RU2502079C1 - Method for determining parameters of asynchronous electric motor - Google Patents

Method for determining parameters of asynchronous electric motor Download PDF

Info

Publication number
RU2502079C1
RU2502079C1 RU2012132386/28A RU2012132386A RU2502079C1 RU 2502079 C1 RU2502079 C1 RU 2502079C1 RU 2012132386/28 A RU2012132386/28 A RU 2012132386/28A RU 2012132386 A RU2012132386 A RU 2012132386A RU 2502079 C1 RU2502079 C1 RU 2502079C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stator
electric motor
assessment
motor shaft
resistance
Prior art date
Application number
RU2012132386/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Савельевич Глазырин
Татьяна Анатольевна Глазырина
Вадим Владимирович Тимошкин
Роман Юрьевич Ткачук
Владимир Иосифович Полищук
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority to RU2012132386/28A priority Critical patent/RU2502079C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2502079C1 publication Critical patent/RU2502079C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: during start and braking with electric motor rundown there simultaneously performed is measurement of instantaneous values of currents and voltages on two phases of stator and rotation frequency of electric motor shaft, a stator current vector modulus is determined, voltages are converted from natural coordinate system to a rectangular stationary coordinate system. Obtained values of stator current vector modulus, voltages in the rectangular stationary coordinate system, rotation frequency of the electric motor shaft are stored and used for determination of active resistance and equivalent inductance of the stator winding, which are corrected to stator of active resistance and equivalent inductance of the rotor winding, and inductance determined with magnetic flow in an air gap of the electric motor by global optimisation of the function. Then, total moment of inertia corrected to the electric motor shaft and moment of load resistance is determined by global optimisation of the function.
EFFECT: simplifying the method.
1 tbl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения параметров асинхронных электродвигателей.The invention relates to electrical engineering and can be used to determine the parameters of induction motors.

Известен способ определения параметров и рабочих характеристик асинхронного двигателя без сопряжения с нагрузочным устройством [RU 2391680 С1, МПК G01R 31/34 (2006.01), опубл. 10.06.2010], выбранный в качестве прототипа. Потребляемую мощность, напряжение и ток в режиме холостого хода измеряют и регистрируют при номинальном напряжении или близком к нему, вычисляют по ним коэффициент мощности и индуктивное сопротивление статора, затем отключают двигатель от источника питания, регистрируют скачок напряжения статора, кривую затухания напряжения статора и измеряют сопротивление статора r1, по скачку напряжения, току, измеренному до отключения, коэффициенту мощности и сопротивлению фазы вычисляют реактивное сопротивление рассеяния x1 статора, по кривой затухания определяют постоянные времени T0 и T' ротора соответственно при разомкнутом статоре и статоре, условно включенном на сеть бесконечно большой мощности, с использованием полученных значений рассчитывают коэффициенты рассеяния σ1 и σ2 статора и ротора, реактивное сопротивление взаимоиндукции X12, приведенное к статору реактивное сопротивление рассеяния X2' ротора, приведенное к статору активное сопротивление R2' ротора, с использованием полученных параметров рассчитывают по «Т»- или «Г»-образной схемам замещения с одним контуром на роторе рабочие характеристики.A known method of determining the parameters and performance of an induction motor without pairing with a load device [RU 2391680 C1, IPC G01R 31/34 (2006.01), publ. 06/10/2010], selected as a prototype. Power consumption, voltage and idle current are measured and recorded at or close to rated voltage, the power factor and inductance of the stator are calculated from them, then the motor is disconnected from the power source, the stator voltage surge, the stator voltage decay curve are recorded, and the resistance is measured stator r 1 , according to the voltage jump, current measured before shutdown, power factor and phase resistance, the dissipation reactance x 1 of the stator is calculated from the curve smirks determine the time constants T 0 and T 'of the rotor, respectively, with the stator and stator open, conditionally connected to an infinitely high power network, using the obtained values, the scattering coefficients σ 1 and σ 2 of the stator and rotor are calculated, the mutual reactance X 12 , reduced to the stator leakage reactance X 2 'of the rotor, referred to the stator resistance r 2' of the rotor, using the received parameters calculated by the "T" - or "L" -shaped equivalent circuits with one circuit n rotor performance.

Недостатком известного способа является то, что для его осуществления необходимо проведение опыта холостого хода.The disadvantage of this method is that for its implementation it is necessary to conduct an experiment idling.

Задачей изобретения является расширение арсенала средств аналогичного назначения.The objective of the invention is to expand the arsenal of funds for similar purposes.

Это достигается тем, что в способе определения параметров асинхронного электродвигателя, также как в прототипе, осуществляют измерение потребляемых асинхронным электродвигателем токов и напряжений.This is achieved by the fact that in the method for determining the parameters of an asynchronous electric motor, as well as in the prototype, currents and voltages consumed by the asynchronous electric motor are measured.

Согласно изобретению в течение пуска и торможения выбегом электродвигателя одновременно проводят измерение мгновенных величин токов и напряжений на двух фазах статора и частоты вращения вала электродвигателя, определяют модуль вектора тока статора, преобразуют напряжения из естественной координатной системы в прямоугольную стационарную систему координат, запоминают полученные значения модуля вектора тока статора, напряжений в прямоугольной стационарной системе координат, частоты вращения вала электродвигателя и используют для определения активного сопротивления и эквивалентной индуктивности обмотки статора, приведенных к статору активного сопротивления и эквивалентной индуктивности обмотки ротора, и индуктивности, обусловленной магнитным потоком в воздушном зазоре электродвигателя, путем глобальной оптимизации функцииAccording to the invention, during start-up and coasting, the instantaneous values of currents and voltages are measured at two phases of the stator and the rotational speed of the motor shaft, the stator current vector module is determined, the voltages are converted from the natural coordinate system to a rectangular stationary coordinate system, and the obtained values of the vector module are stored the stator current, voltages in a rectangular stationary coordinate system, the rotational speed of the motor shaft and is used to definiteness resistance and equivalent inductance of the stator winding, the stator reduced resistance and the equivalent inductance of the rotor winding, and inductance due to the magnetic flux in the air gap of the motor, by global optimization function

Figure 00000001
,
Figure 00000001
 ,

где I1(t) - модуль вектора тока статора, А;where I 1 (t) is the module of the stator current vector, A;

Figure 00000002
- оценка модуля вектора тока статора, А;
Figure 00000002
 - assessment of the stator current vector module, A;

Figure 00000003
- оценка активного сопротивления обмотки статора. Ом;
Figure 00000003
 - assessment of the stator winding resistance. Ohm;

Figure 00000004
- оценка приведенного к статору сопротивления обмотки ротора, Ом;
Figure 00000004
 - evaluation of the rotor winding resistance reduced to the stator, Ohm;

Figure 00000005
- оценка эквивалентной индуктивности обмотки статора. Ом;
Figure 00000005
 - assessment of the equivalent inductance of the stator winding. Ohm;

Figure 00000006
- оценка эквивалентной индуктивности обмотки ротора. Ом;
Figure 00000006
 - assessment of the equivalent inductance of the rotor winding. Ohm;

Figure 00000007
- оценка результирующей индуктивности, обусловленной магнитным потоком в воздушном зазоре машины, Ом;
Figure 00000007
 - assessment of the resulting inductance due to the magnetic flux in the air gap of the machine, Ohm;

t - время, с;t is the time, s;

t∑ - суммарное время переходных процессов пуска и торможения выбегом электродвигателя, с,t ∑ is the total time of transients of starting and braking of the electric motor, s,

затем определяют приведенный к валу электродвигателя суммарный момент инерции и момент сопротивления нагрузки путем глобальной оптимизации функцииthen the total moment of inertia and the moment of resistance of the load reduced to the motor shaft are determined by global optimization of the function

Figure 00000008
Figure 00000008

где ω(t) - частота вращения вала электродвигателя, рад/с;where ω (t) is the frequency of rotation of the motor shaft, rad / s;

Figure 00000009
- оценка частоты вращения вала электродвигателя, рад/с;
Figure 00000009
 - assessment of the frequency of rotation of the motor shaft, rad / s;

Figure 00000010
- оценка суммарного момента инерции, приведенного к валу двигателя, кг·м2;
Figure 00000010
 - assessment of the total moment of inertia reduced to the motor shaft, kg · m 2 ;

Figure 00000011
- оценка момента сопротивления нагрузки, Н·м;
Figure 00000011
 - assessment of the moment of load resistance, N · m;

t - время, с;t is the time, s;

t∑ - суммарное время переходных процессов пуска и торможения выбегом электродвигателя, с.t ∑ is the total transient time of starting and braking of the electric motor, s.

Для глобальной оптимизации функций использовали генетический алгоритм [Генетические алгоритмы, искусственные нейронные сети и проблемы виртуальной реальности / Г.К. Вороновский, К.В. Махотило, С.Н. Петрашев, С.А. Сергеев. - X.: ОСНОВА, 1997. - 112 с.].For global optimization of functions, a genetic algorithm was used [Genetic algorithms, artificial neural networks and virtual reality problems / G.K. Voronovsky, K.V. Makhotilo, S.N. Petrashev, S.A. Sergeev. - X .: BASIS, 1997. - 112 p.].

Для рассчета переходных процессов модуля вектора тока статора при пуске и торможении электродвигателя применяли математическую модель в стационарной системе координат α, β:To calculate the transients of the stator current vector module when starting and braking the electric motor, a mathematical model was used in the stationary coordinate system α, β:

Figure 00000012
;
Figure 00000012
 ;

Figure 00000013
;
Figure 00000013
 ;

Figure 00000014
;
Figure 00000014
 ;

Figure 00000015
;
Figure 00000015
 ;

где

Figure 00000016
- оценка эквивалентного сопротивления, Ом;Where
Figure 00000016
 - assessment of equivalent resistance, Ohm;

Figure 00000017
- оценка активного сопротивления обмотки статора, Ом;
Figure 00000017
 - assessment of the stator winding resistance, Ohm;

Figure 00000018
- оценка приведенного к статору сопротивления обмотки ротора, Ом;
Figure 00000018
 - evaluation of the rotor winding resistance reduced to the stator, Ohm;

Figure 00000019
- оценка эквивалентной индуктивности обмотки статора, Гн;
Figure 00000019
 - assessment of the equivalent inductance of the stator winding, GN;

Figure 00000020
- оценка эквивалентной индуктивности обмотки ротора, Гн;
Figure 00000020
 - assessment of the equivalent inductance of the rotor winding, GN;

Figure 00000021
- оценка результирующей индуктивности, обусловленной магнитным потоком в воздушном зазоре машины, Гн;
Figure 00000021
 - assessment of the resulting inductance due to the magnetic flux in the air gap of the machine, GN;

Figure 00000022
- оценка коэффициента рассеяния;
Figure 00000022
 - assessment of the scattering coefficient;

zp - число пар полюсов машины;z p is the number of pole pairs of the machine;

U1α(t), U1β(t) - составляющие напряжения статора. В;U 1α (t), U 1β (t) are the stator voltage components. AT;

Î1α(t), Î1β(t) - оценки составляющих тока статора, А;Î 1α (t), Î 1β (t) - estimates of the stator current components, A;

Figure 00000023
,
Figure 00000024
 - оценки составляющих потокосцепления ротора, Вб;
Figure 00000023
 ,
Figure 00000024
 - estimates of rotor flux linkage components, Wb;

ω(t) - угловая скорость вращения ротора электродвигателя, рад/с.ω (t) is the angular velocity of rotation of the rotor of the electric motor, rad / s.

Для рассчета переходных процессов угловой скорость вращения ротора при пуске и торможении электродвигателя применяли математическую модель в стационарной системе координат α, β:To calculate the transients, the angular velocity of the rotor during start-up and braking of the electric motor used a mathematical model in a stationary coordinate system α, β:

Figure 00000025
;
Figure 00000025
 ;

Figure 00000026
;
Figure 00000026
 ;

Figure 00000027
;
Figure 00000027
 ;

Figure 00000028
;
Figure 00000028
 ;

Figure 00000029
;
Figure 00000029
 ;

Figure 00000030
,
Figure 00000030
 ,

где

Figure 00000031
- оценка эквивалентного сопротивления, Ом;Where
Figure 00000031
 - assessment of equivalent resistance, Ohm;

Figure 00000032
- оценка активного сопротивления обмотки статора, Ом;
Figure 00000032
 - assessment of the stator winding resistance, Ohm;

Figure 00000033
- оценка приведенного к статору сопротивления обмотки ротора. Ом;
Figure 00000033
 - evaluation of the rotor winding resistance reduced to the stator. Ohm;

Figure 00000034
- оценка эквивалентной индуктивности обмотки статора, Гн;
Figure 00000034
 - assessment of the equivalent inductance of the stator winding, GN;

Figure 00000035
- оценка эквивалентной индуктивности обмотки ротора, Гн;
Figure 00000035
 - assessment of the equivalent inductance of the rotor winding, GN;

Figure 00000036
- оценка результирующей индуктивности, обусловленной магнитным потоком в воздушном зазоре машины, Гн;
Figure 00000036
 - assessment of the resulting inductance due to the magnetic flux in the air gap of the machine, GN;

Figure 00000037
- оценка коэффициента рассеяния;
Figure 00000037
 - assessment of the scattering coefficient;

zp - число пар полюсов машины;z p is the number of pole pairs of the machine;

U1α(t), U1β(t) - составляющие напряжения статора. В;U 1α (t), U 1β (t) are the stator voltage components. AT;

Î1α(t), Î1β(t) - оценки составляющих тока статора. А;Î 1α (t), Î 1β (t) are estimates of the stator current components. BUT;

Figure 00000038
,
Figure 00000039
 ) - оценки составляющих потокосцепления ротора, Вб;
Figure 00000038
 ,
Figure 00000039
 ) - estimates of the rotor flux linkage components, Wb;

Figure 00000040
- оценка угловой скорость вращения ротора электродвигателя,
Figure 00000040
 - assessment of the angular speed of rotation of the rotor of the electric motor,

рад/с;rad / s;

Figure 00000041
- оценка электромагнитного момента двигателя, H·м;
Figure 00000041
 - assessment of the electromagnetic moment of the engine, H · m;

Figure 00000042
- оценка момента сопротивления нагрузки, H·м;
Figure 00000042
 - assessment of the moment of load resistance, H · m;

Figure 00000043
- оценка суммарного момента инерции, приведенного к валу двигателя, кг·м2.
Figure 00000043
 - assessment of the total moment of inertia reduced to the motor shaft, kg · m 2 .

Данный способ позволяет производить идентификацию не только электромагнитных параметров асинхронных электродвигателей, но и механических по мгновенным величинам тока, скорости и напряжения.This method allows the identification of not only the electromagnetic parameters of asynchronous electric motors, but also mechanical ones by instantaneous values of current, speed and voltage.

На фиг.1 приведена схема устройства, реализующего рассматриваемый способ определения параметров асинхронного электродвигателя.Figure 1 shows a diagram of a device that implements the considered method for determining the parameters of an induction motor.

На фиг.2 приведены графики переходных процессов тока и скорости, где, 1, 2 - экспериментальные кривые, 3, 4 - расчетные кривые.Figure 2 shows graphs of transients of the current and speed, where, 1, 2 are experimental curves, 3, 4 are calculated curves.

В таблице 1 приведены параметры асинхронного электродвигателя, определенные по заявленному способу.Table 1 shows the parameters of an induction motor, determined by the claimed method.

Способ определения параметров асинхронного электродвигателя осуществлен с помощью устройства (фиг.1), содержащего датчики фазных токов 1 (ДТ1), 2 (ДТ2), датчики фазных напряжений 3 (ДН1), 4 (ДН2), подключенные к двум фазам питания асинхронного электродвигателя, и датчик частоты вращения вала электродвигателя 5 (ДС), установленный на валу электродвигателя. К датчикам токов 1 (ДТ1), 2 (ДТ2) последовательно подключены формирователь тока статора 6 (ФТС), блок памяти 7 (БП), блок определения электрических параметров электродвигателя 8 (БОЭП), блок определения механических параметров электродвигателя 9 (БОМП). К датчикам фазных напряжений 3 (ДН1), 4 (ДН2) последовательно подключены преобразователь координат 10 (ПК), блок памяти 7 (БП), блок определения механических параметров электродвигателя 9 (БОМП). К датчику частоты вращения вала электродвигателя 5 (ДС) подключен блок памяти 7 (БП). Первый и второй управлящие входы блока памяти 7 (БП) и управляющий вход блока определения электрических параметров электродвигателя 8 (БОЭП) соединены с системой управления электропривода (не показано на фиг.1). Блоки определения электрических и механических параметров электродвигателя 8 (БОЭП), 9 (БОМП) связаны с ЭВМ (не показано на фиг.1).The method of determining the parameters of an induction motor is carried out using a device (Fig. 1), which contains phase current sensors 1 (ДТ1), 2 (ДТ2), phase voltage sensors 3 (ДН1), 4 (ДН2) connected to two phases of the asynchronous electric motor, and a speed sensor for the shaft of the electric motor 5 (DS) mounted on the shaft of the electric motor. To the current sensors 1 (DT1), 2 (DT2), the stator current driver 6 (FCS), the memory unit 7 (PSU), the electric motor parameter determination unit 8 (BEC), the mechanical parameter determination unit of the electric motor 9 (BOMP) are connected in series. To the phase voltage sensors 3 (DN1), 4 (DN2), a coordinate transformer 10 (PC), a memory unit 7 (PSU), a unit for determining the mechanical parameters of the electric motor 9 (BOMP) are connected in series. A memory unit 7 (PSU) is connected to the speed sensor of the shaft of the electric motor 5 (DS). The first and second control inputs of the memory unit 7 (PSU) and the control input of the unit for determining the electrical parameters of the electric motor 8 (BEP) are connected to the control system of the electric drive (not shown in figure 1). Blocks for determining the electrical and mechanical parameters of an electric motor 8 (BOEP), 9 (BOMP) are connected to a computer (not shown in FIG. 1).

В качестве датчиков фазных токов 1 (ДТ1), 2 (ДТ2) использованы датчики тока - промышленный прибор КЭИ-0,1, а в качестве датчиков фазных напряжений 3 (ДН1), 4 (ДН2) - датчики напряжения LEM. Формирователь тока статора 6 (ФТС), преобразователь координат 10 (ПК), блок памяти 7 (БП), блоки определения электрических и механических параметров электродвигателя 8 (БОЭП), 9 (БОМП) выполнены на базе микроконтроллера типа TMS320C28346 фирмы Texas Instruments.As sensors of phase currents 1 (ДТ1), 2 (ДТ2), current sensors were used - an industrial device KEI-0,1, and as sensors of phase voltages 3 (ДН1), 4 (ДН2) - voltage sensors LEM. Stator current generator 6 (FCS), coordinate converter 10 (PC), memory block 7 (PSU), electric and mechanical parameters of the electric motor 8 (BOEP), 9 (BOMP) are determined on the basis of a microcontroller type TMS320C28346 from Texas Instruments.

Для проверки работоспособности предложенного способа определения параметров датчики фазных токов 1 (ДТ1), 2 (ДТ2) и датчики фазных напряжений 3 (ДН1), 4 (ДН2) подключили к двум фазам питания асинхронного электродвигателя (f1н=50 Гц, U1н=220 B, zp=2, ω0=157 рад/с). Датчик частоты вращения вала электродвигателя 5 (ДС) установили на валу электродвигателя. Измерили мгновенные величины токов и напряжений на двух фазах статора и частоту вращения вала электродвигателя. Мгновенные величины токов передали в формирователь тока статора 6 (ФТС), где получили мгновенную величину модуля вектора тока статора. Мгновенные величины напряжений передали в преобразователь координат 10 (ПК), где получили мгновенные величины напряжений в прямоугольной стационарной системе координат. Величины модуля вектора тока статора, напряжений в прямоугольной стационарной системе координат и частоты вращения вала электродвигателя передали в блок памяти 7 (БП). В момент включения в сеть электродвигателя на первый управляющий вход блока памяти 7 (БП) подали сигнал о пуске двигателя, по этому сигналу начали запись величин модуля вектора тока статора, напряжений в прямоугольной стационарной системе координат и частоты вращения вала электродвигателя. После осуществления пуска и торможения выбегом электродвигателя через определенное время подали управляющий сигнал на второй управляющий вход блока памяти 7 (БП) и управляющий вход блока определения электрических параметров электродвигателя 8 (БОЭП). По этому сигналу остановили запись сигналов в блоке памяти 7 (БП), на вход блока определения электрических параметров электродвигателя 8 (БОЭП) передали записанные массивы переходных процессов модуля вектора тока статора, напряжений в прямоугольной стационарной системе координат и частоты вращения вала электродвигателя, и затем начали определение активного сопротивления и эквивалентной индуктивности обмотки статора, приведенных к статору активного сопротивления и эквивалентной индуктивности обмотки ротора, и индуктивности, обусловленной магнитным потоком в воздушном зазоре электродвигателя, путем глобальной оптимизации функцииTo test the operability of the proposed method for determining the parameters, the phase current sensors 1 (ДТ1), 2 (ДТ2) and phase voltage sensors 3 (ДН1), 4 (ДН2) were connected to two phases of the asynchronous electric motor power supply (f 1н = 50 Hz, U 1н = 220 B, z p = 2, ω 0 = 157 rad / s). The rotational speed sensor of the motor shaft 5 (DS) was mounted on the motor shaft. We measured the instantaneous values of currents and voltages on two phases of the stator and the frequency of rotation of the motor shaft. The instantaneous values of the currents were transferred to the stator current former 6 (FCS), where the instantaneous magnitude of the stator current vector module was obtained. Instantaneous stress values were transferred to coordinate transformer 10 (PC), where instantaneous stress values were obtained in a rectangular stationary coordinate system. The magnitude of the module of the stator current vector, voltages in a rectangular stationary coordinate system and the rotational speed of the motor shaft was transferred to memory unit 7 (PSU). At the time of turning on the electric motor to the first control input of the memory unit 7 (PSU), a signal was issued to start the engine, this signal was used to record the magnitude of the stator current vector module, the voltages in a rectangular stationary coordinate system, and the rotational speed of the motor shaft. After starting and braking the motor after a certain time, a control signal was applied to the second control input of the memory unit 7 (PSU) and the control input of the electric parameter determination unit of the electric motor 8 (BEP). This signal stopped recording signals in the memory unit 7 (PSU), the recorded arrays of transients of the stator current vector module, the voltages in the rectangular stationary coordinate system and the rotational speed of the motor shaft were transferred to the input of the electric motor unit 8 (BEC), and then started determination of the active resistance and equivalent inductance of the stator winding, reduced to the stator of active resistance and equivalent inductance of the rotor winding, and inductance, caused constant magnetic flux in the air gap of the motor, by global optimization function

Figure 00000044
,
Figure 00000044
 ,

где I1(t) - модуль вектора тока статора, А;where I 1 (t) is the module of the stator current vector, A;

Figure 00000045
- оценка модуля вектора тока статора, А;
Figure 00000045
 - assessment of the stator current vector module, A;

Figure 00000032
- оценка активного сопротивления обмотки статора, Ом;
Figure 00000032
 - assessment of the stator winding resistance, Ohm;

Figure 00000033
- оценка приведенного к статору сопротивления обмотки ротора. Ом;
Figure 00000033
 - evaluation of the rotor winding resistance reduced to the stator. Ohm;

Figure 00000034
- оценка эквивалентной индуктивности обмотки статора, Ом;
Figure 00000034
 - assessment of the equivalent inductance of the stator winding, Ohm;

Figure 00000035
- оценка эквивалентной индуктивности обмотки ротора, Ом;
Figure 00000035
 - assessment of the equivalent inductance of the rotor winding, Ohm;

Figure 00000046
- оценка результирующей индуктивности, обусловленной магнитным потоком в воздушном зазоре машины, Ом;
Figure 00000046
 - assessment of the resulting inductance due to the magnetic flux in the air gap of the machine, Ohm;

t - время, с;t is the time, s;

t∑ - суммарное время переходных процессов пуска и торможения выбегом электродвигателя, с.t ∑ is the total transient time of starting and braking of the electric motor, s.

Затем определенные электрические параметры электродвигателя и записанные массивы переходных процессов передали в блок определения механических параметров электродвигателя 9 (БОМП), где определили приведенный к валу электродвигателя суммарный момент инерции и момент сопротивления нагрузки путем глобальной оптимизации функцииThen, certain electrical parameters of the electric motor and the recorded transient arrays were transferred to the unit for determining the mechanical parameters of the electric motor 9 (BOMP), where they determined the total moment of inertia and the moment of resistance of the load brought to the motor shaft by global optimization of the function

Figure 00000047
,
Figure 00000047
 ,

где ω(t) - частота вращения вала электродвигателя, рад/с;where ω (t) is the frequency of rotation of the motor shaft, rad / s;

Figure 00000048
- оценка частоты вращения вала электродвигателя, рад/с;
Figure 00000048
 - assessment of the frequency of rotation of the motor shaft, rad / s;

Figure 00000043
- оценка суммарного момента инерции, приведенного к валу двигателя, кг-м;
Figure 00000043
 - assessment of the total moment of inertia reduced to the motor shaft, kg-m;

Figure 00000049
- оценка момента сопротивления нагрузки, Н-м;
Figure 00000049
 - assessment of the moment of load resistance, Nm;

t - время, с;t is the time, s;

t∑ - суммарное время переходных процессов пуска и торможения выбегом электродвигателя, с.t ∑ is the total transient time of starting and braking of the electric motor, s.

Опрос датчиков, вычисление модуля вектора тока статора и напряжений в прямоугольной стационарной системе координат, запись сигналов провели с частотой 400 Гц в течение 12 с в режимах пуска и торможения выбегом электродвигателя. Определенные параметры асинхронного электродвигателя передали в ЭВМ (таблица 1).The sensors were polled, the stator current vector module and voltages in a rectangular stationary coordinate system were calculated, and signals were recorded at a frequency of 400 Hz for 12 s in the modes of starting and coasting of the electric motor. Certain parameters of the induction motor were transferred to the computer (table 1).

Проверку правильности определения параметров асинхронного электродвигателя осуществляли путем сравнения расчетных кривых 1,2 и экспериментальных кривых 3,4 переходных процессов электродвигателя (фиг.2). Для расчета переходных процессов применяли математическую модель в стационарной системе координат α, β.The verification of the correct determination of the parameters of the induction motor was carried out by comparing the calculated curves 1.2 and experimental curves 3.4 of transient processes of the electric motor (figure 2). To calculate transients, a mathematical model was used in a stationary coordinate system α, β.

После расчета переходных процессов модуля тока и скорости электродвигателя с идентифицированными параметрами были определены критерии соответствия, которые показали относительные отклонения оценок модуля вектора тока статора σ1=3% и частоты вращения вала электродвигателя σω=2,7% от экспериментальных значений. Из приведенного сравнения видно, что расчетные графики соответствуют экспериментальным, следовательно погрешность определения параметров незначительна.After calculating the transients of the current module and electric motor speed with the identified parameters, correspondence criteria were determined that showed the relative deviations of the estimates of the stator current vector module σ 1 = 3% and the rotational speed of the motor shaft σ ω = 2.7% from the experimental values. It can be seen from the comparison that the calculated graphs correspond to the experimental ones; therefore, the error in determining the parameters is insignificant.

Таблица 1Table 1 Способ определения параметров асинхронного электродвигателяThe method of determining the parameters of an induction motor ПараметрParameter Активное сопротивление обмотки статора, R1, ОмActive resistance of stator winding, R 1 , Ohm Приведенное к статору активное сопротивление обмотки ротора,

Figure 00000050
, ОмThe resistance of the rotor winding, brought to the stator,
Figure 00000050
 Ohm Эквивалентная индуктивность обмотки статора, L1, ГнEquivalent inductance of the stator winding, L 1 , GN Эквивалентная индуктивность обмотки ротора, L2, ГнEquivalent inductance of the rotor winding, L 2 , GN Результирующая индуктивность, обусловленная магнитным потоком в воздушном зазоре машины, Lm, ГнThe resulting inductance due to the magnetic flux in the air gap of the machine, L m , GN Суммарный момент инерции, приведенный к валу двигателя, J∑ кг·м2 The total moment of inertia reduced to the motor shaft, J ∑ kg · m 2 Момент сопротивления нагрузки, Mc, Н·мMoment of load resistance, M c , Nm ОценкаRating 46,08646,086 45,69945.699 1,1061,106 0,9290.929 0,9240.924 0,0120.012 0,3780.378

Claims (1)

Способ определения параметров асинхронного электродвигателя, включающий измерение потребляемых асинхронным электродвигателем токов и напряжений, отличающийся тем, что в течение пуска и торможения выбегом электродвигателя одновременно проводят измерение мгновенных величин токов и напряжений на двух фазах статора и частоты вращения вала электродвигателя, определяют модуль вектора тока статора, преобразуют напряжения из естественной координатной системы в прямоугольную стационарную систему координат, запоминают полученные значения модуля вектора тока статора, напряжений в прямоугольной стационарной системе координат, частоты вращения вала электродвигателя и используют их для определения активного сопротивления и эквивалентной индуктивности обмотки статора, приведенных к статору активного сопротивления и эквивалентной индуктивности обмотки ротора, и индуктивности, обусловленной магнитным потоком в воздушном зазоре электродвигателя, путем глобальной оптимизации функции
Figure 00000001
где I1(t) - модуль вектора тока статора, А;
Figure 00000051
 - оценка модуля вектора тока статора, А;
Figure 00000052
 - оценка активного сопротивления обмотки статора, Ом;
Figure 00000053
 - оценка приведенного к статору сопротивления обмотки ротора, Ом;
Figure 00000054
 - оценка эквивалентной индуктивности обмотки статора, Ом;
Figure 00000055
 - оценка эквивалентной индуктивности обмотки ротора, Ом;
Figure 00000056
 - оценка результирующей индуктивности, обусловленной магнитным потоком в воздушном зазоре машины, Ом; t - время, с; t∑ - суммарное время переходных процессов пуска и торможения выбегом электродвигателя, с; затем определяют приведенный к валу электродвигателя суммарный момент инерции и момент сопротивления нагрузки путем глобальной оптимизации функции
Figure 00000057
где ω(t) - частота вращения вала электродвигателя, рад/с;
Figure 00000058
 - оценка частоты вращения вала электродвигателя, рад/с;
Figure 00000059
 - оценка суммарного момента инерции, приведенного к валу двигателя, кг·м2;
Figure 00000060
 - оценка момента сопротивления нагрузки, Н·м; t - время, с; t∑ - суммарное время переходных процессов пуска и торможения выбегом электродвигателя, с. A method for determining the parameters of an asynchronous electric motor, including measuring currents and voltages consumed by an asynchronous electric motor, characterized in that during start-up and coasting of the electric motor simultaneously measure instantaneous values of currents and voltages on two phases of the stator and the rotational speed of the motor shaft, determine the stator current vector module, transform stresses from the natural coordinate system to a rectangular stationary coordinate system, store the obtained values I module of the stator current vector, the voltages in a rectangular stationary coordinate system, the rotational speed of the motor shaft and use them to determine the active resistance and equivalent inductance of the stator winding, reduced to the stator of active resistance and equivalent inductance of the rotor winding, and inductance due to magnetic flux in the air gap electric motor, by global function optimization
Figure 00000001
where I 1 (t) is the module of the stator current vector, A;
Figure 00000051
 - assessment of the stator current vector module, A;
Figure 00000052
 - assessment of the stator winding resistance, Ohm;
Figure 00000053
 - evaluation of the rotor winding resistance reduced to the stator, Ohm;
Figure 00000054
 - assessment of the equivalent inductance of the stator winding, Ohm;
Figure 00000055
 - assessment of the equivalent inductance of the rotor winding, Ohm;
Figure 00000056
 - assessment of the resulting inductance due to the magnetic flux in the air gap of the machine, Ohm; t is the time, s; t ∑ is the total transient time of starting and braking of the electric motor, s; then the total moment of inertia and the moment of resistance of the load reduced to the motor shaft are determined by global optimization of the function
Figure 00000057
where ω (t) is the frequency of rotation of the motor shaft, rad / s;
Figure 00000058
 - assessment of the frequency of rotation of the motor shaft, rad / s;
Figure 00000059
 - assessment of the total moment of inertia reduced to the motor shaft, kg · m 2 ;
Figure 00000060
 - assessment of the moment of load resistance, N · m; t is the time, s; t ∑ is the total transient time of starting and braking of the electric motor, s.
RU2012132386/28A 2012-07-27 2012-07-27 Method for determining parameters of asynchronous electric motor RU2502079C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012132386/28A RU2502079C1 (en) 2012-07-27 2012-07-27 Method for determining parameters of asynchronous electric motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012132386/28A RU2502079C1 (en) 2012-07-27 2012-07-27 Method for determining parameters of asynchronous electric motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2502079C1 true RU2502079C1 (en) 2013-12-20

Family

ID=49785244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012132386/28A RU2502079C1 (en) 2012-07-27 2012-07-27 Method for determining parameters of asynchronous electric motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2502079C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2564692C1 (en) * 2014-07-09 2015-10-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method for determining parameters of asynchronous electric motor
RU2623195C1 (en) * 2016-03-29 2017-06-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Method for determining pump pressure with electric motor
RU2623834C1 (en) * 2016-02-09 2017-06-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Method of determination of electromagnetic parameters of asynchronous electric motors
RU2683954C1 (en) * 2018-06-07 2019-04-03 Общество с ограниченной ответственностью "СовЭлМаш" Method for determining the resistance of the phases of three-phase electric rotating machines with combined windings
RU2705939C1 (en) * 2019-04-18 2019-11-12 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method for determining parameters of a direct current motor
RU2784324C1 (en) * 2022-07-29 2022-11-23 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Method for determining the load moment of an asynchronous electric motor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2178229C2 (en) * 1999-06-01 2002-01-10 Военный инженерно-технический университет Method for induction motor diagnostics
RU2229135C2 (en) * 1998-06-16 2004-05-20 М.Э.А. Мотор Инспекшн Лтд. Method and system to test functioning of rotary machines
GB2418993A (en) * 2004-10-09 2006-04-12 Siemens Ag A method for determining parameters of an induction motor
RU2391680C1 (en) * 2008-12-15 2010-06-10 Научно-производственное объединение "ЭЛСИБ" Открытое акционерное общество Method of determining asynchronous motor parametres and operational characteristics without interfacing with loading device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2229135C2 (en) * 1998-06-16 2004-05-20 М.Э.А. Мотор Инспекшн Лтд. Method and system to test functioning of rotary machines
RU2178229C2 (en) * 1999-06-01 2002-01-10 Военный инженерно-технический университет Method for induction motor diagnostics
GB2418993A (en) * 2004-10-09 2006-04-12 Siemens Ag A method for determining parameters of an induction motor
RU2391680C1 (en) * 2008-12-15 2010-06-10 Научно-производственное объединение "ЭЛСИБ" Открытое акционерное общество Method of determining asynchronous motor parametres and operational characteristics without interfacing with loading device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2564692C1 (en) * 2014-07-09 2015-10-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method for determining parameters of asynchronous electric motor
RU2623834C1 (en) * 2016-02-09 2017-06-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Method of determination of electromagnetic parameters of asynchronous electric motors
RU2623195C1 (en) * 2016-03-29 2017-06-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Method for determining pump pressure with electric motor
RU2683954C1 (en) * 2018-06-07 2019-04-03 Общество с ограниченной ответственностью "СовЭлМаш" Method for determining the resistance of the phases of three-phase electric rotating machines with combined windings
RU2705939C1 (en) * 2019-04-18 2019-11-12 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method for determining parameters of a direct current motor
RU2789019C1 (en) * 2022-05-05 2023-01-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method for determining parameters of a dc electric motor
RU2784324C1 (en) * 2022-07-29 2022-11-23 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Method for determining the load moment of an asynchronous electric motor
RU2791689C1 (en) * 2022-07-29 2023-03-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Method for determining pressure of a centrifugal pump with an asynchronous electric drive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kim et al. Sensorless control of PMSM in a high-speed region considering iron loss
RU2502079C1 (en) Method for determining parameters of asynchronous electric motor
Echenique et al. Sensorless control for a switched reluctance wind generator, based on current slopes and neural networks
Zhang et al. Fault-tolerant control of PMSM with inter-turn short-circuit fault
Fan et al. Stator winding interturn short-circuit faults severity detection controlled by OW-SVPWM without CMV of a five-phase FTFSCW-IPM
US20130207589A1 (en) Method and Device for Regulating Separately Excited Synchronous Machines
US20120007532A1 (en) Rotor Temperature Estimation and Motor Control Torque Limiting for Vector-Controlled AC Induction Motors
JP2014515244A (en) Method and system for controlling an electric motor with temperature compensation
CN105471346A (en) Methods of estimating rotor magnet temperature and systems thereof
CN104767457B (en) The method of parameter adaptive in DC frequency-changeable compressor operational process
Cooper et al. Development of a diesel generating set model for large voltage and frequency transients
Xu et al. Numerical analysis of turn-to-turn short circuit current mitigation for concentrated winding permanent magnet machines with series and parallel connected windings
Ciampolini et al. Simplified approach for developing efficiency maps of high-speed PMSM machines for use in EAT systems starting from single-point data
US6707279B2 (en) Induction generator control with minimal sensor requirements
CN202696533U (en) Variable speed permanent magnet alternating current generator system
Boldea et al. Active flux based motion-sensorless vector control of DC-excited synchronous machines
CN104836501A (en) Method for permanent-magnet synchronous motor parameter on-line identification
Dendouga et al. Decoupled active and reactive power control of a doubly-fed induction generator (DFIG)
Liu et al. Analysis of indirect rotor field oriented control-based induction machine performance under inaccurate field-oriented condition
RU2570363C1 (en) Method of determination of parameters of induction motor
CN104811103B (en) A kind of control method of extension ECM range of motor speeds
CN108549752B (en) Modeling method for functional level model of doubly salient electro-magnetic generator
Orlowska-Kowalska et al. Robust speed-sensorless induction motor drive for traction applications
Tinazzi et al. On the true maximum efficiency operations of synchronous motor drives
EP1609232A1 (en) Estimation method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140728