RU2456742C1 - Способ управления электроприводом переменного тока - Google Patents
Способ управления электроприводом переменного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2456742C1 RU2456742C1 RU2011114789/07A RU2011114789A RU2456742C1 RU 2456742 C1 RU2456742 C1 RU 2456742C1 RU 2011114789/07 A RU2011114789/07 A RU 2011114789/07A RU 2011114789 A RU2011114789 A RU 2011114789A RU 2456742 C1 RU2456742 C1 RU 2456742C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- motor
- current
- inverter
- voltage
- phases
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области электротехники, в частности к системам управления электроприводами переменного тока на базе асинхронных и синхронных двигателей с преобразователями частоты (ПЧ). Техническим результатом является упрощение системы управления электроприводом переменного тока на основе автономного инвертора тока с полностью управляемыми силовыми ключами. В способе управления электроприводом переменного тока при формировании управляющих сигналов тиристоров инвертора используют релейные регуляторы напряжений фаз двигателя, при этом синусоидальные сигналы задания на напряжения фаз двигателя подают на первые входы релейных регуляторов напряжений двигателя соответствующих фаз. На вторые входы релейных регуляторов напряжений двигателя подают измеренные мгновенные значения напряжений двигателя соответствующих фаз, управляющие логические сигналы с выходов релейных регуляторов фазных напряжений двигателя подают на управляющие входы тиристоров соответствующих фаз анодной группы инвертора, а также на входы логических элементов «НЕ» соответствующих фаз, управляющие логические сигналы с выходов логических элементов «НЕ» подают на управляющие входы тиристоров соответствующих фаз катодной группы инвертора. 3 ил.
Description
Способ относится к области электротехники, в частности к системам управления электроприводами переменного тока на базе асинхронных и синхронных двигателей с преобразователями частоты (ПЧ). Техническим результатом является упрощение системы управления электроприводом переменного тока на основе автономного инвертора тока с полностью управляемыми силовыми ключами за счет введения релейных регуляторов напряжений фаз двигателя.
Известен способ управления электроприводом переменного тока путем формирования токов на выходах ПЧ с последовательно соединенными первым выпрямителем, сглаживающим реактором и инвертором, выполненным на полностью управляемых вентилях, при котором регулируют выпрямленный ток на выходе выпрямителя, подключенного зажимами переменного напряжения к источнику (питающей сети), и производят переключение вентилей инвертора, подключенного зажимами переменного напряжения к обмоткам двигателя, с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ) и в соответствии с требуемым распределением фазных токов (пространственным положением изображающего вектора тока). Высокочастотные составляющие выходных токов инвертора замыкаются через трехфазную конденсаторную батарею, подключенную к обмоткам двигателя [1].
Недостатком данного способа является сложность формирования алгоритмов ШИМ-модуляции выходного тока, а также необходимость в применении замкнутой по скорости системы управления.
Наиболее близким к предлагаемому является способ управления электроприводом переменного тока, который осуществляется путем формирования токов на выходах преобразователя частоты, питающего электродвигатель и выполненного с регулируемым выпрямителем и инвертором, на полностью управляемых вентилях, соединенных между собой через сглаживающий реактор, при котором регулируют выпрямленный ток в зависимости от требуемой амплитуды гладких составляющих токов на выходе преобразователя частоты, переключают вентили выпрямителя и инвертора в зависимости от задания для распределения токов в проводах переменного тока и фильтруют высокочастотные составляющие токов на выходе преобразователя частоты, сигналы на переключение ключей инвертора подаются от релейного регулятора тока, на входе которого сравнивают заданное и измеренное значения фазных токов на выходе преобразователя частоты, коммутацию ключей инвертора осуществляют при разности этих значений больше порогового уровня, при частоте гладкой составляющей тока на выходе преобразователя частоты, меньшей 1/3 от частоты питающей сети, в области мгновенных значений фазных токов статора, меньших, чем 
от заданного амплитудного значения, переключая ключи инвертора, формируют гладкую составляющую тока на выходе преобразователя частоты, а в области мгновенных значений фазных токов статора больших, чем 
от заданного амплитудного значения, ключи инвертора в соответствующих фазах оставляют включенными до тех пор, пока мгновенное значение фазного тока на выходе преобразователя частоты не снизится до уровня 
от заданного амплитудного значения, и формируют гладкую составляющую тока на выходе преобразователя частоты путем регулирования момента включения ключей выпрямителя [2].
Данный способ позволяет не использовать в системе управления алгоритмы ШИМ-модуляции тока за счет применения релейных регуляторов фазных токов двигателя. Недостатками такого способа является неудовлетворительный гармонический состав кривой напряжения на выходе инвертора, а также необходимость в применении замкнутой по скорости системы управления.
Предложенный способ управления решает задачи улучшения гармонического состава напряжения на выходе инвертора и упрощения системы управления электроприводом переменного тока на базе автономного инвертора тока.
Указанные задачи решаются тем, что в предлагаемом способе управления формируют токи на выходах преобразователя частоты, питающего электродвигатель и выполненного с регулируемым выпрямителем и инвертором на полностью управляемых вентилях, соединенными между собой через сглаживающий реактор, регулируют выпрямленный ток в зависимости от амплитуды тока электродвигателя, переключают вентили инвертора в зависимости от задания для распределения токов в проводах переменного тока и фильтруют высокочастотные составляющие токов на выходе преобразователя частоты, измеряют мгновенные значения фазных напряжений двигателя, измеряют мгновенные значения фазных токов двигателя, измеряют мгновенное значение тока в звене постоянного тока, задают амплитуду и частоту трехфазного переменного напряжения двигателя, вычисляют амплитуду трехфазного тока двигателя, вычисленное значение амплитуды трехфазного тока двигателя подают на вход блока формирования заданного значения выпрямленного тока, значение с выхода блока формирования заданного значения выпрямленного тока подают на первый вход пропорционально-интегрального регулятора тока звена постоянного тока, на второй вход пропорционально-интегрального регулятора тока звена постоянного тока подают измеренное мгновенное значение тока звена постоянного тока, на основе заданной амплитуды и частоты трехфазного переменного напряжения двигателя формируют три синусоидальных сигнала задания на фазные напряжения двигателя, смещенных друг относительно друга на 2π/3, подают синусоидальные сигналы задания на напряжения фаз двигателя на первые входы релейных регуляторов напряжений двигателя соответствующих фаз, на вторые входы релейных регуляторов напряжений двигателя подают измеренные мгновенные значения напряжений двигателя соответствующих фаз, управляющие логические сигналы с выходов релейных регуляторов фазных напряжений двигателя подают на управляющие входы тиристоров соответствующих фаз анодной группы инвертора, а также на входы логических элементов «НЕ» соответствующих фаз, управляющие логические сигналы с выходов логических элементов «НЕ» подают на управляющие входы тиристоров соответствующих фаз катодной группы инвертора.
Данный способ позволяет реализовать детально разработанные и проверенные на практике скалярные законы частотного управления асинхронным двигателем с раздельным заданием амплитуды и частоты напряжения двигателя без необходимости использования замкнутой по скорости системы управления.
На фиг.1 показана схема устройства, реализующего предложенный способ управления асинхронным двигателем, на фиг.2, 3 - временные диаграммы параметров, полученные на математической модели для варианта построения электропривода переменного тока на базе асинхронного двигателя.
Устройство, реализующее предложенный способ, содержит электродвигатель 1, подключенный к выходам ПЧ с выпрямителем 2 и инвертором 3, соединенными между собой через сглаживающий реактор 4. Инвертор выполнен на полностью управляемых вентилях, например на GTO-тиристорах. К выходам инвертора (к проводам переменного тока А, В, С) подключена конденсаторная батарея 5. Управление инвертором осуществляется путем подачи сигналов задания амплитуды и частоты напряжения двигателя на входы блока преобразования 12, выходы блока преобразования 12 подключены к первым входам релейных регуляторов напряжений фаз двигателя 13, вторые входы релейных регуляторов напряжений фаз двигателя 13 подключены к соответствующим выходам датчиков напряжений фаз двигателя 6. Выходы релейных регуляторов напряжений фаз двигателя подключены к управляющим входам тиристоров соответствующих фаз анодной группы инвертора 3, а также к соответствующим входам логических элементов «НЕ» 14. Выходы логических элементов «НЕ» 14 подключены к управляющим входам тиристоров соответствующих фаз катодной группы инвертора 3. Выходы датчиков фазных токов двигателя 7 подключены к входам блока вычисления амплитуды тока двигателя 9. Выход блока вычисления амплитуды тока двигателя 9 подключен к входу блока формирования заданного значения выпрямленного тока 10. Выход блока формирования заданного значения выпрямленного тока 10 подключен к первому входу пропорционально-интегрального регулятора тока звена постоянного тока 11, второй вход пропорционально-интегрального регулятора тока звена постоянного тока 11 подключен к выходу датчика тока звена постоянного тока 8.
Способ управления электроприводом в данном устройстве осуществляется следующим образом. Блок преобразования 12 преобразует сигналы задания на амплитуду U1 и частоту f1 напряжения двигателя в три синусоидальных сигнала задания на фазные напряжения двигателя 
по формуле:
где t - текущее время.
Синусоидальные сигналы задания на фазные напряжения двигателя 
поступают на входы релейных регуляторов 13, которые работают следующим образом. В релейных регуляторах 13 вычисляются разницы между заданными и фактическими значениями мгновенных фазных напряжений двигателя Δu1A, Δu1B, Δu1C по формуле:
где u1A, u1B, u1C - фактические значения мгновенных фазных напряжений двигателя.
Состояние выходов релейных регуляторов 13 QA, QB, QC определяется по следующему алгоритму:
где h - модуль гистерезиса, который принимается равным 5…10% от амплитуды номинального напряжения двигателя.
На основании модуля гистерезиса h определяются граничные значения напряжения -верхнее и нижнее, - в пределах которых должно находиться напряжение соответствующей фазы двигателя в любой момент времени. При нарушении верхней границы автономный инвертор тока формирует отрицательный импульс тока, который разряжает конденсатор соответствующей фазы батареи конденсаторов 5, тем самым понижая напряжение на нем. В случае нарушения нижней границы формируется положительный импульс тока, конденсатор фазы заряжается, повышая напряжение соответствующей фазы двигателя.
Амплитуда тока двигателя I1 вычисляется в блоке 9 по формуле:
где i1A, i1B - мгновенные значения токов фаз А и B двигателя.
Сигнал амплитуды тока двигателя I1 поступает на блок формирования заданного значения выпрямленного тока 10, который ограничивает минимальное значение тока id в звене постоянного тока на уровне 10% от амплитуды номинального тока двигателя. Таким образом, в момент начала работы инвертора значение тока звена постоянного тока id не равно нулю. Это позволяет сформировать требуемое первоначальное значение напряжения на двигателе. В дальнейшем ток звена постоянного тока id поддерживается пропорциональным амплитуде тока двигателя I1 с помощью пропорционально-интегрального регулятора 11.
Предложенный способ управления позволяет упростить систему управления электроприводом на базе автономного инвертора тока за счет введения релейных регуляторов фазных напряжений двигателя. Упрощение заключается в отсутствии необходимости использования алгоритмов ШИМ-модуляции выходных токов инвертора, а также в возможности построения скалярной системы управления электроприводом с раздельным заданием амплитуды и частоты напряжения двигателя.
Литература
1. Патент RU №2074394 C1, кл. G01P 3/46; G01L 5/00, G01R 33/02, H02P 5/402 от 27.04.1994.
2. Патент RU №2362264 C1, кл. H02P 25/02; H02P 27/06; H02P 27/08 от 17.12.2007.
Claims (1)
- Способ управления электроприводом переменного тока на базе автономного инвертора тока путем формирования токов на выходах преобразователя частоты, питающего электродвигатель и выполненного с регулируемым выпрямителем и инвертором на полностью управляемых вентилях, соединенными между собой через сглаживающий реактор, при котором регулируют выпрямленный ток в зависимости от амплитуды тока электродвигателя, переключают вентили инвертора в зависимости от задания для распределения токов в проводах переменного тока и фильтруют высокочастотные составляющие токов на выходе преобразователя частоты, отличающийся тем, что в предлагаемом способе управления электроприводом переменного тока измеряют мгновенные значения фазных напряжений двигателя, измеряют мгновенные значения фазных токов двигателя, измеряют мгновенное значение тока в звене постоянного тока, задают амплитуду и частоту трехфазного переменного напряжения двигателя, вычисляют амплитуду трехфазного тока двигателя, вычисленное значение амплитуды трехфазного тока двигателя подают на вход блока формирования задания выпрямленного тока, значение с выхода блока формирования задания выпрямленного тока подают на первый вход пропорционально-интегрального регулятора тока звена постоянного тока, на второй вход пропорционально-интегрального регулятора тока звена постоянного тока подают измеренное мгновенное значение тока звена постоянного тока, на основе заданной амплитуды и частоты трехфазного переменного напряжения двигателя формируют три синусоидальных сигнала задания на фазные напряжения двигателя, смещенных относительно друг друга на 2π/3, подают синусоидальные сигналы задания на напряжения фаз двигателя на первые входы релейных регуляторов напряжений двигателя соответствующих фаз, на вторые входы релейных регуляторов напряжений двигателя подают измеренные мгновенные значения напряжений двигателя соответствующих фаз, управляющие логические сигналы с выходов релейных регуляторов фазных напряжений двигателя подают на управляющие входы тиристоров соответствующих фаз анодной группы инвертора, а также на входы логических элементов «НЕ» соответствующих фаз, управляющие логические сигналы с выходов логических элементов «НЕ» подают на управляющие входы тиристоров соответствующих фаз катодной группы инвертора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011114789/07A RU2456742C1 (ru) | 2011-04-14 | 2011-04-14 | Способ управления электроприводом переменного тока |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011114789/07A RU2456742C1 (ru) | 2011-04-14 | 2011-04-14 | Способ управления электроприводом переменного тока |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2456742C1 true RU2456742C1 (ru) | 2012-07-20 |
Family
ID=46847609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011114789/07A RU2456742C1 (ru) | 2011-04-14 | 2011-04-14 | Способ управления электроприводом переменного тока |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2456742C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2679831C1 (ru) * | 2018-06-14 | 2019-02-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ управления током асинхронного двигателя при питании от автономного инвертора напряжения |
| RU2724982C1 (ru) * | 2019-12-02 | 2020-06-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" | Способ управления электроприводом переменного тока |
| RU2786694C1 (ru) * | 2022-02-08 | 2022-12-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" | Способ управления асинхронным двигателем с фазным ротором |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1464276A1 (ru) * | 1984-03-26 | 1989-03-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт По Автоматизированному Электроприводу В Промышленности,Сельском Хозяйстве И На Транспорте | Электропривод переменного тока |
| RU2115218C1 (ru) * | 1996-11-11 | 1998-07-10 | Александр Меерович Вейнгер | Способ управления элетроприводом переменного тока |
| EP1494343A2 (en) * | 2003-07-04 | 2005-01-05 | ABB Oy | Frequency converter and drive for electric motor |
| US20070216343A1 (en) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Hamilton Sundstrand Corporation | Electric engine start system with active rectifier |
| US20080061721A1 (en) * | 2006-09-07 | 2008-03-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for safe torque limiting |
| RU2321147C1 (ru) * | 2006-09-26 | 2008-03-27 | Открытое акционерное общество "Рудоавтоматика" | Способ релейного формирования сетевых токов в трехфазном мостовом сетевом инверторе |
| RU2362264C1 (ru) * | 2007-12-17 | 2009-07-20 | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ГОУ ВПО ЛГТУ) | Способ управления электроприводом переменного тока |
-
2011
- 2011-04-14 RU RU2011114789/07A patent/RU2456742C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1464276A1 (ru) * | 1984-03-26 | 1989-03-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт По Автоматизированному Электроприводу В Промышленности,Сельском Хозяйстве И На Транспорте | Электропривод переменного тока |
| RU2115218C1 (ru) * | 1996-11-11 | 1998-07-10 | Александр Меерович Вейнгер | Способ управления элетроприводом переменного тока |
| EP1494343A2 (en) * | 2003-07-04 | 2005-01-05 | ABB Oy | Frequency converter and drive for electric motor |
| US20070216343A1 (en) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Hamilton Sundstrand Corporation | Electric engine start system with active rectifier |
| US20080061721A1 (en) * | 2006-09-07 | 2008-03-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for safe torque limiting |
| RU2321147C1 (ru) * | 2006-09-26 | 2008-03-27 | Открытое акционерное общество "Рудоавтоматика" | Способ релейного формирования сетевых токов в трехфазном мостовом сетевом инверторе |
| RU2362264C1 (ru) * | 2007-12-17 | 2009-07-20 | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ГОУ ВПО ЛГТУ) | Способ управления электроприводом переменного тока |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2679831C1 (ru) * | 2018-06-14 | 2019-02-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ управления током асинхронного двигателя при питании от автономного инвертора напряжения |
| RU2724982C1 (ru) * | 2019-12-02 | 2020-06-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" | Способ управления электроприводом переменного тока |
| RU2786694C1 (ru) * | 2022-02-08 | 2022-12-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" | Способ управления асинхронным двигателем с фазным ротором |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5387859B2 (ja) | マトリクスコンバータの制御装置及びその出力電圧発生方法 | |
| JP5282985B2 (ja) | 電動機駆動装置の制御装置 | |
| KR20160122923A (ko) | 3상 인버터의 옵셋 전압 생성 장치 및 방법 | |
| CN103781654A (zh) | 电动机控制系统 | |
| RU2606643C1 (ru) | Способ управления автономным асинхронным генератором | |
| RU2456742C1 (ru) | Способ управления электроприводом переменного тока | |
| RU2362264C1 (ru) | Способ управления электроприводом переменного тока | |
| RU2464621C1 (ru) | Способ управления четырехквадрантным преобразователем электровоза | |
| JP4878645B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| RU2539347C1 (ru) | Способ управления автономным асинхронным двигателем | |
| RU2447573C1 (ru) | Электропривод переменного тока | |
| RU112554U1 (ru) | Устройство для управления асинхронным электроприводом переменного тока | |
| Salem Mohamed Salem | Design and analysis of five-level T-type power converters for rotating field drives | |
| Kaszewski et al. | State-space current control for four-leg grid-connected PWM rectifiers with active power filtering function | |
| CN102013869A (zh) | 一种交流异步电机电流控制装置及电流控制方法 | |
| RU166655U1 (ru) | Устройство для управления электроприводом переменного тока | |
| EP1511168A2 (en) | Pulse-width modulation method for a frequency converter | |
| RU2724982C1 (ru) | Способ управления электроприводом переменного тока | |
| Rezkallah et al. | Implementation of two-level control coordinate for seamless transfer in standalone microgrid | |
| Meenakshi et al. | Design of LCL Filter in Front End Converters Suitable for Grid Connected Wind Electric Generators | |
| CN109463032B (zh) | 变流器系统和用于运行变流器系统的方法 | |
| JP4870822B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| Ali | Mathematical Driving Model of Three Phase, Two Level Inverter by (Method of Interconnected Subsystem) | |
| RU166814U1 (ru) | Высоковольтный преобразователь частоты | |
| Dębowski et al. | Mixed-loop control of an asynchronous traction drive based on electromagnetic state stimulator concept |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130415 |