RU2455748C1 - Method for control of ac electronic motor and tracking system for its implementation - Google Patents
Method for control of ac electronic motor and tracking system for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2455748C1 RU2455748C1 RU2010151584/07A RU2010151584A RU2455748C1 RU 2455748 C1 RU2455748 C1 RU 2455748C1 RU 2010151584/07 A RU2010151584/07 A RU 2010151584/07A RU 2010151584 A RU2010151584 A RU 2010151584A RU 2455748 C1 RU2455748 C1 RU 2455748C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- synchronous motor
- motor
- sensor
- signal
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к управляемым электрическим двигателям, в частности к классу вентильных двигателей (бесколлекторных двигателей постоянного тока - БДПТ), и может найти применение вместо коллекторного двигателя постоянного тока, например, в следящих системах автоматического управления и регулирования.The invention relates to controlled electric motors, in particular to the class of valve motors (brushless DC motors), and may find application instead of a DC brushless motor, for example, in servo systems of automatic control and regulation.
Известны способы управления вентильным двигателем, основанные на преобразовании угла поворота вала синхронного двигателя в трехфазный электрический сигнал датчика положения ротора двигателя, амплитуда которого пропорциональна сигналу управления, и формировании из него трехфазного напряжения питания двигателя, среднее значение которого изменяется по синусоидальному закону [В.А.Головацкий и др. Устройство управления бесколлекторным двигателем постоянного тока на силовых схемах. В кн. Электронная техника в автоматике. Сборник статей под ред. Ю.И.Конева. Выпуск 4. М., 1973, стр.34-37].Known methods for controlling a valve motor based on the conversion of the angle of rotation of the shaft of a synchronous motor into a three-phase electric signal of the position sensor of the rotor of the motor, the amplitude of which is proportional to the control signal, and the formation of a three-phase voltage of the motor supply from it, the average value of which changes according to a sinusoidal law [V.A. Golovatsky et al. A control device for a brushless DC motor on power circuits. In the book. Electronic technology in automation. Collection of articles, ed. Yu.I. Koneva. Issue 4. M., 1973, pp. 34-37].
Такой способ управления позволяет устранить указанные недостатки, обеспечивая плавное и широкое регулирование скорости вентильного двигателя, малые пульсации момента и высокий кпд. Однако статические и динамические характеристики вентильного двигателя при таком способе управления существенно отличаются от характеристик коллекторного двигателя постоянного тока [В.Н.Крывой и др. Бесконтактные электродвигатели постоянного тока. Информэлектро. М., 1970, стр.5-8], что является недостатком известного способа.This control method allows you to eliminate these disadvantages, providing a smooth and wide control of the speed of the valve motor, small ripple torque and high efficiency. However, the static and dynamic characteristics of a valve motor with this control method are significantly different from the characteristics of a DC collector motor [V.N. Kryvoy et al. Contactless DC motors. Informelectro. M., 1970, pp. 5-8], which is a disadvantage of the known method.
Из известных способов управления вентильным двигателем наиболее близким по технической сущности является способ, который выбран в качестве прототипа для заявляемого способа. Данный способ заключается в том, что при преобразовании угла поворота вала синхронного двигателя в трехфазный электрический сигнал датчика положения ротора синхронного двигателя, амплитуда которого пропорциональна сигналу управления, и формировании из него трехфазного напряжения питания синхронного двигателя, среднее значение которого изменяется по синусоидальному закону, трехфазное напряжение питания синхронного двигателя формируется из знака разности сигнала трехфазного датчика положения ротора синхронного двигателя и сигнала трехфазного датчика тока синхронного двигателя [Патент РФ №2354036. Сухинин Б.В., Сурков В.В., Егоров А.Ю., Домнин А.Н., Сурков А.В. Способ управления вентильным двигателем и следящая система для его осуществления].Of the known methods of controlling a valve motor, the closest in technical essence is the method that is selected as a prototype for the proposed method. This method consists in the fact that when converting the angle of rotation of the shaft of the synchronous motor into a three-phase electric signal of the position sensor of the rotor of the synchronous motor, the amplitude of which is proportional to the control signal, and forming from it a three-phase supply voltage of the synchronous motor, the average value of which changes according to a sinusoidal law, a three-phase voltage synchronous motor power supply is formed from the sign of the difference signal of the three-phase rotor position sensor of the synchronous motor and the signal a three-phase synchronous motor current sensor [RF patent №2354036. Sukhinin B.V., Surkov V.V., Egorov A.Yu., Domnin A.N., Surkov A.V. The method of controlling a valve motor and a tracking system for its implementation].
Такой способ управления позволяет обеспечить плавное и широкое регулирование скорости вентильного двигателя, малые пульсации момента и высокий кпд. Статические и динамические характеристики при таком способе управления полностью аналогичны статическим и динамическим характеристикам коллекторного двигателя постоянного тока. Однако при таком способе управления угол поворота вала вентильного двигателя отрабатывается при таком способе управления не оптимально по точности.This control method allows for smooth and wide control of the speed of the valve motor, small ripple torque and high efficiency. The static and dynamic characteristics of this control method are completely analogous to the static and dynamic characteristics of a DC collector motor. However, with this method of control, the angle of rotation of the shaft of the valve motor is worked out with this method of control is not optimal in accuracy.
Известны схемы вентильных двигателей, содержащие трехфазный синхронный двигатель, подключенный к выходу трехфазного преобразователя, среднее значение выходного напряжения которого изменяется по синусоидальному закону, трехфазный датчик положения ротора синхронного двигателя, обмотка возбуждения которого соединена с выходом модулятора, на вход модулятора подается напряжение управления, выход трехфазного датчика положения ротора синхронного двигателя подключен к входу трехфазного демодулятора, а выход трехфазного демодулятора соединен со входом трехфазного преобразователя [В.А.Головацкий и др. Устройство управления бесколлекторным двигателем постоянного тока на силовых схемах. В кн. Электронная техника в автоматике. Сборник статей под ред. Ю.И.Конева. Выпуск 4. М., 1973, стр.34-37].Known schemes of valve motors containing a three-phase synchronous motor connected to the output of a three-phase converter, the average value of the output voltage of which varies according to a sinusoidal law, a three-phase position sensor of the rotor of a synchronous motor, the field winding of which is connected to the output of the modulator, control voltage is applied to the input of the modulator, the output is three-phase the rotor position sensor of the synchronous motor is connected to the input of a three-phase demodulator, and the output of a three-phase demodulator with of the connections to the input three-phase converter [V.A.Golovatsky et al. Control device brushless DC motor to power circuits. In the book. Electronic technology in automation. Collection of articles, ed. Yu.I. Koneva. Issue 4. M., 1973, pp. 34-37].
Такой вентильный двигатель позволяет устранить указанные недостатки и обеспечить плавное и широкое регулирование скорости, малые пульсации момента и высокий кпд. Однако его статические и динамические характеристики при такой известной схеме существенно отличаются от характеристик коллекторного двигателя постоянного тока [В.Н.Крывой и др. Бесконтактные электродвигатели постоянного тока. Информэлектро. М., 1970, стр.5-8], что является недостатком известного вентильного двигателя.Such a valve motor eliminates these drawbacks and provides smooth and wide speed control, small ripple torque and high efficiency. However, its static and dynamic characteristics with such a well-known circuit are significantly different from the characteristics of a DC collector motor [V.N. Kryvoy et al. Contactless DC motors. Informelectro. M., 1970, pp. 5-8], which is a disadvantage of the known valve motor.
Из известных вентильных двигателей наиболее близким по технической сущности является вентильный двигатель, который выбран в качестве прототипа для заявляемого устройства. Следящая система содержит последовательно соединенные модулятор, трехфазный датчик положения ротора синхронного двигателя, трехфазный демодулятор, трехфазный преобразователь, трехфазный синхронный двигатель, ротор которого механически соединен с валом трехфазного датчика положения ротора синхронного двигателя, так же трехфазное реле, трехфазный датчик тока синхронного двигателя и трехфазный сумматор, суммирующий вход которого соединен с выходом трехфазного демодулятора, а вычитающий вход - с выходом трехфазного датчика тока синхронного двигателя, выход трехфазного сумматора соединен с входом трехфазного реле, выход трехфазного реле соединен с входом трехфазного преобразователя, выход которого соединен с токовым входом трехфазного датчика тока, а токовый выход трехфазного датчика тока соединен с синхронным двигателем [Патент №2354036. Сухинин Б.В., Сурков В.В., Егоров А.Ю., Домнин А.Н., Сурков А.В. Способ управления вентильным двигателем и следящая система для его осуществления].Of the known valve motors, the closest in technical essence is a valve motor, which is selected as a prototype for the inventive device. The tracking system contains a series-connected modulator, a three-phase rotor position sensor of a synchronous motor, a three-phase demodulator, a three-phase converter, a three-phase synchronous motor, the rotor of which is mechanically connected to the shaft of a three-phase rotor position sensor of a synchronous motor, a three-phase relay, a three-phase synchronous motor current sensor and a three-phase adder whose summing input is connected to the output of a three-phase demodulator, and the subtracting input is connected to the output of a three-phase sync current sensor engine, the output of the three-phase adder is connected to the input of the three-phase relay, the output of the three-phase relay is connected to the input of the three-phase converter, the output of which is connected to the current input of the three-phase current sensor, and the current output of the three-phase current sensor is connected to the synchronous motor [Patent No. 2354036. Sukhinin B.V., Surkov V.V., Egorov A.Yu., Domnin A.N., Surkov A.V. The method of controlling a valve motor and a tracking system for its implementation].
Такой вентильный двигатель позволяет обеспечить плавное и широкое регулирование скорости вращения вала, малые пульсации момента и высокий кпд. Статические и динамические характеристики при такой схеме управления полностью аналогичны статическим и динамическим характеристикам коллекторного двигателя постоянного тока. Однако при таком схеме управления угол поворота вала вентильного двигателя отрабатывается при таком способе управления не оптимально по точности.Such a valve motor allows for smooth and wide control of the shaft rotation speed, small torque pulsations and high efficiency. Static and dynamic characteristics with such a control scheme are completely analogous to the static and dynamic characteristics of a DC collector motor. However, with such a control scheme, the angle of rotation of the shaft of the valve motor is practiced with this control method is not optimal in accuracy.
Технической задачей настоящего изобретения является получение характеристик вентильного двигателя, тождественных характеристикам коллекторного двигателя постоянного тока, путем аналитического конструирования оптимального по точности регулятора угла поворота вала вентильного двигателя.An object of the present invention is to obtain the characteristics of a valve motor that are identical to the characteristics of a DC collector motor by analytically designing an optimal accuracy controller for the angle of rotation of the shaft of the valve motor.
Данная задача решается тем, что в известном способе управления вентильным двигателем, основанным на преобразовании угла поворота вала синхронного двигателя в трехфазный электрический сигнал датчика положения ротора двигателя, амплитуда которого пропорциональна сигналу управления, и формировании трехфазного напряжения питания двигателя, среднее значение которого изменяется по синусоидальному закону, трехфазное напряжение питания формируют из знака разности сигнала трехфазного датчика положения ротора синхронного двигателя и сигнала трехфазного датчика тока синхронного двигателя, причем сигнал управления формируют путем вычитания из сигнала задания по углу сигнала обратной связи по скорости и сигнала обратной связи по углу.This problem is solved by the fact that in the known method of controlling a rotary motor based on converting the angle of rotation of the shaft of a synchronous motor into a three-phase electric signal of the position sensor of the rotor of the motor, the amplitude of which is proportional to the control signal, and generating a three-phase voltage of the motor, the average value of which changes according to a sinusoidal law , the three-phase supply voltage is formed from the sign of the difference of the signal of the three-phase rotor position sensor of the synchronous motor and the signal Ala three-phase current sensor of the synchronous motor, and the control signal is formed by subtracting from the reference signal for the angle of the feedback signal for speed and the feedback signal for angle.
Данный способ может быть использован в любой следящей системе с вентильным двигателем вместо коллекторного двигателя постоянного тока.This method can be used in any servo system with a valve motor instead of a DC collector motor.
Для пояснения способа воспользуемся уравнениями Горева-Парка в координатах d, q [A.A.Горев. Переходные процессы синхронной машины. М.: ГЭИ, 1950] для синхронного двигателя при токе возбуждения If=const, дополненные уравнением редуктора:To clarify the method, we use the Gorev-Park equations in the coordinates d, q [AA Gorev. Transients of a synchronous machine. M .: SEI, 1950] for a synchronous motor with an excitation current I f = const, supplemented by the gearbox equation:
где υ - угол поворота ротора синхронного двигателя, ,where υ is the angle of rotation of the rotor of the synchronous motor, ,
ρ=120° - угол сдвига осей фазных обмоток относительно друг друга,ρ = 120 ° - the angle of shift of the axes of the phase windings relative to each other,
R - активное сопротивление обмотки статора двигателя,R is the active resistance of the stator winding of the motor,
L - коэффициент индукции по продольной оси двигателя,L is the induction coefficient along the longitudinal axis of the engine,
λ - коэффициент явнополюсности,λ is the coefficient of explicit polarity,
J - момент инерции вращающихся масс,J is the moment of inertia of the rotating masses,
M - коэффициент взаимоиндукции между обмотками статора и ротора,M is the mutual induction coefficient between the stator and rotor windings,
mэм - электромагнитный момент вращения вала двигателя,m em - electromagnetic torque of the motor shaft,
mн - момент нагрузки на валу двигателя,m n - load moment on the motor shaft,
kp - коэффициент передачи редуктора,k p - gear ratio
φ - угол поворота выходного вала редуктора.φ is the angle of rotation of the output shaft of the gearbox.
Из уравнений (1) следует, что синхронный двигатель представляет собой объект регулирования с двумя управляющими воздействиями: ud и uq. Воспользовавшись теорией аналитического конструирования регуляторов А.А.Красовского [Красовский А.А. Системы автоматического управления полетом и их аналитическое конструирование. - М.: Наука, 1973. - 558 с.] или более простой в использовании, изложенной в [В.В.Сурков, Б.В.Сухинин и др. Аналитическое конструирование оптимальных регуляторов по критериям точности, быстродействию, энергосбережению. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. - 300 с.], запишем оптимальный по точности и одновременно оптимальный по быстродействию закон управления для регулятора тока id и оптимальный по точности закон управления для регулятора угла φ при mн=0 и θ=0:From equations (1) it follows that the synchronous motor is an object of regulation with two control actions: u d and u q . Using the theory of analytical design of regulators A.A. Krasovsky [Krasovsky A.A. Automatic flight control systems and their analytical design. - M .: Nauka, 1973. - 558 pp.] Or simpler to use, described in [VV Surkov, BV Sukhinin et al. Analytical design of optimal controllers according to the criteria of accuracy, speed, energy saving. - Tula: TulSU Publishing House, 2005. - 300 p.], We write the control law optimal for accuracy and at the same time optimal control law for the current controller i d and the control law optimal for accuracy for the angle controller φ for m n = 0 and θ = 0:
где Um - напряжение питания преобразователя,where U m is the supply voltage of the Converter
idзад, ωзад или udзад=k2·k·idзад, uφзад=k2·φзад - заданные значения сигналов управления для регулятора тока id и φ соответственно;i dzad , ω back or u dzad = k 2 · k · i dzad , u φzad = k 2 · φ zad - set values of control signals for the current regulator i d and φ, respectively;
k2 - коэффициент пропорциональности, k2>0, k 2 - coefficient of proportionality, k 2 > 0,
uqзад=uφзад-k2·φ-k2·k3·ω.u q back = u φ back -k 2 · φ-k 2 · k 3 · ω.
Переменные в координатах d, q выражаются через переменные в реальных координатах А, В, С посредством соотношений (2), (3). Например, фиктивным токам id, iq соответствуют реальные фазные токи iA, iB iC.Variables in coordinates d, q are expressed in terms of variables in real coordinates A, B, C by means of relations (2), (3). For example, fictitious currents i d , i q correspond to real phase currents i A , i B i C.
Воспользовавшись соотношениями (2), (3), найдем, что разностям udзaд-k2·k·id и uqзaд-k2·k·iq соответствуют разности uAзад-k2·k·iA, uBзад-k2·k·iB, uCзад-k2·k·iC каждой фазы двигателя и оптимальным управлениям (4), (5) в координатах d, q соответствуют фазные управленияUsing relations (2), (3), we find that differences u d back -k 2 · k · i d and u q back -k 2 · k · i q correspond to the difference u A back -k 2 · k · i A , u B back -k 2 · k · i B , u C back -k 2 · k · i C for each phase of the motor and the optimal controls (4), (5) in coordinates d, q correspond to phase controls
ЗдесьHere
Из формул (6)-(8) следует, что рассматриваемый способ требует трехфазного реле, трехфазного датчика тока двигателя и трехфазного задатчика напряжения (датчика положения ротора), с помощью которого формируется сигнал оптимального по точности управления углом поворота вала вентильного двигателя.From formulas (6) - (8) it follows that the method under consideration requires a three-phase relay, a three-phase motor current sensor and a three-phase voltage switch (rotor position sensor), with the help of which a signal is generated that optimally controls the angle of rotation of the valve motor shaft.
Предлагаемый способ реализуется в следящей системе с вентильным двигателем, содержащей последовательно соединенные модулятор, трехфазный датчик положения ротора синхронного двигателя, трехфазный демодулятор, трехфазный сумматор, трехфазное реле, трехфазный преобразователь, трехфазный датчик тока синхронного двигателя, трехфазный синхронный двигатель, ротор которого механически соединен с валом трехфазного датчика положения ротора синхронного двигателя. Суммирующий вход трехфазного сумматора соединен с выходом трехфазного демодулятора, а вычитающий вход - с выходом трехфазного датчика тока синхронного двигателя, выход трехфазного сумматора соединен с входом трехфазного реле, выход трехфазного реле соединен с входом трехфазного преобразователя, выход которого соединен с токовым входом трехфазного датчика тока синхронного двигателя, а токовый выход трехфазного датчика тока синхронного двигателя соединен с синхронным двигателем. В следящую систему дополнительно введены редуктор с датчиком угла, датчик скорости синхронного двигателя, роторы которых механически соединены с валом синхронного двигателя, и сумматор с одним суммирующим и двумя вычитающими входами. Вход модулятора соединен с выходом сумматора с тремя входами. Первый вычитающий вход этого сумматора соединен с выходом датчика скорости синхронного двигателя, второй вычитающий вход соединен с выходом датчика угла синхронного двигателя, а суммирующий вход является входом управления вентильного двигателя по углу поворота.The proposed method is implemented in a servo motor system containing a modulator, a three-phase synchronous rotor position sensor, a three-phase demodulator, a three-phase adder, a three-phase relay, a three-phase converter, a three-phase synchronous motor current sensor, a three-phase synchronous motor, the rotor of which is mechanically connected to the shaft three-phase rotor position sensor of a synchronous motor. The summing input of the three-phase adder is connected to the output of the three-phase demodulator, and the subtracting input is connected to the output of the three-phase current sensor of the synchronous motor, the output of the three-phase adder is connected to the input of the three-phase relay, the output of the three-phase relay is connected to the input of the three-phase converter, the output of which is connected to the current input of the three-phase synchronous current sensor motor, and the current output of a three-phase current sensor of a synchronous motor is connected to a synchronous motor. A gearbox with an angle sensor, a synchronous motor speed sensor, the rotors of which are mechanically connected to the shaft of the synchronous motor, and an adder with one summing and two subtracting inputs are additionally introduced into the servo system. The modulator input is connected to the output of the adder with three inputs. The first subtracting input of this adder is connected to the output of the synchronous motor speed sensor, the second subtracting input is connected to the output of the angle sensor of the synchronous motor, and the summing input is the control input of the valve motor by the rotation angle.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена структурная схема следящей системы, реализующей способ оптимального по точности управления углом поворота вала вентильного двигателя.The invention is illustrated in the drawing, which presents a structural diagram of a servo system that implements a method of optimal accuracy of control of the angle of rotation of the shaft of the valve motor.
Система содержит последовательно соединенные сумматор 1 с одним суммирующим и двумя вычитающими входами, модулятор 2, выход которого соединен со входом трехфазного датчика положения ротора синхронного двигателя 3, сигнал с которого поступает на трехфазный демодулятор 4, выход трехфазного демодулятора соединен с первым суммирующим входом трехфазного сумматора 5, результирующий сигнал с выхода трехфазного сумматора поступает на трехфазное реле 6, выход реле подключен ко входу трехфазного преобразователя 7, выход трехфазного преобразователя соединен со входом трехфазного датчика тока синхронного двигателя 8, его токовый выход соединен со входом трехфазного синхронного двигателя 9, ротор которого механически соединен с валом трехфазного датчика положения ротора синхронного двигателя 3, с валом датчика скорости синхронного двигателя 10 и через редуктор 11 с валом датчика угла синхронного двигателя 12, второй вычитающий вход трехфазного сумматора 5 соединен с выходом трехфазного датчика тока синхронного двигателя 8, выход датчика скорости синхронного двигателя 10 соединен с первым вычитающим входом сумматора 1, выход датчика угла синхронного двигателя 12 соединен со вторым вычитающим входом сумматора 1.The system contains a series-connected adder 1 with one summing and two subtracting inputs, a modulator 2, the output of which is connected to the input of a three-phase rotor position sensor of the synchronous motor 3, the signal from which is fed to a three-phase demodulator 4, the output of a three-phase demodulator is connected to the first summing input of a three-phase adder 5 , the resulting signal from the output of the three-phase adder is fed to the three-phase relay 6, the relay output is connected to the input of the three-phase converter 7, the output of the three-phase converter For is connected to the input of a three-phase current sensor of a synchronous motor 8, its current output is connected to the input of a three-phase synchronous motor 9, the rotor of which is mechanically connected to the shaft of the three-phase position sensor of the rotor of the synchronous motor 3, with the shaft of the speed sensor of the synchronous motor 10 and through the gearbox 11 with the sensor shaft angle of the synchronous motor 12, the second subtractive input of the three-phase adder 5 is connected to the output of the three-phase current sensor of the synchronous motor 8, the output of the speed sensor of the synchronous motor 10 is connected to rvym subtractor input of the adder 1, the synchronous motor pickoff output 12 connected to the second subtractor input of the adder 1.
Система работает следующим образом. Напряжение задания по углу Uφзад (сигнал управления) подается на суммирующий вход сумматора 1, на первый вычитающий вход сумматора 1 подается напряжение, пропорциональное скорости вращения датчика скорости синхронного двигателя (k2·k3·ω), например тахогенератора 10, на второй вычитающий вход сумматора 1 подается напряжение, пропорциональное углу поворота датчика угла поворота ротора синхронного двигателя 12 (k2·φ). Ротор синхронного двигателя 9 механически соединен с ротором датчика скорости 10 и через редуктор 11 - с ротором датчика угла синхронного двигателя 12. На выходе сумматора 1 появляется напряжение Uвх=Uφзад-k2·φ-k2·k3·ω, которое преобразуется модулятором 2 в напряжение прямоугольной формы повышенной частоты (500-20000 Гц) с амплитудным значением, равным Uвх, и подается на обмотку возбуждения датчика положения ротора синхронного двигателя 3, например сельсина, ротор которого механически соединен с валом датчика скорости синхронного двигателя 10. Сигнал с обмоток синхронизации сельсина подается на трехфазный демодулятор 4, на выходе которого появляется напряжение задания на оптимальный регулятор:The system operates as follows. The voltage of the reference angle U φ back (control signal) is supplied to the summing input of the adder 1, a voltage proportional to the rotation speed of the synchronous motor speed sensor (k 2 · k 3 · ω), for example, a tachogenerator 10, is applied to the second subtracting input of the adder 1 the input of the adder 1 is supplied with a voltage proportional to the angle of rotation of the sensor of rotation of the rotor of the synchronous motor 12 (k 2 · φ). The rotor of the synchronous motor 9 is mechanically connected to the rotor of the speed sensor 10 and, through the gearbox 11, to the rotor of the angle sensor of the synchronous motor 12. At the output of the adder 1, the voltage U in = U φset -k 2 · φ-k 2 · k 3 · ω, which is converted by the modulator 2 into a rectangular voltage of increased frequency (500-20000 Hz) with an amplitude value equal to U input and fed to the excitation winding of the rotor position sensor of the synchronous motor 3, for example, selsyn, whose rotor is mechanically connected to the shaft of the speed sensor of the synchronous motor 10. FROM The ignal from the synchro synchronization windings is fed to a three-phase demodulator 4, at the output of which the voltage of the reference to the optimal controller appears:
где k1 - общий коэффициент преобразования модулятора, датчика положения ротора синхронного двигателя и демодулятора, k1=1;where k 1 is the total conversion coefficient of the modulator, rotor position sensor of the synchronous motor and demodulator, k 1 = 1;
υ - угол поворота ротора синхронного двигателя, ;υ is the angle of rotation of the rotor of the synchronous motor, ;
ω - скорость вращения ротора синхронного двигателя;ω is the rotational speed of the rotor of the synchronous motor;
θ - угол установки датчика положения ротора синхронного двигателя относительно ротора синхронного двигателя.θ is the installation angle of the position sensor of the rotor of the synchronous motor relative to the rotor of the synchronous motor.
Посредством трехфазного сумматора 5 из трехфазного напряжения (10) с выхода демодулятора вычитается трехфазное напряжение, получаемое от трехфазного датчика тока 8, и подается на вход трехфазного реле 6, выходной сигнал которого подается на вход трехфазного преобразователя 7, на выходе трехфазного преобразователя 7 появляется трехфазное напряжение uA, uB, uC, изменяющееся в соответствии с оптимальным законом управления (6)-(9). В качестве трехфазного преобразователя в схеме используется, например, трехфазный мост из шести транзисторов (тиристоров), которые работают в ключевом режиме.Using a three-phase adder 5, the three-phase voltage received from the three-phase current sensor 8 is subtracted from the output of the demodulator from the three-phase voltage (10) and fed to the input of the three-phase relay 6, the output signal of which is supplied to the input of the three-phase converter 7, the three-phase voltage appears at the output of the three-phase converter 7 u A , u B , u C , changing in accordance with the optimal control law (6) - (9). As a three-phase converter, the circuit uses, for example, a three-phase bridge of six transistors (thyristors) that operate in key mode.
Воспользовавшись соотношениями (2), (3), (9), найдем udзад и uqзад регуляторов (4) и (5), соответствующие заданиям (10):Using relations (2), (3), (9), we find u d-back and u q-back of controllers (4) and (5) corresponding to tasks (10):
При этом оптимальные управления (4), (5) примут вид:In this case, the optimal controls (4), (5) take the form:
Из (13) следует, что при установке датчика положения ротора в нулевое положение (θ=0) регулятор тока id стабилизирует ток id на нулевом уровне оптимально по быстродействию и поддерживает его оптимально по точности так, что id=0. При этом уравнения (6)-(8) с учетом (9), (10) при θ=0 приводятся к виду:It follows from (13) that when the rotor position sensor is set to the zero position (θ = 0), the current regulator i d stabilizes the current i d at the zero level optimally in speed and maintains it optimally in accuracy so that i d = 0. Moreover, equations (6) - (8) taking into account (9), (10) at θ = 0 are reduced to the form:
По уравнениям (15) построена структурная схема (см. фиг.1).According to equations (15), a structural diagram is constructed (see Fig. 1).
Уравнения (1) с учетом (13), (14) при θ=0 и k1=1 преобразуются кEquations (1) taking into account (13), (14) with θ = 0 and k 1 = 1 are transformed to
виду:mind:
Полученные уравнения приводят к следующим выводам. Во-первых, дифференциальные уравнения (16) полностью аналогичны дифференциальным уравнениям коллекторного двигателя постоянного тока. Следовательно, и статические и динамические характеристики при управлении вентильным двигателем по предлагаемому способу полностью аналогичны статическим и динамическим характеристикам коллекторного двигателя постоянного тока. Во-вторых, из уравнения (17) следует, что при таком способе управления вентильным двигателем он приобретает дополнительно свойства оптимального по точности отработки угла поворота ротора.The obtained equations lead to the following conclusions. First, differential equations (16) are completely analogous to the differential equations of a DC collector motor. Therefore, the static and dynamic characteristics when controlling a valve motor according to the proposed method are completely similar to the static and dynamic characteristics of a DC collector motor. Secondly, it follows from equation (17) that with this method of controlling a valve motor, it additionally acquires the properties of a rotor turning angle that is optimal in accuracy.
Точность работы современных систем автоматического регулирования обычно ограничивается ошибкой системы. Предлагаемый способ позволяет свести ошибку систем автоматического регулирования к нулю (теоретически). Это повышает эффективность работы систем автоматического регулирования и расширяет их функциональные возможности.The accuracy of modern automatic control systems is usually limited by a system error. The proposed method allows to reduce the error of automatic control systems to zero (theoretically). This increases the efficiency of automatic control systems and expands their functionality.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010151584/07A RU2455748C1 (en) | 2010-12-16 | 2010-12-16 | Method for control of ac electronic motor and tracking system for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010151584/07A RU2455748C1 (en) | 2010-12-16 | 2010-12-16 | Method for control of ac electronic motor and tracking system for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2455748C1 true RU2455748C1 (en) | 2012-07-10 |
Family
ID=46848732
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010151584/07A RU2455748C1 (en) | 2010-12-16 | 2010-12-16 | Method for control of ac electronic motor and tracking system for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2455748C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
RU2649306C1 (en) * | 2017-01-31 | 2018-04-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Method for control of ac electronic motor and tracking system for its implementation |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU97109042A (en) * | 1996-06-06 | 1999-05-27 | Алькатель Альстом Компани Женераль Д'Электрисити | METHOD FOR REGULATING AN N-PHASE ROTATING ELECTRIC MACHINE, THE FOLLOWING SYSTEM FOR IMPLEMENTING THE Mentioned METHOD AND A ROTATING N-PHASE ELECTRIC MACHINE, IS FURNISHED WITH |
EP1429446A1 (en) * | 2001-09-04 | 2004-06-16 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Machine model predicting device of motor control device |
RU2354036C1 (en) * | 2007-12-04 | 2009-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) | Method of controlling ac electronic motor and servomechanism to this end |
US7528565B2 (en) * | 2004-12-22 | 2009-05-05 | Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha | Signal processing device, signal processing method, signal processing program, recording medium storing the program, speed detector and servomechanism |
RU2404504C1 (en) * | 2009-08-17 | 2010-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Method for control of ac electronic motor and tracking system for its realisation |
-
2010
- 2010-12-16 RU RU2010151584/07A patent/RU2455748C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU97109042A (en) * | 1996-06-06 | 1999-05-27 | Алькатель Альстом Компани Женераль Д'Электрисити | METHOD FOR REGULATING AN N-PHASE ROTATING ELECTRIC MACHINE, THE FOLLOWING SYSTEM FOR IMPLEMENTING THE Mentioned METHOD AND A ROTATING N-PHASE ELECTRIC MACHINE, IS FURNISHED WITH |
EP1429446A1 (en) * | 2001-09-04 | 2004-06-16 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Machine model predicting device of motor control device |
US7528565B2 (en) * | 2004-12-22 | 2009-05-05 | Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha | Signal processing device, signal processing method, signal processing program, recording medium storing the program, speed detector and servomechanism |
RU2354036C1 (en) * | 2007-12-04 | 2009-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) | Method of controlling ac electronic motor and servomechanism to this end |
RU2404504C1 (en) * | 2009-08-17 | 2010-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Method for control of ac electronic motor and tracking system for its realisation |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
RU2649306C1 (en) * | 2017-01-31 | 2018-04-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Method for control of ac electronic motor and tracking system for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Rashed et al. | Sensorless indirect-rotor-field-orientation speed control of a permanent-magnet synchronous motor with stator-resistance estimation | |
SU1114358A3 (en) | A.c. electric drive | |
JP6386718B2 (en) | Power converter | |
CN106911280B (en) | Permanent-magnetism linear motor method for controlling position-less sensor based on novel disturbance observer | |
CN101204003A (en) | Power conversion control device, power conversion control method, and power conversion control program | |
KR20150096900A (en) | Apparatus and method of driving a plurality of permanent magnet synchronous motors using single inverter | |
Chou et al. | Robust current and torque controls for PMSM driven satellite reaction wheel | |
CN109952701B (en) | Motor control device and electric power steering control device provided with same | |
CN111564996B (en) | Fault-tolerant operation control method of six-phase permanent magnet synchronous motor without position sensor | |
RU2354036C1 (en) | Method of controlling ac electronic motor and servomechanism to this end | |
Das et al. | Observer-based stator-flux-oriented vector control of cycloconverter-fed synchronous motor drive | |
Smolyaninov et al. | Mathematical model of asynchronous motor with frequency-cascade regulation | |
Kodkin et al. | Performance identification of the asynchronous electric drives by the spectrum of rotor currents | |
RU2404504C1 (en) | Method for control of ac electronic motor and tracking system for its realisation | |
RU2455748C1 (en) | Method for control of ac electronic motor and tracking system for its implementation | |
RU2313895C1 (en) | Alternating current motor | |
RU2649306C1 (en) | Method for control of ac electronic motor and tracking system for its implementation | |
KR100752473B1 (en) | A method of regulating a rotary machine, and power supply circuit for such a machine | |
RU2651812C2 (en) | Method for controlling ac converter-fed motor and a servo system for its implementation | |
Popenda | A concept of control of PMSM angular velocity | |
RU2656354C1 (en) | Method for controlling ac converter-fed motor and a servo system for its implementation | |
JPS61247299A (en) | Operation controlling method for variable speed generator system | |
Wang | Hybrid fuzzy vector control for single phase induction motor | |
Akpinar et al. | Modeling and analysis of closed-loop slip energy recovery induction motor drive using a linearization technique | |
RU2632817C1 (en) | Method to produce high output voltage |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121217 |