RU2398349C1 - Method for phase control of induction motor - Google Patents

Method for phase control of induction motor Download PDF

Info

Publication number
RU2398349C1
RU2398349C1 RU2009133127/09A RU2009133127A RU2398349C1 RU 2398349 C1 RU2398349 C1 RU 2398349C1 RU 2009133127/09 A RU2009133127/09 A RU 2009133127/09A RU 2009133127 A RU2009133127 A RU 2009133127A RU 2398349 C1 RU2398349 C1 RU 2398349C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
induction motor
frequency
phase
rotation
Prior art date
Application number
RU2009133127/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Борисович Изосимов (RU)
Дмитрий Борисович Изосимов
Лев Николаевич Макаров (RU)
Лев Николаевич Макаров
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Русэлпром-Электропривод"
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 "Русэлпром-Электропривод" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Русэлпром-Электропривод"
Priority to RU2009133127/09A priority Critical patent/RU2398349C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2398349C1 publication Critical patent/RU2398349C1/en

Links

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: in method for phase control of induction motor with short-circuited rotor supplied from power converter at each moment of time frequency of rotor rotation f3 is measured or determined, rotor rotation frequency fz is specified, as well as electromagnet torque Mz value of induction motor stator windings voltage amplitude is determined, required for provision of specified electromagnet torque Mz at current value of rotor rotation frequency f3, additionally angle of rotor rotation is measured, electric angle corresponding to angle of rotor rotation is identified at the interval of 0÷2π, sliding frequency is specified as identical in sign with specified electromagnet torque Mz, sliding phase value is identified, integrating frequency of sliding at the interval 0÷2π, value of induction motor stator windings supply voltage phase is determined as sum of sliding phase value and value of measured electric angle of rotor rotation, above specified amplitude and phase of induction motor stator windings supply voltage are generated with the help of power converter.
EFFECT: expanded range of stable operation of simple-to-implement systems up to zero frequencies of rotation, increased accuracy of control and preservation of motor overload capacity in the whole range of rotation frequencies, increased efficiency of drive.
4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором, в том числе тяговыми, конкретно к системам регулируемого привода, в которых асинхронный двигатель питается от источника регулируемого напряжения, например автономного инвертора напряжения, матричного преобразователя, циклоконвертора и т.п. Такие источники позволяют реализовать любое желаемое напряжение и частоту питания двигателя с точностью до высокочастотной модуляционной составляющей.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to control squirrel-cage induction motors, including traction, specifically to variable-speed drive systems in which the induction motor is powered by an adjustable voltage source, for example, an autonomous voltage inverter, a matrix converter, a cycloconverter, etc. P. Such sources make it possible to realize any desired voltage and frequency of the motor power supply up to a high-frequency modulation component.

Известны способы частотного управления асинхронными двигателями, в которых частота, или амплитуда и частота напряжения питания двигателя изменяются согласованно или раздельно, так, чтобы обеспечить требуемую частоту вращения ротора. Системы, реализующие способы частотного управления, просты в реализации и широко применяются в различных отраслях промышленности. Такие системы являются разомкнутыми (например, системы u/f=Const) или замкнутыми по частоте вращения, току двигателя, электромагнитному моменту и т.д. (см. книгу Г.Г.Соколовского: Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. Учебник для ВУЗов. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 272 стр., стр.137-145). Недостатками существующих разомкнутых систем являются ограниченный диапазон частоты вращения и невысокая точность регулирования частоты вращения ротора, зависимость частоты вращения ротора от нагрузки, невысокая перегрузочная способность. Недостатками существующих замкнутых систем частотного регулирования является невысокое быстродействие и склонность к возникновению колебаний (неустойчивости), особенно в нижней части диапазона регулирования частоты вращения. Такие системы зачастую не обеспечивают требуемого качества процессов регулирования в современных промышленных устройствах.Known methods of frequency control of induction motors, in which the frequency, or amplitude and frequency of the voltage of the motor are changed in concert or separately, so as to provide the desired rotor speed. Systems that implement frequency control methods are simple to implement and are widely used in various industries. Such systems are open (for example, u / f = Const systems) or closed by speed, motor current, electromagnetic torque, etc. (see the book by G. G. Sokolovsky: AC electric drives with frequency regulation. A textbook for universities. - M.: Publishing Center "Academy", 2006. - 272 pages, pp. 137-145). The disadvantages of existing open systems are the limited speed range and the low accuracy of the rotor speed control, the dependence of the rotor speed on the load, low overload capacity. The disadvantages of existing closed systems of frequency regulation is the low speed and a tendency to occur oscillations (instability), especially in the lower part of the speed range. Such systems often do not provide the required quality of regulatory processes in modern industrial devices.

Известны способы векторного управления асинхронными двигателями, в которых регулирование механического движения (электромагнитного момента) и электромагнитной составляющей (магнитного потока) осуществляется раздельно, с помощью регулирования активной и намагничивающей компонент вектора тока, за счет соответствующего формирования напряжения питания (см. книгу В.В.Рудакова: Асинхронные электроприводы с векторным управлением. - Л.: Энергоатомиздат, 1987. - 134 стр., стр.79-80). Способы векторного управления позволяют получить предельное быстродействие и высокую точность регулирования, они хорошо зарекомендовали себя, например, в станкостроении; однако для реализации систем векторного управления необходима информация о направлении и величине магнитного поля в двигателе, для чего, как правило, используются модели электромагнитных процессов. Для удовлетворительной работы таких моделей требуется, во-первых, достоверная информация о параметрах двигателя, и, во-вторых, параметры двигателя не должны непредсказуемым образом изменяться в процессе работы. Поэтому в системах векторного управления обычно используются режимы работы двигателя с постоянным полем, при которых параметры модели поля изменяются незначительно; при изменении величины магнитного поля в двигателе, что характерно, например, для тягового двигателя, существующие модели без принятия специальных мер не работоспособны.Known methods of vector control of induction motors, in which the regulation of mechanical motion (electromagnetic moment) and the electromagnetic component (magnetic flux) is carried out separately, by controlling the active and magnetizing components of the current vector, due to the corresponding formation of the supply voltage (see book V.V. Rudakova: Asynchronous electric drives with vector control. - L.: Energoatomizdat, 1987. - 134 p., P. 79-80). Vector control methods allow you to get the ultimate speed and high accuracy control, they have proven themselves, for example, in machine tools; however, for the implementation of vector control systems, information is needed on the direction and magnitude of the magnetic field in the engine, for which, as a rule, models of electromagnetic processes are used. For the satisfactory operation of such models, firstly, reliable information about the engine parameters is required, and secondly, the engine parameters should not change in an unpredictable way during operation. Therefore, in vector control systems, the engine operating conditions with a constant field are usually used, in which the parameters of the field model vary slightly; when the magnitude of the magnetic field in the engine changes, which is typical, for example, for a traction engine, existing models are not operable without special measures.

Наиболее близким к изобретению является способ управления асинхронным двигателем, заключающийся в том, что измеряют частоту вращения ротора асинхронного двигателя f3, вводят в регулятор напряжения разность между заданной и текущей частотами вращения ротора асинхронного двигателя, определяют частоту напряжения суммированием частоты вращения ротора асинхронного двигателя и оптимальной частотой скольжения; оптимальное скольжение определяют по формуле

Figure 00000001
, а величину напряжения асинхронного двигателя - по формуле
Figure 00000002
, изменяют частоту и величину напряжения на асинхронном двигателе в соответствии с требуемыми значениями, где Mz - требуемый момент асинхронного двигателя; MN - номинальный момент двигателя; f1N - номинальная синхронная частота вращения двигателя; f2N - номинальная частота вращения двигателя (описание к патенту Российской Федерации на изобретение № 2294050 С2, опубл. 20.02.2007).Closest to the invention is a method of controlling an induction motor, which consists in measuring the rotational speed of the rotor of the induction motor f 3 , introducing into the voltage regulator the difference between the set and the current rotational speeds of the rotor of the induction motor, determining the frequency of the voltage by summing the rotational speed of the rotor of the induction motor and the optimum slip frequency; optimal glide is determined by the formula
Figure 00000001
, and the magnitude of the voltage of the induction motor is according to the formula
Figure 00000002
, change the frequency and magnitude of the voltage on the induction motor in accordance with the required values, where M z is the required moment of the induction motor; M N - rated engine torque; f 1N - nominal synchronous engine speed; f 2N is the nominal engine speed (description of the patent of the Russian Federation for invention No. 2294050 C2, publ. 02.20.2007).

Использование известного способа позволяет регулировать скорость вращения ротора двигателя в более широком диапазоне с коэффициентом мощности и перегрузочной способностью, близкими к номинальным значениям.Using the known method allows you to adjust the rotational speed of the rotor of the engine in a wider range with power factor and overload capacity, close to the nominal values.

Недостатком известного способа является то, что вследствие неизбежных погрешностей в измерении частоты вращения ротора, которые, как правило, сопоставимы с величиной оптимальной частоты скольжения, частота напряжения питания двигателя, и, следовательно, электромагнитный момент устанавливаются с определенной ошибкой, которая, при относительно малой частоте скольжения, может даже приводить к противоположному знаку реализуемого электромагнитного момента. Увеличение частоты скольжения по сравнению с оптимальной позволяет сохранить работоспособность привода с частотным управлением, однако приводит к снижению КПД привода, что недопустимо в приводах, в которых КПД является основным критерием качества работы привода, в частности в тяговом приводе.The disadvantage of this method is that due to unavoidable errors in the measurement of rotor speed, which, as a rule, are comparable with the magnitude of the optimal slip frequency, the frequency of the motor voltage, and, therefore, the electromagnetic moment are set with a certain error, which, at a relatively low frequency slip, can even lead to the opposite sign of the realized electromagnetic moment. An increase in the sliding frequency compared to the optimum one allows maintaining the operability of the drive with frequency control, however, it reduces the drive efficiency, which is unacceptable in drives in which the efficiency is the main criterion for the quality of the drive, in particular in a traction drive.

Техническим результатом, который обеспечивается изобретением, является расширение диапазона устойчивой работы простых в реализации систем вплоть до нулевых частот вращения, повышение точности регулирования и сохранение перегрузочной способности двигателя во всем диапазоне частот вращения, повышение КПД привода.The technical result provided by the invention is to expand the range of stable operation of easy-to-implement systems up to zero speeds, increase the accuracy of regulation and preserve the overload capacity of the engine in the entire range of speeds, increase the drive efficiency.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в способе управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором, питаемым от силового преобразователя, заключающемся в том, что в каждый момент времени измеряют или определяют частоту вращения ротора f3, задают частоту вращения ротора fz, а также электромагнитный момент Mz, определяют величину амплитуды напряжения питания обмоток статора асинхронного двигателя, требуемую для обеспечения заданного электромагнитного момента Mz при текущем значении частоты вращения ротора f3, дополнительно измеряют угол поворота ротора, определяют соответствующий углу поворота ротора электрический угол на интервале 0÷2π, задают частоту скольжения, одинаковую по знаку с заданным электромагнитным моментом Mz, определяют величину фазы скольжения, интегрируя частоту скольжения на интервале 0÷2π, определяют величину фазы напряжения питания обмоток статора асинхронного двигателя как сумму величины фазы скольжения и величины измеренного электрического угла поворота ротора, формируют с помощью силового преобразователя определенные выше амплитуду и фазу напряжения питания обмоток статора асинхронного двигателя.The specified technical result is ensured by the fact that in the method of controlling an squirrel-cage induction motor powered by a power converter, which means that at each moment of time the rotor speed f 3 is measured or determined, the rotor speed f z is set , as well as the electromagnetic moment M z , determine the magnitude of the amplitude of the supply voltage of the stator windings of the induction motor required to provide a given electromagnetic moment M z at the current value of the rotor speed f 3 , additionally measure the angle of rotation of the rotor, determine the electric angle corresponding to the angle of rotation of the rotor in the range 0 ÷ 2π, set the slip frequency, identical in sign with the given electromagnetic moment M z , determine the magnitude of the slip phase by integrating the slip frequency in the range 0 ÷ 2π, determine the magnitude of the phase of the supply voltage of the stator windings of the induction motor as the sum of the magnitude of the slip phase and the magnitude of the measured electric angle of rotation of the rotor, form using a power converter lennye higher amplitude and voltage phase induction motor stator windings.

Сигнал, соответствующий заданному электромагнитному моменту Mz, может быть получен на выходе ПИ-регулятора, на разностные входы которого подают сигналы, соответствующие заданной fz и измеренной f3 частоте вращения ротора.A signal corresponding to a given electromagnetic moment M z can be obtained at the output of the PI controller, the difference inputs of which supply signals corresponding to a given f z and measured f 3 rotor speed.

Фаза напряжения питания двигателя ϕ определяется как сумма измеряемого датчиком угла поворота ротора и угла скольжения:The phase of the motor supply voltage ϕ is determined as the sum of the angle of rotation of the rotor measured by the sensor and the sliding angle:

ϕ=ϕ3s ϕ = ϕ 3 + ϕ s

Амплитуда U напряжения питания обмоток статора асинхронного двигателя может быть определена по формулеThe amplitude U of the supply voltage of the stator windings of an induction motor can be determined by the formula

Figure 00000003
Figure 00000003

где U - амплитуда напряжения, В; Ls, Lr,Lh - индуктивности обмотки статора, обмотки ротора и взаимоиндуктивность обмоток статора и ротора соответственно, Гн; Rs, Rr - активные сопротивления обмоток статора и ротора соответственно, Ом; f3 - частота вращения, сек-1, fs - частота скольжения, сек-1 (амплитуда напряжения приведена в переменных обобщенной электрической машины; фазные напряжения реального двигателя f1… fn в данный момент времени равны проекциям обобщенного вектора напряжения на направляющие орты фаз).where U is the voltage amplitude, V; L s , L r , L h - inductance of the stator windings, rotor windings and the mutual inductance of the stator windings and rotor, respectively, GN; R s , R r are the active resistances of the stator and rotor windings, respectively, Ohm; f 3 is the rotation frequency, sec -1 , f s is the sliding frequency, sec -1 (the voltage amplitude is given in the variables of the generalized electric machine; the phase voltages of the real motor f 1 ... f n at the given moment are equal to the projections of the generalized voltage vector onto the directing unit vectors phases).

Частота скольжения может быть определена по формуле fS=Rr/Lr, где Rr и Lr - активное сопротивление и индуктивность обмотки ротора соответственно, или по формуле fS=Mz(f1H-f2H)/МH, где МH - номинальный электромагнитный момент асинхронного двигателя, Нм; f1H - номинальная синхронная частота вращения асинхронного двигателя, сек-1; f2H - номинальная частота вращения асинхронного двигателя, сек-1.The slip frequency can be determined by the formula f S = R r / L r , where R r and L r are the resistance and inductance of the rotor winding, respectively, or by the formula f S = M z (f 1H -f 2H ) / M H , where M H is the nominal electromagnetic moment of the induction motor, Nm; f 1H - nominal synchronous speed of the induction motor, sec -1 ; f 2H - rated speed of the induction motor, sec -1 .

Согласно изобретению управление двигателем осуществляется не частотой и амплитудой напряжения питания двигателя, как в прототипе, а его фазой и амплитудой одновременно.According to the invention, the engine is controlled not by the frequency and amplitude of the voltage of the motor, as in the prototype, but by its phase and amplitude at the same time.

Отличием фазового регулирования от существующих систем частотного регулирования является то, что фазовый угол напряжения питания определяется как сумма измеряемого датчиком угла поворота ротора ϕ3 и угла скольжения ϕs. Это означает, что в системе управления используется обратная связь по фазовому углу поворота ротора (фазовый угол питающего напряжения формируется как сумма фазового угла поворота ротора и фазового угла скольжения).The difference between phase control and existing frequency control systems is that the phase angle of the supply voltage is determined as the sum of the rotor angle ϕ 3 measured by the sensor and the sliding angle ϕ s . This means that the control system uses feedback on the phase angle of rotation of the rotor (the phase angle of the supply voltage is formed as the sum of the phase angle of rotation of the rotor and phase slip angle).

Способ фазового управления асинхронным двигателем поясняется на примере работы устройства фазового управления асинхронным двигателем, изображенного на чертеже.The method of phase control of an induction motor is illustrated by the example of the operation of the phase control device of the asynchronous motor shown in the drawing.

Устройство фазового управления асинхронным двигателем состоит из силового преобразователя 1, датчика 2 угла поворота ϕ3 и частоты вращения f3 ротора, задатчика частоты скольжения 3, интегратора 4, сумматора 5, регулятора частоты вращения 6, функционального преобразователя 7, блока модуляции 8 сигналов управления силовым преобразователем 1, питающим асинхронный двигатель 9 с короткозамкнутым ротором.The phase control device of an induction motor consists of a power converter 1, a rotation angle sensor ϕ 3 and a rotational speed f 3 of the rotor, a slip frequency adjuster 3, an integrator 4, an adder 5, a speed controller 6, a functional converter 7, a modulation unit 8 of power control signals a converter 1 supplying an squirrel-cage induction motor 9.

Разностные входы регулятора частоты вращения 6 (выполненного, например, в виде ПИ-регулятора) подключены к выходу f3 датчика 2 угла поворота ϕ3 и частоты вращения f3 ротора и задатчику частоты вращения f2z ротора.The differential inputs of the speed controller 6 (made, for example, in the form of a PI controller) are connected to the output f 3 of the sensor 2 of the rotation angle ϕ 3 and the rotational speed f 3 of the rotor and the speed controller f 2z of the rotor.

В качестве датчика 2 угла поворота ϕ3 и частоты вращения f3 ротора может использоваться кодовый, аналоговый или импульсный датчики углового положения или перемещения (энкодер); отсутствие абсолютного измерения углового положения ротора не принципиально, поскольку начальное значение углового положения не имеет значения для формирования требуемого электромагнитного момента асинхронного двигателя.As the sensor 2 of the rotation angle ϕ 3 and the rotational speed f 3 of the rotor can be used code, analog or pulse sensors of the angular position or displacement (encoder); the absence of an absolute measurement of the angular position of the rotor is not important, since the initial value of the angular position does not matter for the formation of the required electromagnetic moment of the induction motor.

Выход регулятора частоты вращения 6 соединен со входом функционального преобразователя 7, выход которого подключен ко входу задания амплитуды напряжения питания обмоток статора асинхронного двигателя блока модуляции 8.The output of the speed controller 6 is connected to the input of the functional converter 7, the output of which is connected to the input of the amplitude of the supply voltage of the stator windings of the asynchronous motor of the modulation unit 8.

Выход задатчика частоты скольжения 3 через интегратор 4 подключен к одному из входов сумматора 5, другой вход которого присоединен к выходу ϕ3 датчика 2 угла поворота ϕ3 и частоты вращения f3 ротора, выход ко входу задания фазы напряжения питания обмоток статора асинхронного двигателя блока модуляции 8.The output of the slip frequency adjuster 3 through the integrator 4 is connected to one of the inputs of the adder 5, the other input of which is connected to the output ϕ 3 of the sensor 2 rotation angle ϕ 3 and rotational speed f 3 of the rotor, the output to the input of the phase voltage supply of the stator windings of the asynchronous motor of the modulation unit 8.

Выходы f1…fn блока модуляции 8, равные фазным напряжениям питания двигателя, соединены со входами силового преобразователя 1.The outputs f 1 ... f n of the modulation unit 8, equal to the phase voltage of the motor supply, are connected to the inputs of the power Converter 1.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Задают величину частоты вращения ротора fz, а также величину частоты скольжения fs, одинаковую по знаку с требуемым электромагнитным моментом Mz. Частота скольжения формируется задатчиком частоты скольжения 3, равной fS=Rr/Lr, где Rr и Lr - активное сопротивление и индуктивность обмотки ротора соответственно. Ом и Гн.The value of the rotor speed f z is set , as well as the value of the sliding frequency f s , identical in sign with the required electromagnetic moment M z . The slip frequency is formed by the slip frequency setter 3 equal to f S = R r / L r , where R r and L r are the resistance and inductance of the rotor winding, respectively. Ohm and Mr.

В каждый момент времени датчиком 2 угла поворота ϕ3 и частоты вращения f3 ротора измеряют угол поворота ротора, измеряют или определяют частоту вращения ротора f3, определяют соответствующий углу поворота ротора электрический угол на интервале 0÷2π.At each moment of time, the angle of rotation ϕ 3 and the rotational speed f 3 of the rotor are measured by the sensor 2, the angle of rotation of the rotor is measured, the rotational speed of the rotor f 3 is measured or determined, and the electric angle corresponding to the angle of rotation of the rotor is determined in the interval 0 ÷ 2π.

Частоту скольжения fs интегрируют блоком 4 на интервале 0÷2π, и получают фазовый угол скольжения ϕs Фаза напряжения питания двигателя ϕ определяется как сумма измеряемого датчиком 2 угла поворота ϕ3, и угла скольжения: ϕ=ϕ3s.The slip frequency f s is integrated by block 4 over the interval 0 ÷ 2π, and the phase angle of slip ϕ s is obtained. The phase of the motor supply voltage ϕ is defined as the sum of the rotation angle ϕ 3 measured by the sensor 2 and the slip angle: ϕ = ϕ 3 + ϕ s .

Регулятор частоты вращения 3 (ПИ-регулятор частоты вращения) формирует сигнал заданного электромагнитного момента Mz, по которому функциональный преобразователь 7 формирует требуемое значение амплитуды напряжения питания двигателя U.The speed controller 3 (PI speed controller) generates a signal of a given electromagnetic moment M z , according to which the functional converter 7 generates the desired value of the amplitude of the motor supply voltage U.

Повышение КПД двигателя возможно за счет формирования соответствующего режима его работы, а именно формирования оптимального соотношения между изменениями фазы и амплитуды напряжения питания, позволяющего, при данном (текущем) значении развиваемого момента, минимизировать потери энергии в двигателе. Для этого значение частоты скольжения fs формируется, как известно из теории частотного управления (см. А.А.Булгаков Частотное управление асинхронными двигателями. М. Энергоиздат, 1982 г. 216 стр., стр.51-78), в отличие от прототипа, постоянным по величине и равным оптимальному по потерям в двигателе, fs=fsопт. Значение fsопт определяется теоретически (fsопт=Rr/Lr) или экспериментально.An increase in engine efficiency is possible due to the formation of an appropriate mode of its operation, namely, the formation of an optimal ratio between changes in phase and amplitude of the supply voltage, which allows, at a given (current) value of the developed moment, to minimize energy losses in the engine. For this, the value of the slip frequency f s is formed, as is known from the theory of frequency control (see A.A. Bulgakov Frequency control of asynchronous motors. M. Energoizdat, 1982, 216 pages, p. 51-78), in contrast to the prototype constant in magnitude and equal to the optimal loss in the engine, f s = f sopt . The value of f sopt is determined theoretically (f sopt = R r / L r ) or experimentally.

Возможно формирование значение частоты скольжения fS, как fS=Mz(f1H-f)/МH, где Mz - заданный электромагнитный момент асинхронного двигателя, Нм; МH - номинальный электромагнитный момент асинхронного двигателя, Нм; f1H - номинальная синхронная частота вращения асинхронного двигателя, сек-1; f2H - номинальная частота вращения асинхронного двигателя, сек-1.It is possible to form the value of the slip frequency f S as f S = M z (f 1H -f 2n ) / M H , where M z is the given electromagnetic moment of the induction motor, Nm; M H - rated electromagnetic torque of the induction motor, Nm; f 1H - nominal synchronous speed of the induction motor, sec -1 ; f 2H - rated speed of the induction motor, sec -1 .

Значение амплитуды напряжения формируется таким образом, чтобы реализовать требуемый электромагнитный момент двигателя Mz. Значение амплитуды напряжения U, при текущих значениях момента двигателя Mz, частоты скольжения fs=fsопт и частоты вращения ротора f3 определяется какThe value of the voltage amplitude is formed in such a way as to realize the required electromagnetic moment of the motor M z . The value of the voltage amplitude U, at current values of the motor moment M z , slip frequency f s = f s opt and rotor speed f 3 is defined as

Figure 00000004
Figure 00000004

где:Where:

U - амплитуда напряжения, В;U is the voltage amplitude, V;

Ls, Lr, Lh - индуктивности обмотки статора, обмотки ротора и взаимоиндуктивность обмоток статора и ротора соответственно, Гн;L s , L r , L h - inductance of the stator windings, rotor windings and the mutual inductance of the stator windings and rotor, respectively, GN;

Rs, Rr - активные сопротивления обмоток статора и ротора, соответственно. Ом;R s , R r are the active resistances of the stator and rotor windings, respectively. Ohm;

f3 - частота вращения, сек-1;f 3 - rotation speed, sec -1 ;

fs - частота скольжения, сек-1.f s - slip frequency, sec -1 .

С помощью силового преобразователя 1 формируют определенные выше амплитуду и фазу напряжения питания обмоток статора асинхронного двигателя.Using the power Converter 1 form the above-defined amplitude and phase of the supply voltage of the stator windings of an induction motor.

Использование датчика угла поворота ротора (датчика углового положения) позволяет избежать неизбежных погрешностей в измерении частоты вращения ротора и, следовательно, погрешностей в формировании частоты питания двигателя. Это позволяет реализовать сколь угодно малые значения частоты скольжения, требуемые для формирования режима работы двигателя.The use of the rotor angle sensor (angular position sensor) avoids the inevitable errors in measuring the rotor speed and, therefore, errors in the formation of the motor power frequency. This allows you to implement arbitrarily small values of the slip frequency required for the formation of the operating mode of the engine.

Формирование частоты скольжения и амплитуды в терминах параметров схемы замещения фазы асинхронного двигателя, а не в терминах номинальных значений частот вращения, моментов, и скольжений для тягового привода представляется естественным, поскольку само понятие номинального режима для тяговых приводов затруднительно.The formation of the slip frequency and amplitude in terms of the parameters of the equivalent circuit of the phase of the induction motor, and not in terms of the nominal values of rotation frequencies, moments, and slides for the traction drive, seems natural, since the concept of the nominal mode for traction drives is difficult.

Системы фазового регулирования сохраняют простоту систем частотного регулирования, а их относительно невысокое быстродействие во многих случаях не является препятствием, например в тяговом приводе вследствие относительной медленности процессов изменения движения транспортного средства. Системы фазового управления реализуются на цифровых управляющих устройствах, в частности на современных специализированных микропроцессорных контроллерах.Phase control systems retain the simplicity of frequency control systems, and their relatively low speed in many cases is not an obstacle, for example, in a traction drive due to the relative slowness of processes of changing vehicle movement. Phase control systems are implemented on digital control devices, in particular on modern specialized microprocessor controllers.

Claims (4)

1. Способ управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором, питаемым от силового преобразователя, заключающийся в том, что в каждый момент времени измеряют угол поворота ротора, измеряют или определяют частоту вращения ротора f3, определяют соответствующий углу поворота ротора электрический угол на интервале 0÷2π, задают частоту вращения ротора fz, а также одинаковые по знаку электромагнитный момент Mz и частоту скольжения, определяют величину фазы скольжения, интегрируя частоту скольжения на интервале 0÷2π, определяют величину амплитуды напряжения питания обмоток статора асинхронного двигателя, требуемую для обеспечения заданного электромагнитного момента Mz при текущем значении частоты вращения ротора f3 по формуле
Figure 00000005

определяют величину фазы напряжения питания обмоток статора асинхронного двигателя как сумму величины фазы скольжения и величины измеренного электрического угла поворота ротора, формируют с помощью силового преобразователя определенные выше амплитуду и фазу напряжения питания обмоток статора асинхронного двигателя, где
U - амплитуда напряжения, В;
Ls, Lr, Lh - индуктивности обмотки статора, обмотки ротора и взаимоиндуктивность обмоток статора и ротора соответственно, Гн;
Rs, Rr - активные сопротивления обмоток статора и ротора соответственно, Ом;
f3 - частота вращения, с-1;
fs - частота скольжения, с-1.
1. The method of controlling an squirrel-cage induction motor powered by a power converter, which consists in the fact that at each moment of time the angle of rotation of the rotor is measured, the rotor speed f 3 is measured or determined, the electric angle corresponding to the angle of rotation of the rotor is determined in the interval 0 ÷ 2π , rotor set rotational speed f z, and the same sign electromagnetic moment M z and the slip frequency, phase slip value is determined by integrating the slip frequency in the range of 0 ÷ 2π, determined Velich well voltage amplitude of the induction motor stator windings required to provide a predetermined electromagnetic moment M z when the current value of the frequency f 3 of the rotor rotation by the formula
Figure 00000005

determine the magnitude of the phase of the supply voltage of the stator windings of the induction motor as the sum of the magnitude of the slip phase and the measured electric angle of rotation of the rotor, form the amplitude and phase of the voltage of the supply voltage of the stator windings of the induction motor using the power converter, where
U is the voltage amplitude, V;
L s , L r , L h - inductance of the stator windings, rotor windings and the mutual inductance of the stator windings and rotor, respectively, GN;
R s, R r - active resistance of the stator and rotor windings respectively, in ohms;
f 3 - rotation speed, s - 1;
f s - slip frequency, s - 1.
2. Способ управления асинхронным двигателем по п.1, отличающийся тем, что сигнал, соответствующий заданному электромагнитному моменту Mz, получают на выходе ПИ-регулятора, на разностные входы которого подают сигналы, соответствующие заданной fz и измеренной f3 частоте вращения ротора.2. The control method of an induction motor according to claim 1, characterized in that the signal corresponding to a given electromagnetic moment M z is received at the output of the PI controller, the differential inputs of which supply signals corresponding to a given f z and measured f 3 rotor speed. 3. Способ управления асинхронным двигателем по п.1, отличающийся тем, что частоту скольжения определяют по формуле fs=Rr/Lr.3. The method of controlling an induction motor according to claim 1, characterized in that the slip frequency is determined by the formula f s = R r / L r . 4. Способ управления асинхронным двигателем по п.1, отличающийся тем, что заданную частоту скольжения определяют по формуле fs=Mz(f1H-f2H)/MH, где
МН - номинальный электромагнитный момент асинхронного двигателя, Нм;
f1H - номинальная синхронная частота вращения асинхронного двигателя, с-1;
f2H - номинальная частота вращения асинхронного двигателя, с-1.
4. The control method of an induction motor according to claim 1, characterized in that the predetermined slip frequency is determined by the formula f s = M z (f 1H -f 2H ) / M H , where
M N - nominal electromagnetic moment of the induction motor, Nm;
f 1H is the nominal synchronous speed of the induction motor, s -1 ;
f 2H - rated speed of the induction motor, s -1 .
RU2009133127/09A 2009-09-04 2009-09-04 Method for phase control of induction motor RU2398349C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009133127/09A RU2398349C1 (en) 2009-09-04 2009-09-04 Method for phase control of induction motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009133127/09A RU2398349C1 (en) 2009-09-04 2009-09-04 Method for phase control of induction motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2398349C1 true RU2398349C1 (en) 2010-08-27

Family

ID=42798910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009133127/09A RU2398349C1 (en) 2009-09-04 2009-09-04 Method for phase control of induction motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2398349C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2532673C2 (en) * 2013-03-04 2014-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "Русэлпром-Электропривод" Method and device of digital processing of signals from pulse sensor of rotor movement in electric motor-encoder

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2532673C2 (en) * 2013-03-04 2014-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "Русэлпром-Электропривод" Method and device of digital processing of signals from pulse sensor of rotor movement in electric motor-encoder

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6693407B2 (en) Controller and associated system and method for pulse-width-modulation switching noise reduction by voltage control
CN105119538A (en) Driving circuit and method of permanent magnet synchronous motor
CN102201777A (en) Control device and control method of induction motor
CN107026593A (en) Asynchronous machine becomes excitation vector control method
RU2297090C1 (en) Traction vehicle electric power transmission gear
RU2398349C1 (en) Method for phase control of induction motor
KR101224571B1 (en) Method for MICRO-STEPPING CONROL OF PERMANENT MAGNET STEP MOTOR
RU2396696C2 (en) Alternating current drive
RU2320073C1 (en) Device for controlling a double-way feed motor
RU2313895C1 (en) Alternating current motor
RU2402147C1 (en) Method of optimum vector control of asynchronous motor
RU2402865C1 (en) Method for optimal frequency control of asynchronous motor
RU2317632C1 (en) System for vector control of speed of asynchronous electric motor
RU2679831C1 (en) Asynchronous motor current controlling method when powered from the autonomous voltage inverter
RU2557071C2 (en) Method of vector control of three-phase machine rotation speed
RU145562U1 (en) DEVICE FOR CONTROLLING A TWO-PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR IN THE INTERMEDIATE MOTION MODE
RU2254666C1 (en) Alternating-current drive
RU2625720C1 (en) Device for controlling double-fed motor
RU2528612C2 (en) Alternating current electric drive
RU2576330C1 (en) Alternating current electric drive
RU144840U1 (en) DEVICE FOR CONTROLLING A TWO-PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR IN THE INTERMEDIATE MOTION MODE
RU2374752C1 (en) Method for determining electromagnetic time constant of squirrel-cage rotor of asynchronous motor
RU2512873C1 (en) Alternating current electric drive
RU2746795C1 (en) Method of frequency control of an electric drive with a synchronous engine without a rotor position sensor
RU2187194C1 (en) Slip control device for phase-wound motor

Legal Events

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

Effective date: 20110905

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120610

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160905