RU2498496C1 - Energy-saving system for control of asynchronous drive - Google Patents
Energy-saving system for control of asynchronous drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2498496C1 RU2498496C1 RU2012125705/07A RU2012125705A RU2498496C1 RU 2498496 C1 RU2498496 C1 RU 2498496C1 RU 2012125705/07 A RU2012125705/07 A RU 2012125705/07A RU 2012125705 A RU2012125705 A RU 2012125705A RU 2498496 C1 RU2498496 C1 RU 2498496C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- current
- calculator
- unit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах управления электроприводами общепромышленного применения. Изобретение относится к электротехнике, в частности к частотно регулируемым электроприводам с асинхронным короткозамкнутым двигателем и скалярным способом управления. Изобретение может найти применение в регулируемых электроприводах широкого примененияThe invention relates to the field of electrical engineering and can be used in control systems for electric drives for general industrial use. The invention relates to electrical engineering, in particular to frequency-controlled electric drives with an asynchronous squirrel-cage motor and a scalar control method. The invention may find application in variable speed electric drives
Известна система векторного управления скоростью асинхронного электропривода (пат. RU №2158055, опубл. 20.10.2000). Система содержит контур потокосцепления ротора, включающий в себя последовательно соединенные элемент сравнения сигнала задания потокосцепления ротора и обратной связи и регулятор потокосцепления ротора, первый контур скорости, включающий в себя последовательно соединенные первый элемент сравнения сигнала задания частоты вращения ротора и обратной связи с датчика скорости, первый блок деления, первый регулятор скорости, выходы регулятора потокосцепления ротора и первого регулятора скорости подключены к соответствующим подчиненным контурам тока, каждый из которых содержит последовательно соединенные сумматор сигнала задания тока и обратной связи с соответствующего выхода преобразователя токов из неподвижной системы координат (α, β), во вращающуюся систему координат (х, у) и регулятор тока, выходы каждого из которых подключены через блок компенсации э.д.с. вращения и перекрестных связей, преобразователь координат из вращающейся системы (х, у) в неподвижную систему (α, β), и преобразователь двухфазной системы сигналов в трехфазную к управляющим входам преобразователя частоты, соединенного силовыми выходами через датчики тока с обмотками асинхронного электродвигателя, в зазоре которого установлены два датчика составляющих главного потокосцепления на элементах Холла, выходы которых через вычислитель составляющих потокосцепления ротора в неподвижной системе координат (α, β) подключены к входам преобразователя потокосцепления ротора из неподвижной системы координат (α, β) во вращающуюся систему координат (х, у), выходы датчиков тока фаз подключены через преобразователь трехфазной системы токов в двухфазную ко вторым информационным входам вычислителя составляющих потокосцепления ротора в неподвижной системе координат (α, β) и входам преобразователя токов из неподвижной системы координат (α, β) во вращающуюся систему координат (х, у), угол поворота которой, относительно неподвижной системы координат (α, β), равен φc=∫ωct, вторые развертывающие входы преобразователей координат подключены к выходам направляющих sinφc и cosφc двухфазного генератора, вторые и третьи входы блока компенсации э.д.с. вращения и перекрестных связей к выходам преобразователя токов из неподвижной системы координат (α, β) во вращающуюся систему координат (х, у) и выходу датчика скорости, отличающаяся тем, что введен контур автоподстройки частоты потокосцепления, содержащий последовательно соединенные регулятор частоты, второй делитель выходной сигнал которого задающий синхронную частоту с подключен к входу двухфазного генератора и четвертому входу блока компенсации э.д.с. вращения и перекрестных связей, а управляющий вход совместно с управляющим входом первого блока делителя, входом обратной связи элемента сравнения контура потокосцепления ротора и пятым входом блока компенсации э. д. с. вращения и перекрестных связей соединен с выходом Ψrx преобразователя потокосцепления ротора из неподвижной системы координат (α, β) во вращающуюся систему координат (х, у) через первый низкочастотный фильтр, причем вход регулятора частоты подключен к выходу Ψrx преобразователя потокосцепления ротора из неподвижной системы координат (α, β) во вращающуюся систему координат (х, у) через второй низкочастотный фильтр, кроме того, введен дополнительный контур скорости, содержащий последовательно включенные второй элемент сравнения сигнала задания частоты и обратной связи с датчика скорости, ключ и второй регулятор скорости, выход которого через элемент сравнения первого контура скорости и первый блок делителей соединен с входом первого регулятора скорости, выход первого элемента сравнения через реле с зоной нечувствительности соединен с управляющим входом ключа.A known system of vector control the speed of an asynchronous electric drive (US Pat. RU No. 2158055, publ. 20.10.2000). The system comprises a rotor flux link, including a series-connected element for comparing a rotor flux link signal and feedback and a rotor flux link controller, a first speed loop, which includes a first element for comparing a rotor speed and feedback signal from a speed sensor, first the division unit, the first speed controller, the outputs of the rotor flux linkage controller and the first speed controller are connected to the corresponding slaves m current circuits, each of which contains a series-connected adder of the signal for setting the current and feedback from the corresponding output of the current transformer from a fixed coordinate system (α, β), into a rotating coordinate system (x, y) and a current regulator, the outputs of each of which are connected via the emf compensation unit rotation and cross-connections, a coordinate converter from a rotating system (x, y) to a fixed system (α, β), and a two-phase signal system converter into a three-phase signal to the control inputs of a frequency converter connected by power outputs through current sensors to the windings of an induction motor, in the gap of which two sensors of the main flux linkage components are installed on the Hall elements, the outputs of which through the calculator of the rotor flux linkage components in a fixed coordinate system (α, β) are connected to I will give the rotor flux linkage converter from the fixed coordinate system (α, β) to the rotating coordinate system (x, y), the outputs of the phase current sensors are connected through the three-phase current system converter to two-phase current to the second information inputs of the rotor flux linkage components calculator in the fixed coordinate system (α, β) and the inputs of the current transformer from a fixed coordinate system (α, β) to a rotating coordinate system (x, y), whose rotation angle, relative to the fixed coordinate system (α, β), is φ c = ∫ω c t, second e deployment inputs of coordinate converters are connected to the outputs of guides sinφ c and cosφ c of a two-phase generator, the second and third inputs of the emf compensation unit rotation and cross-connections to the outputs of the current transformer from a fixed coordinate system (α, β) to a rotating coordinate system (x, y) and to the output of a speed sensor, characterized in that a self-tuning circuit of the flux linkage is introduced, containing a frequency controller connected in series, a second output divider the signal which sets the synchronous frequency c is connected to the input of the two-phase generator and the fourth input of the emf compensation unit rotation and cross-connections, and the control input in conjunction with the control input of the first divider block, feedback input of the rotor flux link comparison element and the fifth input of the e compensation block. d.s rotation and cross-connections is connected to the output Ψ rx of the rotor flux linkage converter from the fixed coordinate system (α, β) to the rotating coordinate system (x, y) through the first low-pass filter, and the input of the frequency controller is connected to the output Ψ rx of the rotor flux linkage converter from the fixed system coordinates (α, β) into the rotating coordinate system (x, y) through the second low-pass filter, in addition, an additional speed loop is introduced containing the second signal comparison element in series anija frequency and velocity feedback sensor, the key and the second-speed controller, the output of which through comparison of the first circuit element and a first speed unit dividers connected to the first input of the speed controller, the output of the first comparison element via a relay with a dead zone is connected to the control input of the key.
Недостатком является сложная структура, большое количество настроечных элементов, что влечет в сложность в настройке и низкую надежность. Также эта система не обеспечивает необходимого уровня энергосбережения электропривода.The disadvantage is the complex structure, a large number of tuning elements, which leads to difficulty in setting up and low reliability. Also, this system does not provide the necessary level of energy saving of the electric drive.
Известна система векторного управления скоростью асинхронного электропривода (патент RU №2317632, опубл. 20.02.2008). Система содержит контур потокосцепления, включающий в себя последовательно соединенные элемент сравнения задания потокосцепления и обратной связи и регулятор потокосцепления, контур скорости, включающий в себя последовательно соединенные элемент сравнения сигнала задания частоты вращения ротора и обратной связи с датчика скорости, параметрический регулятор скорости с блоком ограничения, выходы регуляторов потокосцепления и скорости подключены через соответствующие подчиненные контуры тока, каждый из которых содержит последовательно соединенные сумматор сигнала задания тока и обратной связи с соответствующего выхода преобразователя токов из трехфазной системы (а, b, с) во вращающуюся систему координат (x, у), регуляторы тока, два канала блока компенсации ЭДС вращения и перекрестных связей, преобразователь координат из вращающейся системы (x, у) в трехфазную систему (а, b, с) и широтно-импульсный модулятор к блоку управления автономным инвертором, соединенного силовыми входами с источником питания, а выходами - с обмотками асинхронного электродвигателя, первый и второй входы блока компенсации ЭДС вращения и перекрестных связей соединены с выходами преобразователя токов из трехфазной системы (а, b, с) во вращающуюся систему координат (x, у), а также последовательно включенные регулятор синхронной частоты, блок деления и интегратор, выход которого соединен с развертывающими входами преобразователя токов из трехфазной системы (а, b, с) во вращающуюся систему координат (x, у), преобразователя координат из вращающейся системы (x, у) в трехфазную систему (а, b, с), вход обратной связи параметрического регулятора скорости соединен с выходом датчика скорости, трехфазную модель двигателя в естественных координатах статора и ротора, три входа которые соединены с силовыми выходами автономного инвертора, а три первых выхода, пропорциональные токам фаз статора, подключены к входам преобразователя токов из трехфазной системы (а, b, с) во вращающуюся систему координат (x, у), преобразователь потокосцепления ротора в систему вращающихся координат (x, у), три входа которого подключены к трем другим выходам модели, пропорциональным потокосцеплениям обмоток ротора, выход rx - к входу обратной связи элемента сравнения контура потокосцепления, третьему входу блока компенсации ЭДС вращения и перекрестных связей и управляющим входам параметрического регулятора скорости и блока деления, выход ry - к входу регулятора синхронной частоты, третий сумматор, два входа которого соединены с выходом интегратора и седьмым выходом модели, соответствующим координате угла поворота ротора, а выход подключен к развертывающему входу преобразователя потокосцепления ротора в систему вращающихся координат (x, у), третий элемент сравнения, два входа которого соединены соответственно с восьмым выходом модели, соответствующим координате частоты вращения, и выходом датчика скорости, а выход через регулятор компенсации момента нагрузки соединен с входом координаты статического момента модели.A known system of vector control speed of an asynchronous electric drive (patent RU No. 2317632, publ. 02.20.2008). The system contains a flux link, including a serially connected element for comparing the flux link and feedback, and a flux controller, a speed loop that includes serially connected an element for comparing the rotor speed and feedback signal from a speed sensor, a parametric speed regulator with a limiting unit, the outputs of the flux linkage and speed regulators are connected through the corresponding slave current loops, each of which contains the combined adder of the signal for setting the current and feedback from the corresponding output of the current converter from the three-phase system (a, b, c) to the rotating coordinate system (x, y), current controllers, two channels of the compensation module for rotation EMF and cross-connections, the coordinate converter from rotating system (x, y) into a three-phase system (a, b, c) and a pulse-width modulator to an autonomous inverter control unit, connected by power inputs to a power source, and outputs with windings of an induction motor, first and second the inputs of the compensation unit of the EMF of rotation and cross-connections are connected to the outputs of the current transformer from the three-phase system (a, b, c) to the rotating coordinate system (x, y), as well as the synchronous frequency controller, the division unit and the integrator, the output of which is connected to by the developing inputs of the current converter from the three-phase system (a, b, c) to the rotating coordinate system (x, y), the coordinate converter from the rotating system (x, y) to the three-phase system (a, b, c), the feedback input of the parametric controller speed the spine is connected to the output of the speed sensor, the three-phase model of the motor in the natural coordinates of the stator and rotor, the three inputs which are connected to the power outputs of the autonomous inverter, and the first three outputs, proportional to the currents of the phases of the stator, are connected to the inputs of the current converter from the three-phase system (a, b, c) into a rotating coordinate system (x, y), a rotor flux linkage converter into a rotating coordinate system (x, y), the three inputs of which are connected to three other model outputs proportional to the flux linkages of the rotor windings, the output rx is to the feedback input of the element for comparing the flux link, the third input of the compensation module for rotation EMF and cross-connections and the control inputs of the parametric speed controller and the division unit, the output ry is to the input of the synchronous frequency controller, the third adder, the two inputs of which are connected to the output of the integrator and the seventh model output corresponding to the coordinate of the angle of rotation of the rotor, and the output is connected to the deploying input of the rotor flux linkage converter into a system of rotating coordinates (x, y), the third ement comparison, two inputs of which are respectively connected to an eighth output model corresponding to coordinate the rotational speed and output speed sensor, and output through the load torque compensation controller coupled to the input of the coordinates of the static moment model.
Недостатком является сложная структура, большое количество настроечных элементов, что влечет в сложность в настройке и низкую надежность. Также эта система не обеспечивает необходимого уровня энергосбережения электропривода.The disadvantage is the complex structure, a large number of tuning elements, which leads to difficulty in setting up and low reliability. Also, this system does not provide the necessary level of energy saving of the electric drive.
Известна система управления асинхронным двигателем (патент RU №2390091, опубл. 20.05.2010), которая принята за прототип. Система содержит блок ввода заданной частоты вращения асинхронного двигателя, блок рассогласования, регулятор напряжения, блок драйверов, автономного инвертора напряжения, датчик текущей частоты вращения асинхронного двигателя, блок вычисления синхронной частоты вращения асинхронного двигателя, дополнительный блок выбора оптимального скольжения, блок расчета оптимального потокосцепления, блок расчета оптимального значения вектора тока статора, блок вычисления токовой ошибки, блок выбора вектора напряжения, наблюдатель состояния, включающий в себя блок вычисления электрической частоты вращения ротора, блок вычисления текущего вектора тока статора и блок расчета конструктивных параметров, причем выход блока ввода заданной частоты вращения асинхронного двигателя соединен с первым входом блока рассогласования, первым входом блока выбора оптимального скольжения и первым входом блока вычисления синхронной частоты вращения асинхронного двигателя, причем второй вход блока рассогласования подключен к первому выходу наблюдателя состояния, являющемуся выходом блока вычисления электрической частоты вращения ротора, выход блока рассогласования подключен к входу регулятора напряжения, выход которого подключен ко второму входу блока выбора оптимального скольжения и к первому входу блока расчета оптимального потокосцепления, второй вход которого соединен с выходом блока выбора оптимального скольжения, а третий вход подключен к третьему выходу наблюдателя состояния, являющемуся выходом блока расчета конструктивных параметров, который, кроме того, подключен ко второму входу блока расчета оптимального значения вектора тока статора, первый вход которого соединен с выходом блока расчета оптимального потокосцепления, выход блока расчета оптимального значения вектора тока статора подключен к первому входу блока вычисления токовой ошибки, второй вход которого соединен со вторым выходом наблюдателя состояния, являющимся выходом блока вычисления текущего вектора тока статора, а выход блока вычисления токовой ошибки подключен к первому входу блока выбора вектора напряжения, кроме того, выход блока выбора оптимального скольжения подключен ко второму входу вычисления синхронной частоты вращения асинхронного двигателя, а его выход соединен со вторым входом блока выбора вектора напряжения, выходы которого подключены ко входам блока драйверов, выходы которых соединены с управляющими входами автономного инвертора напряжения, выходы которого соединены с обмотками асинхронного двигателя, а также с первым входом наблюдателя состояния, являющимся входом блока вычисления текущего вектора тока статора, асинхронный двигатель соединен с датчиком текущей частоты вращения асинхронного двигателя, выход которого подключен ко второму входу наблюдателя состояния, являющемуся входом блока вычисления электрической частоты вращения ротора.A known control system for an induction motor (patent RU No. 2390091, publ. 05/20/2010), which is adopted as a prototype. The system contains an input unit for a given rotation speed of an induction motor, a mismatch unit, a voltage regulator, a driver block, a stand-alone voltage inverter, a sensor for the current rotation speed of an asynchronous motor, a unit for calculating the synchronous speed of an asynchronous motor, an additional block for selecting the optimum slip, an optimal flux linkage calculation block, a block calculating the optimal value of the stator current vector, current error calculation unit, voltage vector selection unit, state observer, including a unit for calculating the electric rotor speed of the rotor, a unit for calculating the current stator current vector and a unit for calculating structural parameters, the output of the input unit for a given speed of the induction motor being connected to the first input of the mismatch unit, the first input of the optimal slip selection unit and the first input of the synchronous calculation unit the rotational speed of the induction motor, and the second input of the mismatch unit is connected to the first output of the state observer, which is the output of the unit calculating the electric rotor speed, the output of the mismatch unit is connected to the input of the voltage regulator, the output of which is connected to the second input of the optimal slip selection block and to the first input of the optimal flux linkage calculation block, the second input of which is connected to the output of the optimal slip selection block, and the third input is connected to the third output of the state observer, which is the output of the structural parameters calculation unit, which, in addition, is connected to the second input of the calculation unit optimally stator current vector value, the first input of which is connected to the output of the optimal flux linkage calculation unit, the output of the stator current vector optimal value calculation unit is connected to the first input of the current error calculation unit, the second input of which is connected to the second output of the state observer, which is the output of the current vector calculation unit stator current, and the output of the current error calculation unit is connected to the first input of the voltage vector selection unit, in addition, the output of the optimal slip selection unit is connected It is connected to the second input of calculating the synchronous speed of the induction motor, and its output is connected to the second input of the voltage vector selection unit, the outputs of which are connected to the inputs of the driver unit, the outputs of which are connected to the control inputs of the autonomous voltage inverter, the outputs of which are connected to the windings of the induction motor, and also with the first input of the state observer, which is the input of the unit for calculating the current stator current vector, the induction motor is connected to the sensor of the current AC speed chrono motor, whose output is connected to a second input state observer, which is an input unit for calculating the electric rotor speed.
Недостатком является сложная структура, большое количество настроечных элементов, что влечет в сложность в настройке и низкую надежность. Наличие датчика сужает диапазон применения. Также эта система не обеспечивает необходимого уровня энергосбережения электропривода.The disadvantage is the complex structure, a large number of tuning elements, which leads to difficulty in setting up and low reliability. The presence of the sensor narrows the range of application. Also, this system does not provide the necessary level of energy saving of the electric drive.
Техническим результатом является снижение энергопотребления частотно-регулируемого асинхронного электропривода при снижении нагрузок двигателя ниже номинальных.The technical result is to reduce the power consumption of a frequency-controlled asynchronous electric drive while reducing engine loads below nominal.
Технический результат достигается тем, что энергосберегающая система управления асинхронным электроприводом, состоящая из блока ввода заданной частоты вращения асинхронного двигателя, регулятора напряжения, блока драйверов, который своими выходными выводами соединен с входными управляющими выводами автономного инвертора напряжения, который соединен с обмотками асинхронного двигателя, снабжена вычислителем проекций вектора тока статора, вычислителем активного тока статора, умножителями, согласующим усилителем, фильтром, интегратором, вычислителями синуса и косинуса угла поворота вектора напряжения, блоком переключений режимов работы электропривода, блоком широтно-импульсной модуляции и датчиками тока, при этом выходные сигнальные выводы датчиков тока соединены с выходными выводами вычислителя проекций вектора тока статора, который выходными выводами соединен с первым и третьим входным выводом вычислителя активного тока статора, а второй и четвертый входной вывод вычислителя активного тока статора соединен с выходными выводами умножителей, при этом выходной вывод вычислителя активного тока статора соединен со вторым входным выводом умножителем, второй входной вывод которого соединен с выходным выводам блока ввода заданной частоты, а выходной вывод умножителя соединен с входным выводом согласующего усилителя, который своим выходным выводом соединен с входным выводом фильтра, при этом выходной вывод фильтра соединен со вторым входным выводом блока переключения режимов работы электропривода, первые входные выводы умножителей и соединены с выходными выводами вычислителей синуса и косинуса угла поворота вектора напряжения, соответственно, входные выводы которых соединены с выходным выводом интегратора, вторые входные выводы умножителей и соединены с выходным выводом фильтра, интегратор входным выводом соединен с выходным выводом блока ввода заданной частоты, а первый входной вывод блока переключений режимов работы электропривода соединен с выходным выводом регулятора напряжения, входной вывод которого соединен с выходным выводом блока ввода заданной частоты, при этом блок широтно-импульсной модуляции первым и вторым входным выводом соединен с выходным выводом блока переключений режимов работы электропривода и блоком ввода заданной частоты, а выходные выводы блока широтно-импульсной модуляции соединены с входными выводами блока драйверов.The technical result is achieved by the fact that the energy-saving control system of an asynchronous electric drive, consisting of an input unit for a given rotation speed of an induction motor, a voltage regulator, a driver block, which is connected with the output control terminals of an autonomous voltage inverter, which is connected to the windings of an asynchronous motor, is equipped with a calculator projections of the stator current vector, stator active current calculator, multipliers, matching amplifier, filter, integrat rum, calculators of the sine and cosine of the rotation angle of the voltage vector, the unit for switching the operating modes of the electric drive, the unit of pulse-width modulation and current sensors, while the output signal terminals of the current sensors are connected to the output terminals of the calculator of the projections of the stator current vector, which is connected to the first and the third input terminal of the calculator of the active current of the stator, and the second and fourth input terminal of the calculator of the active current of the stator is connected to the output terminals of the multipliers, while the output the output of the stator active current calculator is connected to the second input terminal by a multiplier, the second input terminal of which is connected to the output terminals of the input frequency input unit, and the output terminal of the multiplier is connected to the input terminal of the matching amplifier, which is connected to the input filter output by its output terminal, while the output terminal the filter is connected to the second input terminal of the drive operation mode switching unit, the first input terminals of the multipliers and connected to the output terminals of the sine and cosine calculators the angle of rotation of the voltage vector, respectively, the input terminals of which are connected to the output terminal of the integrator, the second input terminals of the multipliers and connected to the output terminal of the filter, the integrator with the input terminal is connected to the output terminal of the input unit of a given frequency, and the first input terminal of the block of switching modes of operation of the electric drive is connected to the output terminal of the voltage regulator, the input terminal of which is connected to the output terminal of the input unit of a given frequency, while the pulse width modulation unit is the first and second the input terminal is connected to the output terminal of the switching unit of the operating modes of the electric drive and the input unit of a given frequency, and the output terminals of the pulse width modulation unit are connected to the input terminals of the driver block.
Структурная схема энергосберегающей системы управления асинхронным электроприводом представлена на фиг.1. В энергосберегающую систему управления входят вычислитель проекций вектора тока статора 9, вычислитель активного тока статора 10, умножители 11, 12 и 13, согласующий усилитель 14, фильтр 15, интегратор 16, вычислители синуса 17 и косинуса 18 угла поворота вектора напряжения соответственно, регулятор напряжения 19, блок переключений режимов работы электропривода 20, блок широтно-импульсной модуляции 21, блок ввода заданной частоты 22 и блок драйверов 23. Выпрямителя 2 входными силовыми выводами соединены с трехфазной сетью электроснабжения. Выходными силовыми выводами выпрямитель 2 связан с входными силовыми выводами звена постоянного тока 4, выходные силовые выводы которого соединены с входными силовыми выводами автономного инвертора 3. Выходные силовые выводы соединены со статорной обмоткой асинхронного двигателя 5. В фазы А и С статорной обмотки асинхронного электродвигателя включены датчики тока 7 и 8 соответственно. Выходные сигнальные выводы датчиков тока 7 и 8 соединены с системой управления 6, а именно с выходными выводами вычислителя проекций вектора тока статора 9, который выходными выводами соединен с первым и третьим входным выводом вычислителя активного тока статора 10. Второй и четвертый входной вывод вычислитель активного тока статора 10 соединен с выходными выводами умножителей 12 и 13. Выходной вывод вычислителя активного тока статора 10 соединен со вторым входным выводом умножителем 11, второй входной вывод которого соединен с выходным выводам блока ввода заданной частоты 22. Выходной вывод умножителя 11 соединен с входным выводом согласующего усилителя 14, который своим выходным выводом соединен с входным выводом фильтра 15. Выходной вывод фильтра 15 соединен со вторым входным выводом блока переключения режимов работы электропривода 20. Первые входные выводы умножителей 13 и 12 соединены с выходными выводами вычислителей синуса 17 и косинуса 18 угла поворота вектора напряжения соответственно, входные выводы которых соединены с выходным выводом интегратора 16. Вторые входные выводы умножителей 12 и 13 соединены с выходным выводом фильтра 15. Интегратор 16 входным выводом соединен с выходным выводом блока ввода заданной частоты 22. Первый входной вывод блока переключений режимов работы электропривода 20 соединен с выходным выводом регулятора напряжения 19, входной вывод которого соединен с выходным выводом блока ввода заданной частоты 22. Блок широтно-импульсной модуляции 21 первым и вторым входным выводом соединен с выходным выводом блока переключений режимов работы электропривода 20 и блоком ввода заданной частоты 22. Выходные выводы блока широтно-импульсной модуляции 21 соединены с входными выводами блока драйверов 23, выходные выводы которого соединены с управляющими выводами автономного инвертора 3.The block diagram of an energy-saving control system for an asynchronous electric drive is presented in figure 1. The energy-saving control system includes a calculator of projections of the stator current vector 9, an calculator of
Система работает следующим образом. На входные выводы выпрямителя 2 подают трехфазное переменное напряжение с частотой 50 Гц. На выходных силовых выводах выпрямителя 2 получают постоянное напряжение. С помощью звена постоянного тока 4 сглаживают постоянное напряжение и подают на входные силовые выводы автономного инвертора 3.The system operates as follows. At the input terminals of the
С помощью блока ввода заданной частоты 22 устанавливают заданное постоянное значение частоты вращения асинхронного электродвигателя 5. Заданное постоянное значение частоты вращения через регулятор напряжения 19 и на блок переключения режимов работы электропривода 20, который в момент пуска находится в верхнем положении, поступает в блок широтно-импульсной модуляции 21. Также в блок широтно-импульсной модуляции 21 поступает заданное постоянное значение частоты вращения. На основе этих двух сигналов блок широтно-импульсной модуляции 21 формирует управляющие сигналы автономного инвертора 3 и через блок драйверов 23 передает их на него. Асинхронный двигатель 5, находясь в режиме пуска (торможения), начинает разгоняться.Using the input unit of the set frequency 22, the set constant value of the rotational speed of the
По мере разгона асинхронного электродвигателя 5 увеличивается текущее значение активного тока статора, протекающего в статорных обмотках асинхронного электродвигателя 5. При достижении текущего значения активного тока статора установленного в блоке переключения режимов работы электропривода 20 порогового значения происходит его автоматическое переключение в нижнее положение, и система управления переключается из режима пуска в энергосберегающий режим. В энергосберегающем режиме отслеживают текущее значение активного тока статора и в соответствии с ним формируют оптимальное заданное значение напряжения асинхронного двигателя. Это происходит следующим образом. Заданное постоянное значение частоты вращения поступает в интегратор 16, на выходе которого получают заданное постоянное значение угла поворота вектора напряжения. Этот сигнал поступает в вычислители синуса 17 и косинуса 18 угла поворота вектора напряжения. После этого значение синуса и косинуса угла поворота вектора напряжения поступает на входы умножителей 12 и 13. Также на вход умножителей 12, 13 постает заданное значение напряжения асинхронного двигателя 5. Таким образом, на выходе умножителей 12, 13 формируют текущее значение проекций вектора напряжений. С помощью датчиков тока 7, 8, установленных в фазах А и С, и вычислителя проекций вектора тока статора 9 определяют текущее значение проекций вектора тока. Текущее значение проекций вектора напряжений и текущее значение проекций вектора тока поступают в вычислитель активного тока статора 10. На входные выводы умножителя 11 поступают сигналы с выхода вычислителя активного тока статора 10, текущее значение активного тока статора, и блока ввода заданной частоты 22, заданное постоянное значение частоты вращения. Этот сигнал, проходя через согласующий усилитель 14 и фильтр 15, преобразуется в заданное значение напряжения асинхронного двигателя 5 и поступает в блок переключения режимов работы электропривода 20.As the asynchronous
При торможении асинхронного электродвигателя снижается частота вращения и текущее значение активного тока статора. При снижении текущего значения активного тока статора ниже установленного в блоке переключения режимов работы электропривода 20 порогового значения происходит его автоматическое переключение в верхнее положение, и система управления переключается из энергосберегающего режима в режим торможения (пуска).When braking an asynchronous electric motor, the rotation frequency and the current value of the active stator current decrease. When the current value of the active stator current is lower than the threshold value set in the switching unit of the operating modes of the electric drive 20, it automatically switches to the upper position, and the control system switches from the energy-saving mode to the braking (starting) mode.
Таким образом, система управления обеспечивает снижение энергопотребления частотно-регулируемого асинхронного электропривода.Thus, the control system provides a reduction in power consumption of a frequency-controlled asynchronous electric drive.
На фиг.2 приведены графики переходных процессов в приводе с энергосберегающей системой управления. Система работает с асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором 4A250S4Y3 мощностью 75 кВт, который имеет следующие номинальные параметры: si=0,012; ηi=0,93; cos φi=0,9.Figure 2 shows the graphs of transients in a drive with an energy-saving control system. The system works with a 4A250S4Y3 squirrel-cage induction motor with a power of 75 kW, which has the following nominal parameters: s i = 0.012; η i = 0.93; cos φ i = 0.9.
Привод разгоняется за полторы секунды на холостом ходу по закону U/f=const, через одну секунду нагрузка увеличивается до номинального значения. Через 3 c момент падает до значения М=0,1Мн, через 5,5 с момент восстанавливается до номинального значения.The drive accelerates in one and a half seconds at idle according to the law U / f = const, after one second the load increases to the nominal value. After 3 s, the moment drops to a value of M = 0.1 Mn, after 5.5 s the moment is restored to its nominal value.
Анализ работы асинхронного электропривода с энергосберегающей системой управления при моменте М=0,1Мн: активная мощность, потребляемая двигателем Р=7,9 кВт, реактивная мощность Q=0,3 кВАр, полная мощность S=7,9 кBA, η=0,94; cos φ=0,92.Analysis of the operation of an asynchronous electric drive with an energy-saving control system at a moment M = 0.1 Mn: active power consumed by the motor P = 7.9 kW, reactive power Q = 0.3 kVar, apparent power S = 7.9 kBA, η = 0, 94; cos φ = 0.92.
Таким образом, в режиме энергосбережения отслеживают потребление активного тока, снижают выходное напряжение инвертора, тем самым снижают потери в двигателе. Система управления обеспечивает поддержание электродвигателя в режиме номинального КПД.Thus, in the power saving mode, the active current consumption is monitored, the output voltage of the inverter is reduced, thereby reducing losses in the motor. The control system maintains the electric motor in the nominal efficiency mode.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012125705/07A RU2498496C1 (en) | 2012-06-19 | 2012-06-19 | Energy-saving system for control of asynchronous drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012125705/07A RU2498496C1 (en) | 2012-06-19 | 2012-06-19 | Energy-saving system for control of asynchronous drive |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2498496C1 true RU2498496C1 (en) | 2013-11-10 |
Family
ID=49683368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012125705/07A RU2498496C1 (en) | 2012-06-19 | 2012-06-19 | Energy-saving system for control of asynchronous drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2498496C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU167775U1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-01-10 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" | POWER-SAVING ASYNCHRONOUS ELECTRIC DRIVE CONTROL SYSTEM |
| RU2748218C1 (en) * | 2020-02-04 | 2021-05-21 | Алексей Валерьевич Голубев | Ultra-low-noise quartz oscillator |
| RU2820159C1 (en) * | 2023-04-14 | 2024-05-30 | Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод имени М.И. Калинина, г. Екатеринбург" | System of frequency-controlled asynchronous electric drive of crane-manipulator installation (fcaed cmi system) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995016302A1 (en) * | 1993-12-06 | 1995-06-15 | Reliance Electric Company | Digital sine wave generator and motor controller |
| RU2158955C1 (en) * | 2000-04-17 | 2000-11-10 | Бурба Александр Алексеевич | Apparatus for selecting rational decisions |
| EP1737121A2 (en) * | 1997-03-11 | 2006-12-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Induction motor controller |
| RU2390091C1 (en) * | 2008-12-01 | 2010-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Asynchronous motor control system |
| RU2422979C1 (en) * | 2010-06-16 | 2011-06-27 | Андрей Николаевич Попов | System of asynchronous motor speed vector control |
-
2012
- 2012-06-19 RU RU2012125705/07A patent/RU2498496C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995016302A1 (en) * | 1993-12-06 | 1995-06-15 | Reliance Electric Company | Digital sine wave generator and motor controller |
| EP1737121A2 (en) * | 1997-03-11 | 2006-12-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Induction motor controller |
| RU2158955C1 (en) * | 2000-04-17 | 2000-11-10 | Бурба Александр Алексеевич | Apparatus for selecting rational decisions |
| RU2390091C1 (en) * | 2008-12-01 | 2010-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Asynchronous motor control system |
| RU2422979C1 (en) * | 2010-06-16 | 2011-06-27 | Андрей Николаевич Попов | System of asynchronous motor speed vector control |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU167775U1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-01-10 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" | POWER-SAVING ASYNCHRONOUS ELECTRIC DRIVE CONTROL SYSTEM |
| RU2748218C1 (en) * | 2020-02-04 | 2021-05-21 | Алексей Валерьевич Голубев | Ultra-low-noise quartz oscillator |
| RU2820159C1 (en) * | 2023-04-14 | 2024-05-30 | Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод имени М.И. Калинина, г. Екатеринбург" | System of frequency-controlled asynchronous electric drive of crane-manipulator installation (fcaed cmi system) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101304234B (en) | Power converters | |
| JP5862125B2 (en) | Control device for power converter | |
| KR101621994B1 (en) | Control apparatus for regenerative medium voltage inverter | |
| CN101931352A (en) | Double-motor cascade system of double Y-shift 30-degree six-phase permanent magnet synchronous motors driven by single inverter and control method thereof | |
| CN102420560B (en) | Excitation structure and alternating-current and direct-current excitation control method for frequency-variable alternating-current starting power generation system | |
| Nguyen et al. | Predictive Torque Control-A solution for mono inverter-dual parallel PMSM system | |
| JP2012139072A (en) | Turbocharger power generator | |
| RU2498496C1 (en) | Energy-saving system for control of asynchronous drive | |
| JP5693679B2 (en) | Turbocharger power generator | |
| RU2518907C1 (en) | Uninterrupted and secured power supply system for crucial power consumers | |
| RU2313895C1 (en) | Alternating current motor | |
| RU2410813C1 (en) | Method to provide for operability of three-phase asynchronous electric drive | |
| RU2477562C1 (en) | Device for control of double-fed motors | |
| Zhong | AC Ward Leonard drive systems: Revisiting the four-quadrant operation of AC machines | |
| WO2005031939A1 (en) | Motor drive system | |
| RU2326480C1 (en) | Method of control and provision of survivability of three phase induction motor | |
| Xu et al. | High performance DC chopper speed and current control of universal motors using a microcontroller | |
| RU167775U1 (en) | POWER-SAVING ASYNCHRONOUS ELECTRIC DRIVE CONTROL SYSTEM | |
| Ioannides et al. | Implementation of scalar control scheme for variable frequency induction motor actuator system | |
| JP2013081343A (en) | Drive unit of motor, inverter control method and program, air conditioner | |
| JP2000192888A (en) | Compressor control apparatus | |
| CN110086389B (en) | Power generation equipment and movable generator set running off grid | |
| CN101741305A (en) | Controller of energy-saving and noise reduction digital generator | |
| RU2625720C1 (en) | Device for controlling double-fed motor | |
| Chen et al. | Excitation for establishing voltage of switched reluctance generator at low rotor speed |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170620 |