциенгезелльшафт Reliable electrical brake for a synchronous engine

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460204C1 (en) * 2011-04-21 2012-08-27 Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь" Autonomous starter-generator power supply system
RU2627038C2 (en) * 2012-05-18 2017-08-03 Макита Корпорейшн Braking device for three-phase brushless motor and electric motor-operated tools provided by it
RU2522675C2 (en) * 2012-08-01 2014-07-20 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (ОАО "ВНИИ "Сигнал") Control over inverter-fed three-phase motor
RU2537957C2 (en) * 2012-09-11 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Electric drive of stand-alone object with ac converter-fed motor
RU2666049C1 (en) * 2014-12-29 2018-09-05 Сименс Акциенгезелльшафт Reliable electrical brake for a synchronous engine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008147082A (en) 2010-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101387717B1 (en) Battery charger and electric vehicle having the same
US7728562B2 (en) Voltage link control of a DC-AC boost converter system
US20040062059A1 (en) Apparatus and method employing bi-directional converter for charging and/or supplying power
JP6494749B2 (en) Electric drive system and method for driving electric motor of electric vehicle
CN101485076B (en) Method for controlling a deceleration process of a DC motor and controller
US9387769B2 (en) Circuit for charging a battery and for driving a three-phase electrical machine
RU2398348C1 (en) Method for control of valve electric drive
JP5425849B2 (en) Railway vehicle drive control device
US20200295696A1 (en) Rotary electric machine control device
JP2013225998A (en) Rectifier circuit and motor drive device using the same
Hasanah et al. Bidirectional VSI as a regenerative-braking converter for BLDC motor—An analysis on a plug-in electric vehicle application
Deepa et al. A novel switching scheme for regenerative braking and battery charging for BLDC motor drive used in electric vehicle
Tenner et al. Loss minimization of electric drive systems using a Z-source inverter in automotive applications
CN106972802A (en) The method and apparatus of controlled motor drive system DC bus-bar voltage
CN202602592U (en) Hybrid excitation starting/generating integrated motor power converter for vehicle
CN105099332A (en) Electric motor driving device
CN107707158B (en) Frequency converter comprehensive braking system and working method thereof
JP2010252607A (en) Power controller and vehicle-driving system
RU82077U1 (en) ELECTRIC DRIVE
Cheng et al. Research on switched reluctance machine drive topology and control strategies for electric vehicles
WO2008068541A1 (en) Method and control unit for equipment using electrical energy
KR102376932B1 (en) Integrated Power Conversion System for Electric Vehicle
Meng et al. Development of switched reluctance motor drives with power factor correction charging function for electric vehicle application
KR102299110B1 (en) Power converting circuit
KR102008750B1 (en) Vehicle power control device

Legal Events

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

Effective date: 20121202