RU2537957C2 - Electric drive of stand-alone object with ac converter-fed motor - Google Patents

Electric drive of stand-alone object with ac converter-fed motor Download PDF

Info

Publication number
RU2537957C2
RU2537957C2 RU2012138944/07A RU2012138944A RU2537957C2 RU 2537957 C2 RU2537957 C2 RU 2537957C2 RU 2012138944/07 A RU2012138944/07 A RU 2012138944/07A RU 2012138944 A RU2012138944 A RU 2012138944A RU 2537957 C2 RU2537957 C2 RU 2537957C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
adder
converter
outputs
Prior art date
Application number
RU2012138944/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012138944A (en
Inventor
Виктор Иванович Доманов
Андрей Викторович Доманов
Николай Владимирович Мишин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический 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 "Ульяновский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет"
Priority to RU2012138944/07A priority Critical patent/RU2537957C2/en
Publication of RU2012138944A publication Critical patent/RU2012138944A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2537957C2 publication Critical patent/RU2537957C2/en

Links

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to electric engineering and may be used in ac converter-fed electric drive of stand-alone objects. The electric drive of stand-alone object with AC current-fed motor includes the rotor position transmitter, stand-alone voltage inverter, speed regulator, trigonometric converters. Current regulator outputs as projected to axis q and current regulator as projected to axis d are connected to the calculator, and calculator output is connected to the control input of the stand-alone voltage inverter that is connected with windings of the AC current-fed device via current feedback, speed feedback and flow feedback as projected to axis d.
EFFECT: power efficiency increasing due to optimisation under start-up mode and use of regenerative braking mode.
1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, получающей применение в вентильном электроприводе автономных объектов.The invention relates to electrical engineering, which is used in a valve electric drive of autonomous objects.

Электроприводы на основе вентильных двигателей (ВД) с возбуждением от постоянных магнитов широко применяются в различных отраслях. Они обладают высокими динамическими характеристиками и эненргоэффективностью, малыми массой и габаритами, высокой надежностью. Существует большое разнообразие систем управления ВД, в то же время появляются новые схемы, имеющие более высокие функциональные возможности. Заявка посвящена синтезу системы управления ВД с возможностью электронного управления углом установки датчика положения ротора (ДПР).Electric drives based on valve motors (VD) with permanent magnet excitation are widely used in various industries. They have high dynamic characteristics and energy efficiency, low weight and dimensions, high reliability. There is a wide variety of VD control systems, while at the same time, new schemes appear that have higher functionality. The application is devoted to the synthesis of the VD control system with the possibility of electronic control of the installation angle of the rotor position sensor (DPR).

Известно техническое решение (см. заявку RU 2008147082 А, опубликована 10.06.2010, Способ управления вентильным электроприводом), в котором электродвигатель с ротором на постоянных магнитах, статорные обмотки которого подсоединены к выводам переменного тока мостового инвертора, выводами постоянного тока, подключенного к источнику электропитания и емкостному накопителю. Недостатком такого решения является торможение с помощью высокочастотной модуляции в функции величины сигнала движения.A technical solution is known (see application RU 2008147082 A, published on 06/10/2010, Method for controlling a valve actuator), in which an electric motor with a permanent magnet rotor, the stator windings of which are connected to the AC inlets of the bridge inverter, to the DC outlets connected to the power supply and capacitive storage. The disadvantage of this solution is braking using high-frequency modulation as a function of the magnitude of the motion signal.

Также, известно техническое решение (см. патент RU 2366069 С1, опубликованный 27.08.2007, Вентильный электропривод), в котором электропривод содержит электродвигатель, устройство формирования цифрового сигнала скорости, преобразователь «код-ШИМ», коммутатор, устройство формирования направления вращения, датчик положения, преобразователь сигнала обратной связи по положению в код, устройство определения ошибки по положению и устройство определения рассогласования по скорости, устройство выделения модуля и наблюдатель скорости, составленный из двух сумматоров, интегратора, устройства выделения модуля, функционального преобразователя и устройства умножения. Наблюдатель скорости по сигналу вырабатывает сигнал оценки, используемый в электроприводе в качестве обратной связи. Недостатком такого решения является отсутствие режима рекуперации, что снижает энергоэффективность электропривода в целом.Also, a technical solution is known (see patent RU 2366069 C1, published August 27, 2007, Valve actuator), in which the actuator comprises an electric motor, a digital speed signal generating device, a code-PWM converter, a switch, a rotation direction generating device, and a position sensor , a position feedback signal to code converter, a position error determination device and a speed mismatch determination device, a module isolation device and a speed observer composed of vuh adders, integrator, module isolation device, functional converter and multiplication device. A signal speed observer generates an evaluation signal, which is used as feedback in the drive. The disadvantage of this solution is the lack of a recovery mode, which reduces the energy efficiency of the drive as a whole.

Наиболее близким техническим решением (см. заявку RU 93033592 А, опубликована 27.08.1995, Вентильный электропривод), в котором для расширения технических и эксплуатационных возможностей путем расширения арсенала средств управления моментом двигателя применяют механическое управление путем поворота основных частей двигателя (статора или ротора). Предложены двигатели с поворотом ротора датчика положения или разворота роторов датчика положения и собственно двигателя, а также двигатели с непосредственным поворотом и разворотом статоров или с сопряжением ротора со статором с помощью редуктора. Недостатком такого решения является механическое управление датчиком положения ротора.The closest technical solution (see application RU 93033592 A, published on 08.27.1995, Valve actuator), in which to expand the technical and operational capabilities by expanding the arsenal of engine torque controls, mechanical control is used by turning the main parts of the engine (stator or rotor). Motors with rotation of the rotor of a position sensor or a turn of rotors of a position sensor and the motor proper are proposed, as well as engines with direct rotation and rotation of the stators or with the coupling of the rotor with the stator using a gearbox. The disadvantage of this solution is the mechanical control of the rotor position sensor.

Общим признаком прототипа и предлагаемого решения является наличие датчика положения ротора и управление по углу установки датчика положения ротора.A common feature of the prototype and the proposed solution is the presence of the rotor position sensor and the angle control of the rotor position sensor.

Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение энергоэффективности электропривода в целом, за счет рекуперации энергии при торможении, повышение КПД.The technical result of the proposed device is to increase the energy efficiency of the electric drive as a whole, due to the recovery of energy during braking, increasing efficiency.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема электропривода автономного объекта с вентильным двигателем.The invention is illustrated in the drawing, which shows a structural diagram of an electric drive of an autonomous object with a valve motor.

Предлагаемое устройство содержит: усилитель 1 с насыщением, на который поступает напряжение задания скорости (Uзс), которое также поступает на сумматор 2, в котором суммируется с напряжением задания потока (Uзфd). Усилитель 1 с насыщением соединен с положительным входом сумматора, к отрицательному входу которого подключен выход тахогенератора 4, с которого поступает сигнал обратной связи по скорости. Выход сумматора 3 соединен со входом регулятора 5 скорости, выход которого соединен со входами тригонометрических преобразователей 6 и 7. Выход тригонометрического преобразователя 6, выполняющего функцию cos, соединен с положительным входом сумматора 8, к отрицательному входу которого подключен выход вычислителя, с которого поступает сигнал обратной связи по току проекции q. Выход сумматора 8 соединен с входом регулятора 10 тока в проекции на ось q, выход которого соединен с входом вычислителя 11. Выход сумматора 2 подключен ко входу усилителя 12 с зоной нечувствительности, выход которого соединен с положительным входом сумматора 13, к отрицательному входу которого подключен выход вычислителя 14, с которого поступает сигнал обратной связи по потоку в проекции на ось d. Выход сумматора 13 соединен со входом регулятора 15 потока проекции на ось d, выход которого соединяется со входом блока 16 установки угла, выходы которого соединены со входами с тригонометрических преобразователей 6 и 7. Выход тригонометрического преобразователя 7, выполняющего функцию sin, соединен с положительным входом сумматора 17, к отрицательному входу которого подключен выход вычислителя 9, с которого поступает обратная связь по току в проекции на ось d. Выход сумматора 17 соединен со входом регулятора 18 тока в проекции на ось d, выход которого соединен со входом вычислителя 11. Выходы вычислителя 11 соединены со входами преобразователя 19. Выходы преобразователя 19 соединены со входами автономного инвертора 20 напряжения, который работает от аккумулятора 21, выход автономного инвертора 20 напряжения соединяется с обмотками вентильного двигателя 22 через датчик 23 тока, выходы датчика 23 тока соединены со входами вычислителя 9. Датчик положения ротора 24 соединен с вентильным двигателем 22. Выходы датчика положения ротора 24 соединены со входами вычислителя 25, выходы вычислителя 25 соединены со входами вычислителей 9 и 11. Выход вычислителя 9 соединен со входом вычислителя 14. Устройство работает следующим образом.The proposed device contains: amplifier 1 with saturation, which receives the voltage reference voltage (U ss), which also goes to the adder 2, which is summed with the voltage reference thread (U sfd). Amplifier 1 with saturation is connected to the positive input of the adder, to the negative input of which the output of the tachogenerator 4 is connected, from which a speed feedback signal is supplied. The output of the adder 3 is connected to the input of the speed controller 5, the output of which is connected to the inputs of the trigonometric transducers 6 and 7. The output of the trigonometric transducer 6, which performs the cos function, is connected to the positive input of the adder 8, to the negative input of which the output of the calculator is connected, from which the feedback signal projection current coupling q. The output of the adder 8 is connected to the input of the current regulator 10 in the projection onto the q axis, the output of which is connected to the input of the calculator 11. The output of the adder 2 is connected to the input of the amplifier 12 with a dead zone, the output of which is connected to the positive input of the adder 13, to the negative input of which the output is connected calculator 14, from which a feedback signal is received on the flow in projection onto the d axis. The output of the adder 13 is connected to the input of the projection flow controller 15 on the d axis, the output of which is connected to the input of the angle setting unit 16, the outputs of which are connected to the inputs from the trigonometric transducers 6 and 7. The output of the trigonometric transducer 7, which performs the sin function, is connected to the positive input of the adder 17, to the negative input of which the output of the calculator 9 is connected, from which current feedback is received in projection onto the d axis. The output of the adder 17 is connected to the input of the current regulator 18 in the projection onto the d axis, the output of which is connected to the input of the calculator 11. The outputs of the calculator 11 are connected to the inputs of the converter 19. The outputs of the converter 19 are connected to the inputs of the autonomous voltage inverter 20, which runs on battery 21, the output Autonomous voltage inverter 20 is connected to the windings of the valve motor 22 through a current sensor 23, the outputs of the current sensor 23 are connected to the inputs of the calculator 9. The position sensor of the rotor 24 is connected to the valve motor 22. Date outputs the position of the rotor 24 is connected to the inputs of the computer 25, the outputs of the computer 25 are connected to the inputs of the computers 9 and 11. The output of the computer 9 is connected to the input of the computer 14. The device operates as follows.

Подается сигнал задания скорости, который с помощью регулятора 5 скорости, тригонометрических преобразователей 6 и 7 регуляторов тока в проекции d и q, вычислителя 11 и преобразователя 19 формирует управляющие сигналы автономного инвертора напряжения 20 с учетом обратных связей по току 23, потоку 24, скорости 4. Подача сигнала задания потока с помощью регулятора 5 потока, блока 16 угла установки воздействует на тригонометрические преобразователи 6 и 7, что позволяет увеличивать скорость вращения двигателя выше номинальной или изменять вид механической характеристики двигателя.A speed reference signal is supplied, which with the help of the speed controller 5, trigonometric converters 6 and 7 of the current regulators in the projection d and q, the calculator 11 and the converter 19 generates control signals of the autonomous voltage inverter 20 taking into account feedbacks on the current 23, flow 24, speed 4 The flow reference signal using the flow controller 5, block 16 of the installation angle acts on trigonometric converters 6 and 7, which allows to increase the engine speed above the nominal or change the type of mechanical tion engine performance.

Достигаемый технико-экономический эффект обусловлен расширением функциональных возможностей электропривода с вентильным двигателем, за счет дополнительного управления им по проекции потока Фd, в зависимости от режима работы следствием чего является повышение энергоэффективности за счет оптимизации в режиме пуска и использование режима рекуперативного торможения.The achieved technical and economic effect is due to the expansion of the functionality of the electric drive with a valve motor, due to its additional control over the projection of the Фd stream, depending on the operating mode, the result is an increase in energy efficiency due to optimization in the start-up mode and the use of regenerative braking mode.

Claims (1)

Электропривод автономного объекта с вентильным двигателем, содержащий датчик (24) положения ротора, отличающийся тем, что в него введены автономный инвертор (20) напряжения, регулятор (5) скорости и тригонометрические преобразователи (6) и (7), при этом отрицательный вход сумматора (3) соединен с выходом тахогенератора (4), к положительному входу сумматора (3) подключен выход усилителя (1) с насыщением, выход сумматора (3) соединен со входом регулятора (5) скорости, выход которого соединен со входом тригонометрического преобразователя (6), выполняющего функцию cos, а также со входом тригонометрического преобразователя (7), выполняющего функцию sin, выход тригонометрического преобразователя (6), выполняющего функцию cos, соединен с положительным входом сумматора (8), к отрицательному входу которого подключен выход вычислителя (9), ко входу которого подключены выходы датчика (23) тока, выход сумматора (8) соединен с входом регулятора (10) тока в проекции на ось q, выход которого соединен с входом вычислителя (11), выход сумматора (2) подключен ко входу усилителя (12) с зоной нечувствительности, выход которого соединен с положительным входом сумматора (13), к отрицательному входу которого подключен выход вычислителя (14), ко входу которого подключен выход вычислителя (9), выход сумматора (13) соединен со входом регулятора (15) потока проекции на ось d, выход которого соединен со входом блока (16) установки угла, выходы которого соединены со входами тригонометрических преобразователей (6) и (7), выход тригонометрического преобразователя (7), выполняющего функцию sin, соединен с положительным входом сумматора (17), к отрицательному входу которого также подключен выход вычислителя (9), выход сумматора (17) соединен со входом регулятора (18) тока в проекции на ось d, выход которого соединен со входом вычислителя (11), выходы которого соединены со входами преобразователя (19), выходы преобразователя (19) и аккумулятор (21) соединены со входами автономного инвертора (20) напряжения, выход которого соединен с обмотками вентильного двигателя (22), выход которого соединен со входом датчика (24) положения ротора, выходы которого соединены со входами вычислителя (25), выходы которого соединены со входами вычислителей (9) и (11). An electric drive of an autonomous object with a valve motor, comprising a rotor position sensor (24), characterized in that an autonomous voltage inverter (20), a speed controller (5) and trigonometric converters (6) and (7) are introduced into it, while the negative input of the adder (3) connected to the output of the tachogenerator (4), to the positive input of the adder (3) is connected the output of the amplifier (1) with saturation, the output of the adder (3) is connected to the input of the speed controller (5), the output of which is connected to the input of the trigonometric transducer (6 ) performing cos function, as well as with the input of the trigonometric converter (7) that performs the sin function, the output of the trigonometric converter (6) that performs the cos function is connected to the positive input of the adder (8), to the negative input of which the output of the calculator (9) is connected, to the input which the outputs of the current sensor (23) are connected to, the output of the adder (8) is connected to the input of the current controller (10) in the projection onto the q axis, the output of which is connected to the input of the computer (11), the output of the adder (2) is connected to the input of the amplifier (12) with deadband, output of which о is connected to the positive input of the adder (13), to the negative input of which the output of the calculator (14) is connected, to the input of which the output of the calculator (9) is connected, the output of the adder (13) is connected to the input of the projection flow controller (15) on the d axis, output which is connected to the input of the angle setting unit (16), the outputs of which are connected to the inputs of the trigonometric transducers (6) and (7), the output of the trigonometric transducer (7) that performs the sin function is connected to the positive input of the adder (17), to the negative input of which also connect n the output of the computer (9), the output of the adder (17) is connected to the input of the current controller (18) in the projection onto the d axis, the output of which is connected to the input of the computer (11), the outputs of which are connected to the inputs of the converter (19), the outputs of the converter (19 ) and the battery (21) are connected to the inputs of the autonomous voltage inverter (20), the output of which is connected to the windings of the valve motor (22), the output of which is connected to the input of the rotor position sensor (24), the outputs of which are connected to the inputs of the computer (25), the outputs which are connected to the inputs of the calculators (9) and ( eleven).
RU2012138944/07A 2012-09-11 2012-09-11 Electric drive of stand-alone object with ac converter-fed motor RU2537957C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012138944/07A RU2537957C2 (en) 2012-09-11 2012-09-11 Electric drive of stand-alone object with ac converter-fed motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012138944/07A RU2537957C2 (en) 2012-09-11 2012-09-11 Electric drive of stand-alone object with ac converter-fed motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012138944A RU2012138944A (en) 2014-03-20
RU2537957C2 true RU2537957C2 (en) 2015-01-10

Family

ID=50279954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012138944/07A RU2537957C2 (en) 2012-09-11 2012-09-11 Electric drive of stand-alone object with ac converter-fed motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2537957C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995017780A1 (en) * 1993-12-22 1995-06-29 Wisconsin Alumni Research Foundation Method and apparatus for transducerless flux, position and velocity estimation in drives for ac machines
US20040007990A1 (en) * 2002-06-24 2004-01-15 Canon Kabushiki Kaisha Light generation apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
RU2313894C1 (en) * 2006-06-19 2007-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "Инт-КЛАСС" Frequency-regulated asynchronous electric motor
RU2398348C1 (en) * 2008-12-01 2010-08-27 Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь" Method for control of valve electric drive

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995017780A1 (en) * 1993-12-22 1995-06-29 Wisconsin Alumni Research Foundation Method and apparatus for transducerless flux, position and velocity estimation in drives for ac machines
US20040007990A1 (en) * 2002-06-24 2004-01-15 Canon Kabushiki Kaisha Light generation apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
RU2313894C1 (en) * 2006-06-19 2007-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "Инт-КЛАСС" Frequency-regulated asynchronous electric motor
RU2398348C1 (en) * 2008-12-01 2010-08-27 Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь" Method for control of valve electric drive

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A, 10.06.2010. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012138944A (en) 2014-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2001008482A (en) Control system and control of motor
CN104104294A (en) Motor driving device and brushless motor
CN102082544A (en) Bearingless synchronous reluctance motor torque and suspension force direct controller and construction method thereof
CN104467023B (en) The control method of gas turbine generating set and gas turbine generating set
CN103973179A (en) Torque fluctuation restraint control device
CN105811824A (en) Micro/nano-satellite reaction flywheel control method based on linear Hall
CN102427325A (en) Minimum loss control system and method for linear motor based on system loss model method
Yu et al. Computationally efficient coordinate transformation for field-oriented control using phase shift of linear hall-effect sensor signals
JP2012139072A (en) Turbocharger power generator
RU2430273C1 (en) Universal control station of downhole electrically driven pump
RU2537957C2 (en) Electric drive of stand-alone object with ac converter-fed motor
JP5693679B2 (en) Turbocharger power generator
RU2320073C1 (en) Device for controlling a double-way feed motor
CN102342018B (en) Controller of electric motor
RU2313895C1 (en) Alternating current motor
JP5704455B2 (en) Surplus energy recovery system for marine main engines
Joy et al. Performance comparison of a sensorless PMBLDC motor drive system with conventional and fuzzy logic controllers
US8134331B2 (en) Motor drive system with flux regulated PM generator
JP4415615B2 (en) Power generation system and its generator control method
CN104836505A (en) Motor driving device and method and motor
RU2477562C1 (en) Device for control of double-fed motors
RU2461116C1 (en) Electromechanical device
JP2009019561A (en) Control system for turbocharger with electric motor
RU2438229C1 (en) Asynchronous motor control device
Toman et al. Model of aircraft actuator with BLAC motor

Legal Events

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

Effective date: 20141020