RU2460190C1 - Method to control and provide robustness of three-phase induction motor of rotary or reciprocal motion - Google Patents
Method to control and provide robustness of three-phase induction motor of rotary or reciprocal motion Download PDFInfo
- Publication number
- RU2460190C1 RU2460190C1 RU2011113290/07A RU2011113290A RU2460190C1 RU 2460190 C1 RU2460190 C1 RU 2460190C1 RU 2011113290/07 A RU2011113290/07 A RU 2011113290/07A RU 2011113290 A RU2011113290 A RU 2011113290A RU 2460190 C1 RU2460190 C1 RU 2460190C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- motor
- currents
- speed
- phases
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в широкорегулирумых трехфазных асинхронных электроприводах с обеспечением свойства живучести в аварийном двухфазном режиме для электроприводов как вращательного, так и поступательного движения.The invention relates to electrical engineering and can be used in widely adjustable three-phase asynchronous electric drives with ensuring the survivability property in an emergency two-phase mode for electric drives of both rotational and translational motion.
Известен способ обеспечения живучести трехфазного асинхронного двигателя для привода эскалатора (заявка JP 3293289, МПК B66B 23/02, опубл. 24.12.1991), в котором осуществляют восстановление работоспособности при неисправности силовой части преобразователя частоты: выпрямитель - инвертор. Живучесть обеспечивают диагностикой с последующим отключением питания двигателя от преобразователя частоты и переключением его напрямую к трехфазной сети переменного тока.There is a method of ensuring the survivability of a three-phase asynchronous motor for driving an escalator (application JP 3293289, IPC B66B 23/02, publ. 24.12.1991), in which performance is restored when the power part of the frequency converter is faulty: a rectifier is an inverter. Survivability is provided by diagnostics, followed by disconnecting the motor power from the frequency converter and switching it directly to a three-phase AC network.
Недостатком этого способа является уменьшение равномерности движения эскалатора при отключении преобразователя частоты вследствие скачкообразного уменьшения или увеличения частоты вращения вала двигателя в зависимости от степени загруженности эскалатора и следствием этого снижение безопасности работы эскалатора и ограниченная применимость данного способа, а также невозможность работы данного электропривода при обрыве фазы двигателя, непосредственно питающей статорную обмотку.The disadvantage of this method is the decrease in the uniformity of movement of the escalator when the frequency converter is switched off due to an abrupt decrease or increase in the frequency of rotation of the motor shaft depending on the degree of load on the escalator and, as a result, the safety of the escalator and the limited applicability of this method, as well as the inability to operate this electric drive when the motor phase is broken directly supplying the stator winding.
Наиболее близким, принятым за прототип, является способ управления и обеспечения живучести трехфазного асинхронного двигателя (патент РФ №2326480, МПК H02H 7/09 (2006.01), H02H 7/12 (2006.01), опубл. 10.06.2008), заключающийся в том, что фазные обмотки статора двигателя запитывают от трехфазного преобразователя частоты, работающего в режиме источника тока, который реализуют регулированием фазных токов, задания на фазные токи двигателя получают с выхода регулятора скорости, на входы которого подают сигнал задания частоты вращения и текущую частоту вращения вала двигателя, получаемую с датчика скорости, одновременно с этим непрерывно проводят анализ фазных токов двигателя на каждом интервале широтно-импульсной модуляции и в случае обнаружения отказа в одной из фаз двигателя корректируют мгновенные значения токов в двух оставшихся фазах двигателя для опережающей фазы вектора тока:The closest adopted for the prototype is a method for controlling and ensuring the survivability of a three-phase asynchronous motor (RF patent No. 2326480, IPC H02H 7/09 (2006.01), H02H 7/12 (2006.01), publ. 10.06.2008), which consists in that the phase windings of the stator of the motor are powered from a three-phase frequency converter operating in the mode of a current source, which is implemented by controlling the phase currents, the tasks for the phase currents of the motor are obtained from the output of the speed controller, the inputs of which supply a speed reference signal and the current shaft speed d of the engine, obtained from the speed sensor, at the same time, they continuously analyze the phase currents of the motor at each pulse-width modulation interval and, if a failure is detected in one of the motor phases, they adjust the instantaneous currents in the two remaining phases of the motor for the leading phase of the current vector:
или для отстающей фазы вектора тока:or for the lagging phase of the current vector:
где Iω - значение амплитуды формируемых фазных токов, A;where I ω is the amplitude value of the generated phase currents, A;
σ - число двоичных разрядов выходного кода цифрового сигнала, полученного в результате интегрирования сигнала с датчика скорости;σ is the number of binary bits of the output code of the digital signal obtained by integrating the signal from the speed sensor;
a, b, c - три бита отказа каждой фазы;a, b, c - three bits of failure of each phase;
α - значение текущего двоичного кода цифрового сигнала, полученного в результате интегрирования сигнала с датчика скорости;α is the value of the current binary code of the digital signal obtained by integrating the signal from the speed sensor;
d - значение бита, вычисляемого по логическому выражению d=a∪b∪c (∪ - логическая операция ИЛИ); если d=1, то это свидетельствует об отказе в одной из фаз двигателя.d is the value of the bit calculated by the logical expression d = a∪b∪c (∪ is the logical OR operation); if d = 1, then this indicates a failure in one of the engine phases.
Недостатком известного способа является сложность процесса управления и повышенная длительность электромагнитных переходных процессов при переключении из трехфазного рабочего в двухфазный аварийный режим, кроме того способ предназначен для вращательного движения и не предусматривает управление линейным асинхронным двигателем поступательного движения.The disadvantage of this method is the complexity of the control process and the increased duration of electromagnetic transients when switching from a three-phase worker to a two-phase emergency mode, in addition, the method is designed for rotational motion and does not provide for the control of a linear asynchronous translational motor.
Задачей заявляемого изобретения является упрощение процесса управления с сокращением длительности электромагнитных переходных процессов при переключении в аварийный двухфазный режим для трехфазного асинхронного двигателя при аварийном отключении одной из фаз и расширение области применения предложенного способа для электроприводов как вращательного, так и поступательного движения.The task of the invention is to simplify the control process by reducing the duration of electromagnetic transients when switching to emergency two-phase mode for a three-phase asynchronous motor during an emergency shutdown of one of the phases and expanding the scope of the proposed method for electric drives of both rotational and translational motion.
Поставленная задача решена тем, что в способе управления и обеспечения живучести трехфазного асинхронного двигателя вращательного или поступательного движения, так же как в прототипе, фазные обмотки статора двигателя запитывают от трехфазного преобразователя частоты, работающего в режиме источника тока, который реализуют регулированием фазных токов, обеспечивающим их пропорциональность сигналам задания на токи, формируемых на выходе регулятора скорости, на вход которого подают сигнал задания скорости вращения ротора двигателя, а на его выходе получают трехфазные системы сигналов задания на фазные токи, проводят анализ фазных токов двигателя на каждом интервале широтно-импульсной модуляции и в случае обнаружения отказа в одной из фаз двигателя корректируют мгновенные значения токов в двух оставшихся фазах асинхронного двигателя.The problem is solved in that in the method of controlling and ensuring the survivability of a three-phase asynchronous rotational or translational motion motor, as in the prototype, the phase windings of the motor stator are fed from a three-phase frequency converter operating in the current source mode, which is implemented by adjusting the phase currents to ensure their proportionality to the reference signals for currents generated at the output of the speed controller, to the input of which the signal sets the speed of rotation of the rotor of the motor, and three-phase signal systems of the reference for phase currents are received at its output, the phase currents of the motor are analyzed at each interval of pulse-width modulation, and if a failure is detected in one of the motor phases, the instantaneous current values in the two remaining phases of the induction motor are corrected.
Согласно заявленному способу на вход регулятора скорости подают сигнал задания скорости или вращательного, или поступательного движения ротора двигателя, определяют скорость или вращательного, или поступательного движения ротора, при проведении анализа фазных токов двигателя в случае обнаружения отказа в одной из фаз двигателя осуществляют поворот вектора тока одной работоспособной фазы на угол π/3, для этого корректируют мгновенные значения токов в двух оставшихся фазах асинхронного двигателя для опережающей фазы вектора тока:According to the claimed method, a speed reference signal of either the rotational or translational motion of the rotor of the motor is supplied to the input of the speed controller, the speed of either the rotational or translational motion of the rotor is determined, when analyzing the phase currents of the motor, if a failure is detected in one of the motor phases, the current vector of the working phase by the angle π / 3, for this, the instantaneous values of the currents in the two remaining phases of the induction motor are corrected for the leading phase of the current vector:
или для отстающей фазы вектора тока:or for the lagging phase of the current vector:
где Iω - значение амплитуды формируемых фазных токов, A;where I ω is the amplitude value of the generated phase currents, A;
a, b, c - значения битов слова состояния электропривода, вырабатываемые блоком диагностики;a, b, c - values of bits of the word status of the drive generated by the diagnostic unit;
α - значение текущего: двоичного кода цифрового сигнала с выхода датчика положения ротора или двоичный код цифрового сигнала, полученного в результате интегрирования сигнала с датчика скорости асинхронного двигателя.α - current value: binary code of the digital signal from the output of the rotor position sensor or binary code of the digital signal obtained by integrating the signal from the speed sensor of an induction motor.
Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью существенных признаков, состоит в том, что в предложенном техническом решении поворот вектора тока в одной из фаз в аварийном двухфазном режиме трехфазного асинхронного двигателя осуществляется на угол π/3 для получения результирующего сдвига векторов тока π/3, тогда как в прототипе поворот вектора тока в одной из фаз в аварийном двухфазном режиме трехфазного асинхронного двигателя осуществляется на угол π для получения результирующего сдвига векторов тока π/3, как следствие, в прототипе происходит изменение порядка чередования векторов МДС в фазах двигателя, что приводит к реверсу двигателя, для устранения этого в алгоритме восстановления работоспособности прототипа выполняется реверсивное формирование синусоид тока. В заявляемом техническом решении не происходит изменения порядка чередования векторов МДС в фазах двигателя, что существенно упрощает алгоритм восстановления работоспособности, сокращается программа и экономится вычислительный ресурс микроконтроллера. Кроме того, сокращение угла поворота вектора тока с π на угол π/3 в 3 раза также приводит к сокращению переходных электромагнитных процессов в двигателе при активизации алгоритма восстановления и уменьшению времени переключения структуры электропривода, времени нахождения электропривода в аварийном состоянии в процессе изменения вращающегося поля статора с эллиптического на круговое - основного показателя, характеризующего качество обеспечения живучести электропривода в процессе ликвидации аварийной ситуации.The technical result provided by the above set of essential features is that in the proposed technical solution, the rotation of the current vector in one of the phases in the emergency two-phase mode of the three-phase induction motor is carried out by an angle π / 3 to obtain the resulting shift of the current vectors π / 3, whereas in the prototype, the rotation of the current vector in one of the phases in the emergency two-phase mode of the three-phase asynchronous motor is carried out by an angle π to obtain the resulting shift of the current vectors π / 3, as a result tion, in the prior art there is a change of the order of interlace MDC vectors in the motor phases, resulting in a reversal of the engine, to eliminate this prototype reconstruction algorithm performed operability reversible formation of sinusoids current. In the claimed technical solution, there is no change in the order of alternation of the MDS vectors in the phases of the engine, which greatly simplifies the recovery algorithm, reduces the program and saves the computing resource of the microcontroller. In addition, the reduction of the angle of rotation of the current vector from π to the angle π / 3 by 3 times also leads to a reduction in transient electromagnetic processes in the motor when the recovery algorithm is activated and the time of switching the structure of the electric drive is reduced, the time the electric drive is in an emergency state in the process of changing the stator rotating field from elliptical to circular - the main indicator characterizing the quality of ensuring the survivability of the electric drive in the process of emergency response.
Таким образом, предложенное решение позволяет обеспечить упрощение процесса управления с сокращением длительности электромагнитных переходных процессов при переключении в аварийный двухфазный режим для трехфазного асинхронного двигателя при аварийном отключении одной из фаз и расширение области применения предложенного способа для электроприводов как вращательного, так и поступательного движения.Thus, the proposed solution allows to simplify the control process with a reduction in the duration of electromagnetic transients when switching to emergency two-phase mode for a three-phase asynchronous motor during an emergency shutdown of one of the phases and expanding the scope of the proposed method for electric drives of both rotational and translational motion.
На фиг.1 представлена функциональная схема микроконтроллерной системы управления трехфазным асинхронным двигателем;Figure 1 presents a functional diagram of a microcontroller control system for a three-phase asynchronous motor;
на фиг.2 представлены пояснения поворота вектора тока одной работоспособной фазы на угол π/3;figure 2 presents an explanation of the rotation of the current vector of one working phase by an angle π / 3;
на фиг.3 представлены временные диаграммы переходных процессов токов статора в фазах A, B, C: IАП, IВП, IСП, и частоты вращения вала двигателя ωП при переключении из рабочего 3-фазного в аварийный 2-фазный режим при восстановлении работоспособности согласно прототипу;figure 3 presents the time diagrams of the transient processes of the stator currents in phases A, B, C: I AP , I VP , I SP , and the motor shaft speed ω P when switching from a working 3-phase to emergency 2-phase mode when restoring operability according to the prototype;
на фиг.4 представлены временные диаграммы переходных процессов токов статора в фазах A, B, C: IA, IB, IC, и частоты вращения вала двигателя ω при переключении из рабочего 3-фазного в аварийный 2-фазный режим при восстановлении работоспособности согласно заявленному способу;figure 4 presents the time diagrams of the transient processes of the stator currents in phases A, B, C: I A , I B , I C , and the motor shaft rotation frequency ω when switching from a working 3-phase to emergency 2-phase mode when operating according to the claimed method;
на фиг.5 представлены временные диаграммы переходных процессов токов статора в фазах A, B, C: IАП, IВП, IСП, IA, IB, IC, и частоты вращения вала двигателя ωП, ω при переключении из рабочего 3-фазного в аварийный 2-фазный режим с совмещением временных диаграмм, представленных на фиг.3 и фиг.4;figure 5 presents the time diagrams of transients of the stator currents in phases A, B, C: I AP , I VP , I SP , I A , I B , I C , and the engine speed ω P , ω when switching from the working 3-phase emergency 2-phase mode with the combination of time diagrams presented in figure 3 and figure 4;
на фиг.6 представлены временные диаграммы переходных процессов токов статора в фазах A, B, C: IA, IB, IC, и скорости движения ротора V асинхронного двигателя поступательного движения при переключении из рабочего 3-фазного в аварийный 2-фазный режим при восстановлении работоспособности согласно заявленному способу.figure 6 presents the time diagrams of the transient processes of the stator currents in phases A, B, C: I A , I B , I C , and the speed of the rotor V of the asynchronous translational motor when switching from working 3-phase to emergency 2-phase mode when restoring performance according to the claimed method.
Предложенный способ осуществлен с помощью схемы микроконтроллерной системы управления трехфазным асинхронным двигателем (фиг.1), содержащей асинхронный двигатель 1 (АД), который через датчики тока 2 (ДТ1), 3 (ДТ2), 4 (ДТ3) подключен к преобразовательным ячейкам 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2) и 7 (ПЯ3) трехфазного преобразователя частоты, к которым подключен блок диагностики 8 (БД), связанный с микроконтроллером 9 (МК). Выходы датчиков тока 2 (ДТ1), 3 (ДТ2), 4 (ДТ3) подключены к микроконтроллеру 9 (МК). На валу асинхронного двигателя 1 (АД) установлен датчик скорости 10 (ДС), выход которого подключен к микроконтроллеру 9 (МК). Микроконтроллер 9 (МК) соединен с задатчиком скорости 11 (ЗС) и с преобразовательным ячейкам 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2) и 7 (ПЯ3) трехфазного преобразователя частоты.The proposed method is implemented using a microcontroller control system for a three-phase asynchronous motor (Fig. 1) containing an asynchronous motor 1 (HELL), which is connected to the converter cells 5 (through the current sensors 2 (ДТ1), 3 (ДТ2), 4 (ДТ3)) ПЯ1), 6 (ПЯ2) and 7 (ПЯ3) of a three-phase frequency converter, to which a diagnostic unit 8 (DB) is connected, connected to microcontroller 9 (MK). The outputs of the current sensors 2 (DT1), 3 (DT2), 4 (DT3) are connected to the microcontroller 9 (MK). On the shaft of the induction motor 1 (HELL) a speed sensor 10 (DS) is installed, the output of which is connected to the microcontroller 9 (MK). The microcontroller 9 (MK) is connected to a speed controller 11 (ZS) and to the converter cells 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2) and 7 (ПЯ3) of a three-phase frequency converter.
В качестве асинхронного двигателя 1 (АД) можно использовать любой трехфазный асинхронный двигатель вращательного или поступательного движения с развязанными фазами, то есть начало и конец каждой статорной обмотки должны быть выведены в коробку выводов, например АДМ63В4У3. В качестве датчиков тока 2 (ДТ1), 3 (ДТ2), 4 (ДТ3) могут быть использованы стандартные датчики с гальванической развязкой, например модули ЛЕМ типа LA 25-NP. Датчик скорости 10 (ДС) может быть любого типа с аналоговым или цифровым выходом, например SG751-SG753 [www.start-vector.com]. В качестве микроконтроллера 9 (МК) может быть выбран одноплатный микроконтроллер типа АТ89С2051 с тактовой частотой 4 МГц. В качестве преобразовательных ячеек 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7(ПЯ3) трехфазного преобразователя частоты использован инвертор, выполненный по мостовой или полумостовой схеме. Задатчик скорости 11 (ЗС) может быть выполнен в виде блока, вырабатывающего аналоговый или цифровой сигнал задания. Использован известный блок диагностики 8 (БД) [Однокопылов Г.И. Датчик состояния преобразовательной ячейки // IV Международная научно-техническая конференция «Микропроцессорные, аналоговые и цифровые системы: проектирование и схемотехника, теория и вопросы применения», Новочеркасск: Изд-во ЮРГТУ, 2004. - 70 с.].As an asynchronous motor 1 (AD), any three-phase asynchronous rotational or translational asynchronous motor with isolated phases can be used, that is, the beginning and end of each stator winding should be displayed in a terminal box, for example, ADM63V4U3. As current sensors 2 (DT1), 3 (DT2), 4 (DT3) standard sensors with galvanic isolation can be used, for example LEM modules of type LA 25-NP. Speed sensor 10 (DS) can be of any type with an analog or digital output, for example SG751-SG753 [www.start-vector.com]. As microcontroller 9 (MK), a single-board microcontroller type AT89C2051 with a clock frequency of 4 MHz can be selected. As converter cells 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3) of a three-phase frequency converter, an inverter made according to a bridge or half-bridge circuit is used. Speed controller 11 (ZS) can be made in the form of a block that generates an analog or digital reference signal. A well-known diagnostic unit 8 (DB) was used [Odnokopylov G.I. Transducer cell state sensor // IV International Scientific and Technical Conference "Microprocessor, analog and digital systems: design and circuitry, theory and application issues", Novocherkassk: Publishing House of SRSTU, 2004. - 70 p.].
Для проверки способа управления и обеспечения живучести трехфазного асинхронного двигателя вращательного или поступательного движения использовали математическую модель [Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005612119 «Программа расчета переходных процессов асинхронного двигателя с электромагнитным тормозным устройством»]. Фазные обмотки статора двигателя 1 (АД) запитывают от трехфазного преобразователя частоты, состоящего из трех преобразовательных ячеек 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3), работающих в режиме источника тока, который реализуют регулированием фазных токов в микроконтроллере 9 (МК), а информацию получают с датчиков тока 2 (ДТ1), 3 (ДТ2), 4 (ДТ3). Регулирование скорости производят в микроконтроллере 9 (МК), при этом скорость или вращательного, или поступательного движения ротора двигателя получают с датчика скорости 10 (ДС). Сигнал задания скорости или вращательного, или поступательного движения ротора двигателя получают с задатчика скорости 11 (ЗС), сигнал которого является входной величиной для электропривода. На каждом интервале широтно-импульсной модуляции проводят анализ состояния преобразовательных ячеек 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3) с помощью блока диагностики 8 (БД), который вырабатывает три бита отказа a, b, c, составляющих слово состояния электропривода, которые поступают в микроконтроллер 9 (МК). В случае обнаружения отказа или в одной из фаз двигателя 1 (АД) или в одной из преобразовательных ячеек 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3) в микроконтроллере 9 (МК) осуществляют поворот вектора тока одной работоспособной фазы на угол π/3 (фиг.2), для этого корректируют мгновенные значения фазных токов асинхронного двигателя 1 (АД) для опережающей фазы вектора тока:To verify the control method and ensure the survivability of a three-phase asynchronous rotational or translational motion motor, a mathematical model was used [Certificate of official registration of the computer program No. 20055612119 "Program for calculating transients of an asynchronous motor with an electromagnetic brake device"]. The phase windings of the stator of motor 1 (AM) are powered from a three-phase frequency converter, consisting of three converter cells 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3) operating in the current source mode, which is realized by regulation of phase currents in microcontroller 9 (MK ), and information is obtained from current sensors 2 (DT1), 3 (DT2), 4 (DT3). Speed control is carried out in the microcontroller 9 (MK), while the speed of either the rotational or translational motion of the rotor of the engine is obtained from the speed sensor 10 (DS). The signal for setting the speed of either the rotational or translational motion of the motor rotor is received from the speed controller 11 (ZS), the signal of which is the input value for the electric drive. On each interval of pulse-width modulation, the state of the converter cells 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3) is analyzed using the diagnostic unit 8 (DB), which generates three failure bits a, b, c that make up the drive status word that enter the microcontroller 9 (MK). In the event of a failure, either in one of the phases of the motor 1 (HELL) or in one of the converter cells 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3) in the microcontroller 9 (MK) rotate the current vector of one working phase by an angle π / 3 (Fig. 2), for this, the instantaneous values of the phase currents of the induction motor 1 (HELL) are adjusted for the leading phase of the current vector:
или для отстающей фазы вектора тока:or for the lagging phase of the current vector:
На временных диаграммах переходных процессов (фиг.3, 4, 5) представлена работа асинхронного двигателя вращательного движения марки MTF 311-6 на номинальной нагрузке с частотой тока статора 25 Гц при переключении из рабочего 3-фазного в аварийный 2-фазный режим работы при отказе в фазе «А» в момент времени t=0,5 с. Из сравнения временных диаграмм фиг.3, 4 видно, что сокращение угла поворота вектора тока с π на угол π/3 (фиг.2) в прототипе (фиг.3) приводит к провалу частоты вращения, тогда как в заявляемом способе провал отсутствует (фиг.4). Кроме того, из сравнения диаграмм прототипа и заявляемого способа на фиг.5 видно, что на интервале времени 0.5…0.593 с при восстановлении работоспособности в заявляемом способе падение частоты вращения на 40…50% медленнее, чем в прототипе. То есть использование предложенного способа по сравнению с прототипом позволяет обеспечить упрощение процесса управления с сокращением длительности электромагнитных переходных процессов при переключении в аварийный двухфазный режим для трехфазного асинхронного двигателя при аварийном отключении одной из фаз. На фиг.6 представлены временные диаграммы переходных процессов асинхронного двигателя поступательного движения мощностью 10 кВт на номинальной нагрузке с частотой тока статора 50 Гц при переключении из рабочего 3-фазного в аварийный 2-фазный режим работы при отказе в фазе «А» в момент времени t=2 с. Восстановление работоспособности асинхронного двигателя поступательного движения в аварийном режиме подтверждает работоспособность заявленного способа.The transient timing diagrams (Figs. 3, 4, 5) show the operation of the MTF 311-6 brand rotary induction motor at rated load with a stator current frequency of 25 Hz when switching from a working 3-phase to emergency 2-phase operation in case of failure in phase "A" at time t = 0.5 s. From a comparison of time diagrams of Fig.3, 4 shows that the reduction of the angle of rotation of the current vector from π to the angle π / 3 (Fig.2) in the prototype (Fig.3) leads to a failure of the rotational speed, while in the present method there is no failure ( figure 4). In addition, from a comparison of the diagrams of the prototype and the proposed method, figure 5 shows that in the time interval of 0.5 ... 0.593 s when restoring efficiency in the inventive method, the drop in speed is 40 ... 50% slower than in the prototype. That is, the use of the proposed method in comparison with the prototype allows to simplify the control process with a reduction in the duration of electromagnetic transients when switching to emergency two-phase mode for a three-phase asynchronous motor during an emergency shutdown of one of the phases. Figure 6 presents the timing diagrams of transients of an asynchronous translational motion engine with a power of 10 kW at a rated load with a stator current frequency of 50 Hz when switching from a working 3-phase to emergency 2-phase operation in case of failure in phase "A" at time t = 2 s. The recovery of the asynchronous translational motor in emergency mode confirms the operability of the claimed method.
Предложенное техническое решение позволяет в случае отказа в одной из фаз асинхронного двигателя обеспечить сохранение направления вращения кругового вращающегося поля и частоты вращения вала для двигателя вращательного движения и сохранение направления бегущего поля и скорости движения ротора для двигателя поступательного движения, а также обеспечить 100% вероятность пуска в заданном направлении с упрощением процесса управления и с сокращением длительности электромагнитных переходных процессов при переключении в аварийный двухфазный режим для трехфазного асинхронного двигателя при аварийном отключении одной из фаз и расширить область применения предложенного способа для электроприводов как вращательного, так и поступательного движения.The proposed technical solution allows, in case of failure in one of the phases of the induction motor, to ensure the preservation of the direction of rotation of the circular rotating field and the shaft speed for the rotary motion motor and to preserve the direction of the traveling field and rotor speed for the translational motion motor, as well as provide a 100% probability of starting a given direction with a simplification of the control process and with a reduction in the duration of electromagnetic transients when switching to emergency two knowledgeable mode for a three-phase induction motor during an emergency shutdown of one of the phases and expand the scope of the proposed method for electric drives of both rotational and translational motion.
Claims (1)
или для отстающей фазы вектора тока:
где Iω - значение амплитуды формируемых фазных токов, A;
a, b, c - значение битов слова состояния электропривода, вырабатываемые блоком диагностики;
α - значение текущего двоичного кода цифрового сигнала с выхода датчика положения ротора или двоичный код цифрового сигнала, полученного в результате интегрирования сигнала с датчика скорости асинхронного двигателя. A method of controlling and ensuring the survivability of a three-phase asynchronous rotational or translational motion motor, namely, that the phase windings of the motor stator are powered by a three-phase frequency converter operating in the current source mode, which is implemented by adjusting the phase currents, which ensures their proportionality to the reference signals generated by the output of the speed controller, to the input of which a signal is given to set the speed of rotation of the rotor of the engine, and three-phase systems we set the phase-current reference signals, analyze the phase currents of the motor at each pulse-width modulation interval and, if a failure is detected in one of the motor phases, correct the instantaneous currents in the two remaining phases of the induction motor, characterized in that a signal is input to the speed controller setting the speed or rotational or translational motion of the rotor of the motor, determine the speed of either rotational or translational motion of the rotor when analyzing the phase currents of the motor in Taking into account the failure detection in one of the motor phases, the current vector of one working phase is rotated by an angle π / 3, for this, the instantaneous currents in the two remaining phases of the induction motor are corrected according to the expressions for the leading phase of the current vector:
or for the lagging phase of the current vector:
where I ω is the amplitude value of the generated phase currents, A;
a, b, c - the value of the bits of the word status of the drive generated by the diagnostic unit;
α is the value of the current binary code of the digital signal from the output of the rotor position sensor or the binary code of the digital signal obtained by integrating the signal from the speed sensor of an induction motor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011113290/07A RU2460190C1 (en) | 2011-04-06 | 2011-04-06 | Method to control and provide robustness of three-phase induction motor of rotary or reciprocal motion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011113290/07A RU2460190C1 (en) | 2011-04-06 | 2011-04-06 | Method to control and provide robustness of three-phase induction motor of rotary or reciprocal motion |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2460190C1 true RU2460190C1 (en) | 2012-08-27 |
Family
ID=46937961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011113290/07A RU2460190C1 (en) | 2011-04-06 | 2011-04-06 | Method to control and provide robustness of three-phase induction motor of rotary or reciprocal motion |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2460190C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2525294C1 (en) * | 2013-02-07 | 2014-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Device to control and ensure durability of double-fed motor |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2270809A (en) * | 1992-09-08 | 1994-03-23 | Mitsubishi Electric Corp | Groung fault detecting method and apparatus for inverter |
| RU2012973C1 (en) * | 1991-03-11 | 1994-05-15 | Белорусская государственная политехническая академия | Device for protection of a c electric motor drive |
| DE4330823A1 (en) * | 1993-09-13 | 1995-03-16 | Bosch Gmbh Robert | Drive device with a safety device for special operation |
| WO2000030243A2 (en) * | 1998-11-12 | 2000-05-25 | Empresa Brasileira De Compressores S.A. - Embraco | A system and a method for protecting an electric motor and its control circuit and an electric motor |
| US6239566B1 (en) * | 1998-05-12 | 2001-05-29 | Mannesmann Sachs Ag | Drive system for a permanently excited electric motor having at least one phase winding |
| RU2326480C1 (en) * | 2007-04-04 | 2008-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Method of control and provision of survivability of three phase induction motor |
-
2011
- 2011-04-06 RU RU2011113290/07A patent/RU2460190C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2012973C1 (en) * | 1991-03-11 | 1994-05-15 | Белорусская государственная политехническая академия | Device for protection of a c electric motor drive |
| GB2270809A (en) * | 1992-09-08 | 1994-03-23 | Mitsubishi Electric Corp | Groung fault detecting method and apparatus for inverter |
| DE4330823A1 (en) * | 1993-09-13 | 1995-03-16 | Bosch Gmbh Robert | Drive device with a safety device for special operation |
| US6239566B1 (en) * | 1998-05-12 | 2001-05-29 | Mannesmann Sachs Ag | Drive system for a permanently excited electric motor having at least one phase winding |
| WO2000030243A2 (en) * | 1998-11-12 | 2000-05-25 | Empresa Brasileira De Compressores S.A. - Embraco | A system and a method for protecting an electric motor and its control circuit and an electric motor |
| RU2326480C1 (en) * | 2007-04-04 | 2008-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Method of control and provision of survivability of three phase induction motor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2525294C1 (en) * | 2013-02-07 | 2014-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Device to control and ensure durability of double-fed motor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104702186B (en) | A kind of composite excitation frequency-changing AC starting-generating system and its control method | |
| CN102055394B (en) | Power converter device | |
| US8624534B2 (en) | Control device for electric motor driving apparatus | |
| CN102624297A (en) | Fault tolerance permanent magnet power generation system and control method thereof | |
| US9543868B2 (en) | Apparatus for controlling rotary electric machine | |
| AU2012208179A1 (en) | Power conversion apparatus | |
| CN102971956A (en) | Power conversion system | |
| JP2014003783A (en) | Power converter controller and multiplex winding-type motor drive unit | |
| CN102754298A (en) | Power supply device and method | |
| JP2012196725A (en) | Power tool | |
| CN102355175B (en) | Brake control method for induction motor | |
| CN104779874A (en) | Direct drag control method for outdoor fan of air conditioner | |
| JP2012029378A (en) | Load controller | |
| JP2007143235A (en) | Drive controller of ac motor | |
| RU2410813C1 (en) | Method to provide for operability of three-phase asynchronous electric drive | |
| RU2460190C1 (en) | Method to control and provide robustness of three-phase induction motor of rotary or reciprocal motion | |
| CN117544063A (en) | Motor control method and back electromotive force zero-crossing detection system | |
| KR100289430B1 (en) | Method and apparatus for speed control of synchronous reluctance motor | |
| CN104993710A (en) | Frequency conversion speed regulation control method of three-phase five-bridge arm power converter | |
| JP2005237172A (en) | Control device for synchronous machine | |
| JP4398440B2 (en) | Wind power generator | |
| RU2326480C1 (en) | Method of control and provision of survivability of three phase induction motor | |
| CN106059446A (en) | Fault-tolerant control method for single-phase open-circuit fault of six-phase permanent-magnet synchronous linear motor | |
| JP2003120504A (en) | Wind power generation device | |
| JP5366634B2 (en) | Electric motor control device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130407 |