RU2488216C1 - Controlled electric drive with advanced reliability performance - Google Patents
Controlled electric drive with advanced reliability performance Download PDFInfo
- Publication number
- RU2488216C1 RU2488216C1 RU2012102764/07A RU2012102764A RU2488216C1 RU 2488216 C1 RU2488216 C1 RU 2488216C1 RU 2012102764/07 A RU2012102764/07 A RU 2012102764/07A RU 2012102764 A RU2012102764 A RU 2012102764A RU 2488216 C1 RU2488216 C1 RU 2488216C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transistors
- phase
- stator windings
- standard
- collectors
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании надежных регулируемых электроприводов переменного тока с питанием от силовой сети.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to create reliable adjustable AC electric drives powered by a power network.
Известен стандартный трехфазный асинхронный электродвигатель, статор которого имеет трехфазную распределенную обмотку, т.е. статор имеет три обмотки - по одной обмотке на каждую фазу (Алиев И.И. - Асинхронные двигатели в трехфазном и однофазном режимах. - М.: ИП РадиоСофт, 2004. - с.6-9).A standard three-phase asynchronous electric motor is known, the stator of which has a three-phase distributed winding, i.e. the stator has three windings - one winding for each phase (Aliev II - Asynchronous motors in three-phase and single-phase modes. - M .: IP RadioSoft, 2004. - p.6-9).
Недостатком данного устройства является невозможность создания регулируемого электропривода с исключенной возможностью возникновения сквозных токов открытых транзисторов.The disadvantage of this device is the inability to create a controlled electric drive with the excluded possibility of through currents of open transistors.
Способ увеличения статорных обмоток электродвигателя с целью повышения надежности электропривода описан в статье А.В.Холявина, Л.Н.Коноплева, В.Ф.Кубасова «Повышение надежности электроприводов с транзисторными преобразователями частоты» (Автоматизированный электропривод / Под общ. ред. Н.Ф.Ильинского, М.Г.Юнькова. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с.351-354), который заключается в выполнении статорных обмоток асинхронного двигателя последовательно разделенной на две части, что влечет за собой повышение надежности электроприводов с транзисторными преобразователями частоты.A method of increasing the stator windings of an electric motor in order to increase the reliability of an electric drive is described in an article by A.V. Kholyavin, L.N. Konoplev, V.F. Kubasov "Improving the reliability of electric drives with transistor frequency converters" (Automated electric drive / Ed. F. Ilyinsky, M. G. Yunkova. - M .: Energoatomizdat, 1990, p. 351-354), which consists of stator windings of an induction motor sequentially divided into two parts, which entails an increase in the reliability of electric drives with transistor frequency converters.
Предложенный способ ориентирован на повышение надежности электропривода с помощью снижения рабочего напряжения на силовых ключах (транзисторах) за счет выполнения силовой части в виде двух последовательно соединенных мостовых инверторов, включенных на шины постоянного тока; выходы обоих инверторов подключены к соответствующим частям обмоток статора асинхронного трехфазного двигателя, соединенных в звезду или треугольник.The proposed method is aimed at improving the reliability of the electric drive by reducing the operating voltage on the power switches (transistors) by performing the power part in the form of two series-connected bridge inverters connected to DC buses; the outputs of both inverters are connected to the corresponding parts of the stator windings of the asynchronous three-phase motor connected in a star or delta.
Необходимым и достаточным условием надежности работы устройства является синфазность управляющих импульсов, подаваемых на соответствующие транзисторы обоих инверторов, при этом в каждый момент времени во всех режимах работы устройства напряжение на закрытых транзисторах составляет половину напряжения звена постоянного тока, а суммарное напряжение статора и фазные токи не отличаются от значений, соответствующих номинальному значению асинхронного электродвигателя.A necessary and sufficient condition for the reliability of the device is the phase-matching of the control pulses supplied to the respective transistors of both inverters, and at any time in all operating modes of the device, the voltage on the closed transistors is half the DC link voltage, and the total stator voltage and phase currents do not differ from the values corresponding to the nominal value of the induction motor.
Основными недостатками данного устройства являются:The main disadvantages of this device are:
1) для повышения надежности в качестве базовой единицы конструкции инвертора целесообразно рассматривать два последовательно соединенных транзисторных ключа, образующих фазу инвертора и снабженных цепями формирования безопасной траектории переключения;1) to increase reliability, it is advisable to consider two series-connected transistor switches forming the phase of the inverter and equipped with circuits for forming a safe switching path as the basic unit of the inverter design;
2) надежность электропривода во многом определяется наличием в системе датчиков регулируемых параметров (например, датчик потока, скольжения) и структурой системы;2) the reliability of the electric drive is largely determined by the presence in the system of sensors of adjustable parameters (for example, a flow sensor, slip) and the structure of the system;
3) с целью увеличения экономичности регулирования устройства возникает ограничение, порождающее применять системы с регулированием и взаимной ориентацией векторов тока и напряжения статора асинхронного двигателя при поддержании оптимального значения коэффициента мощности.3) in order to increase the efficiency of regulation of the device, a limitation arises that leads to the use of systems with regulation and mutual orientation of the current vectors and stator voltage of an induction motor while maintaining the optimal value of the power factor.
Известно устройство «ТРЕХФАЗНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА», патент RU 2130689, которое может быть использовано для мощных синхронных и асинхронных трехфазных электрических машин, имеющих параллельные ветви обмотки статора. Сущность изобретения: в устройстве, содержащем трехфазную электрическую машину из двух статорных обмоток или двух параллельных обмоток статора и общего ротора, каждая из упомянутых обмоток подключена к независимому источнику питания с одинаковыми напряжениями, частотой тока и чередованием фаз. При пуске к источнику подключается одна из обмоток статора. После разворота машины подключается к своему источнику другая обмотка. Пояснение приведено на фиг 1.A device is known as "THREE-PHASE ELECTRIC MACHINE", patent RU 2130689, which can be used for powerful synchronous and asynchronous three-phase electric machines having parallel branches of the stator winding. The inventive device containing a three-phase electric machine of two stator windings or two parallel stator windings and a common rotor, each of these windings is connected to an independent power source with the same voltage, current frequency and phase rotation. At start up, one of the stator windings is connected to the source. After turning the machine, another winding is connected to its source. An explanation is given in FIG. 1.
Обеспечение повышенной надежности устройства заключается в следующем: при потере питания одной из обмоток статора, например из-за короткого замыкания в сети одного из источников или кратковременного отключения, вторая обмотка, оставаясь подключенной к другому источнику, обеспечивает работоспособность электрической машины.Ensuring increased reliability of the device is as follows: in case of loss of power to one of the stator windings, for example, due to a short circuit in the network of one of the sources or short-term shutdown, the second winding, while remaining connected to another source, ensures the operability of the electric machine.
Недостатками устройства являются:The disadvantages of the device are:
1) отсутствие исключающей возможности возникновения сквозных токов открытых транзисторов, которые могут привести к потере работоспособности второго источника питания;1) the absence of the excluding possibility of the occurrence of through currents of open transistors, which can lead to loss of operability of the second power source;
2) усложнение устройства за счет введения второго источника питания, как обязательной составляющей части системы.2) the complexity of the device due to the introduction of a second power source, as a mandatory component of the system.
Известно изобретение «СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ», патент RU 2395896, техническим результатом которого является резервирование, обеспечение независимого регулирования электрических параметров отдельных групп обмоток статора вращающейся электрической машины, упрощение и повышение надежности. В способе управления работой вращающейся электрической машины (1) с, по крайней мере, двумя группами обмоток статора (A, B), в каждом случае каждой группе обмоток статора (A, B) придан преобразователь (2). Каждая группа обмоток статора (A, B) содержит n фазных обмоток, где n≥3, и каждая группа обмоток статора (A, B) получает питание от приданного ей преобразователя (2). Для обеспечения возможности независимого и резервированного регулирования электрических параметров отдельных групп обмоток статора вращающейся электрической машины производится измерение токов (iA1, iA2, iA3, iB1, iB2, iB3), по крайней мере, n-1 фазных обмоток каждой группы обмоток статора (A, B). В каждом случае каждому преобразователю (2) придано одно регулирующее устройство (3). Каждый преобразователь (2) управляется посредством управляющего сигнала (S) соответственного регулирующего устройства (3) независимо от регулирующих устройств (3) других преобразователей (2). Управляющий сигнал (S) формируется в соответствующем регулирующем устройстве (3) на основе указанных измеряемых токов каждой группы обмоток статора (A, B). Пояснение приведено на фиг 2.The invention is known "METHOD FOR CONTROLLING THE WORK OF A ROTATING ELECTRIC MACHINE AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION", patent RU 2395896, the technical result of which is redundancy, providing independent regulation of the electrical parameters of certain groups of stator windings of a rotating electric machine, simplifying and improving reliability. In the method of controlling the operation of a rotating electric machine (1) with at least two groups of stator windings (A, B), in each case, a converter (2) is assigned to each group of stator windings (A, B). Each group of stator windings (A, B) contains n phase windings, where n≥3, and each group of stator windings (A, B) receives power from the converter (2) attached to it. To enable independent and redundant regulation of the electrical parameters of individual groups of stator windings of a rotating electric machine, currents are measured (i A1 , i A2 , i A3 , i B1 , i B2 , i B3 ) of at least n-1 phase windings of each group stator windings (A, B). In each case, each converter (2) is assigned one control device (3). Each converter (2) is controlled by a control signal (S) of the corresponding control device (3) independently of the control devices (3) of the other converters (2). The control signal (S) is generated in the corresponding control device (3) based on the indicated measured currents of each group of stator windings (A, B). An explanation is given in FIG. 2.
Несмотря на заявленное упрощение недостатком является добавление управляющей и питающей систем для каждой группы обмоток, что влечет за собой усложнение и увеличение размера устройства.Despite the claimed simplification, the disadvantage is the addition of a control and supply system for each group of windings, which entails a complication and increase in the size of the device.
Предлагаемым изобретением регулируемого электропривода с повышенными характеристиками надежности решается задача повышения надежности регулируемого электропривода за счет исключения возможности возникновения сквозных токов открытых транзисторов при отсутствии необходимости использования быстродействующих систем защиты коммутируемых полупроводниковых ключей (транзисторов), а также добавления резервирующих управляющих и питающих блоков.The proposed invention of a controlled electric drive with improved reliability characteristics solves the problem of increasing the reliability of a controlled electric drive by eliminating the possibility of through-currents of open transistors in the absence of the need to use high-speed protection systems of switched semiconductor switches (transistors), as well as adding redundant control and supply units.
Для решения поставленной задачи в надежном регулируемом электроприводе шесть полупроводниковых ключей (транзисторов TpA1, TpA2, TpB1, TpB2, TpC1, TpC2) соединены с питающей сетью постоянного тока и предназначены для соединения со статорными обмотками (A1, А2, B1, В2, C1, С2) нестандартного трехфазного шестиобмоточного асинхронного электродвигателя, имеющего три пары одинаковых статорных обмоток (A, B, C), причем коллекторы нечетных транзисторов подключены ко входам статорных обмоток нестандартного трехфазного шестиобмоточного асинхронного электродвигателя, а коллекторы четных транзисторов - к выходам (•). Эмиттеры транзисторов объединены в общую точку и подключены к минусу питающей сети постоянного тока (-Uпит). Выходы нечетных и входы четных обмоток нестандартного трехфазного шестиобмоточного асинхронного электродвигателя подключены к плюсу питающей сети постоянного тока (+Uпит). Пояснение приведено на фиг.3. Управление транзисторами осуществляется таким образом, чтобы обеспечить подачу на соответствующие статорные обмотки соответствующего однополупериодного синусоидального напряжения. На фиг.4 приведены формы питающего напряжения статорных обмоток нестандартного трехфазного шестиобмоточного асинхронного электродвигателя.To solve this problem, in a reliable adjustable electric drive, six semiconductor switches (transistors Tp A1 , Tp A2 , Tp B1 , Tp B2 , Tp C1 , Tp C2 ) are connected to a DC supply network and are designed to connect to stator windings (A1, A2, B1 , B2, C1, C2) of a non-standard three-phase six-winding asynchronous electric motor having three pairs of identical stator windings (A, B, C), and the odd transistor collectors connected to the inputs of the stator windings of a non-standard three-phase six-winding asynchronous electric motor needle, and the collectors of even transistors - to the outputs (•). Transistor emitters are combined into a common point and are connected to the negative of the DC supply network (-Upit). Odd outputs and even winding inputs of a non-standard three-phase six-winding asynchronous electric motor are connected to the plus of the DC supply network (+ Upit). The explanation is shown in figure 3. The transistors are controlled in such a way as to ensure that the corresponding half-wave sinusoidal voltage is supplied to the corresponding stator windings. Figure 4 shows the forms of the supply voltage of the stator windings of a non-standard three-phase six-winding asynchronous electric motor.
Упрощенно суть предлагаемого изобретения заключается в следующем. Вместо 3-х статорных обмоток в двигателе расположены 6-ть - по 2 на каждую фазу. На двигателе формируется обычное 3-х фазное напряжение, но только следующим образом:Simplified essence of the invention is as follows. Instead of 3 stator windings, 6 are located in the motor - 2 for each phase. The usual 3-phase voltage is formed on the engine, but only as follows:
- на одну A-фазную обмотку (например, А1) подается положительное синусоидальное напряжение, соответствующее первой половине периода (с помощью соответствующего транзистора ТрА1, работающего в режиме широтно-импульсной модуляции), на другую A-фазную обмотку (А2) подается также положительное синусоидальное напряжение, соответствующее второй половине периода (с помощью транзистора TpA2, также работающего в режиме широтно-импульсной модуляции);- a positive sinusoidal voltage corresponding to the first half of the period (using the corresponding transistor TPA1 operating in pulse-width modulation mode) is applied to one A-phase winding (for example, A1), and a positive sinusoidal voltage is also applied to the other A-phase winding (A2) voltage corresponding to the second half of the period (using a transistor Tp A2 , also operating in pulse-width modulation mode);
- аналогично формируются напряжения на B-фазной и C-фазной обмотках;- similarly formed voltage on the B-phase and C-phase windings;
- так как для каждой фазы обмотки включены встречно, то это по воздействию эквивалентно подаче на одну эквивалентную обмотку стандартного двигателя разнополярного напряжения.- since the windings are turned on for each phase, it is equivalent in effect to applying to a single equivalent winding a standard motor of different polarity voltage.
Предлагаемое устройство позволяет использовать различные способы скалярного и векторного управления асинхронным двигателем.The proposed device allows you to use various methods of scalar and vector control of an induction motor.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012102764/07A RU2488216C1 (en) | 2012-01-27 | 2012-01-27 | Controlled electric drive with advanced reliability performance |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012102764/07A RU2488216C1 (en) | 2012-01-27 | 2012-01-27 | Controlled electric drive with advanced reliability performance |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2488216C1 true RU2488216C1 (en) | 2013-07-20 |
Family
ID=48791291
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012102764/07A RU2488216C1 (en) | 2012-01-27 | 2012-01-27 | Controlled electric drive with advanced reliability performance |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2488216C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2619925C1 (en) * | 2015-12-29 | 2017-05-22 | Акционерное общество "Конструкторское бюро специального машиностроения" | Traction electric drive |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1515326A1 (en) * | 1987-04-14 | 1989-10-15 | Красноярский Политехнический Институт | Method of controlling double-supplied motor |
SU1720135A1 (en) * | 1988-08-01 | 1992-03-15 | Белорусский Политехнический Институт | Parametric variable-frequency electric drive |
RU2130689C1 (en) * | 1997-11-13 | 1999-05-20 | Фейгин Лев Залманович | Three-phase electrical machine |
RU2231910C1 (en) * | 2002-12-03 | 2004-06-27 | Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса | Alternating-current drive |
EP1413046B1 (en) * | 2002-06-19 | 2006-05-17 | Wavecrest Laboratories, LLC | Adaptive control architecture for electric machines |
US20100071970A1 (en) * | 2008-09-23 | 2010-03-25 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Electrical system using phase-shifted carrier signals and related operating methods |
DE102009028081A1 (en) * | 2008-09-23 | 2010-04-08 | GM Global Technology Operations, Inc., Detroit | Electrical system for pulse width modulated drive of an inverter using phase shifted carrier signals and related operating methods |
RU2395896C2 (en) * | 2005-06-08 | 2010-07-27 | Абб Щвейз Аг | Method for control of rotary electric machine and device for its realisation |
-
2012
- 2012-01-27 RU RU2012102764/07A patent/RU2488216C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1515326A1 (en) * | 1987-04-14 | 1989-10-15 | Красноярский Политехнический Институт | Method of controlling double-supplied motor |
SU1720135A1 (en) * | 1988-08-01 | 1992-03-15 | Белорусский Политехнический Институт | Parametric variable-frequency electric drive |
RU2130689C1 (en) * | 1997-11-13 | 1999-05-20 | Фейгин Лев Залманович | Three-phase electrical machine |
EP1413046B1 (en) * | 2002-06-19 | 2006-05-17 | Wavecrest Laboratories, LLC | Adaptive control architecture for electric machines |
RU2231910C1 (en) * | 2002-12-03 | 2004-06-27 | Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса | Alternating-current drive |
RU2395896C2 (en) * | 2005-06-08 | 2010-07-27 | Абб Щвейз Аг | Method for control of rotary electric machine and device for its realisation |
US20100071970A1 (en) * | 2008-09-23 | 2010-03-25 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Electrical system using phase-shifted carrier signals and related operating methods |
DE102009028081A1 (en) * | 2008-09-23 | 2010-04-08 | GM Global Technology Operations, Inc., Detroit | Electrical system for pulse width modulated drive of an inverter using phase shifted carrier signals and related operating methods |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2619925C1 (en) * | 2015-12-29 | 2017-05-22 | Акционерное общество "Конструкторское бюро специального машиностроения" | Traction electric drive |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zuo et al. | Fault-tolerant control for multiple open-leg faults in open-end winding permanent magnet synchronous motor system based on winding reconnection | |
JP5587432B2 (en) | Method and device for controlling a polyphase electrical machine | |
Freire et al. | Fault-tolerant PMSG drive with reduced DC-link ratings for wind turbine applications | |
Meinguet et al. | Fault-tolerant operation of an open-end winding five-phase PMSM drive with inverter faults | |
RU2525863C1 (en) | Power conversion system | |
Jiang et al. | A dual-winding fault-tolerant motor drive system based on the redundancy bridge arm | |
CN101272125B (en) | Motor drive system with fault tolerance function | |
CA2856206A1 (en) | Power converter based on h-bridges | |
JP2016181949A (en) | Power converter | |
Elgenedy et al. | Fault-tolerant control of five-phase current source inverter for medium-voltage drives | |
Titus et al. | An asymmetric nine-phase induction motor for LCI-fed medium voltage drive applications | |
EP3627645A1 (en) | Converter | |
WO2011037011A1 (en) | Pulse-pattern generating configuration for three-phase current type power converter | |
RU162848U1 (en) | SEMICONDUCTOR REVERSE DEVICE FOR STARTING AND OPERATING A THREE-PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR SUPPLY FROM A SINGLE-PHASE AC NETWORK | |
Jiang et al. | Analysis of highly reliable electric drive system based on dual-winding fault-tolerant permanent magnet motor | |
RU2488216C1 (en) | Controlled electric drive with advanced reliability performance | |
Cui et al. | A new fault-tolerant control strategy for open-winding drive system under single leg open-circuit fault | |
Estima et al. | Efficiency evaluation of fault-tolerant operating strategies applied to three-phase permanent magnet synchronous motor drives | |
Lee et al. | Hybrid parallel three-level converter topology for large wind turbine generation systems | |
Shamsi-Nejad et al. | Fault tolerant permanent magnet drives: Operating under open-circuit and short-circuit switch faults | |
Shamsi-Nejad et al. | Control strategies for fault tolerant PM drives using series architecture | |
RU199411U1 (en) | ELECTRIC ACTUATOR WITH RESERVE | |
Shamsi-Nejad et al. | Series architecture for fault tolerant PM drives: Operating modes with one or two DC voltage source (s) | |
Enokijima et al. | Independent position controls of two permanent magnet synchronous motors fed by a five-leg inverter | |
CN107155394B (en) | Power conversion device and its control method, motor-driven power steering control device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150128 |