RU2584142C1 - Alternating current drive - Google Patents

Alternating current drive Download PDF

Info

Publication number
RU2584142C1
RU2584142C1 RU2015102637/07A RU2015102637A RU2584142C1 RU 2584142 C1 RU2584142 C1 RU 2584142C1 RU 2015102637/07 A RU2015102637/07 A RU 2015102637/07A RU 2015102637 A RU2015102637 A RU 2015102637A RU 2584142 C1 RU2584142 C1 RU 2584142C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
adder
phase
position sensor
Prior art date
Application number
RU2015102637/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Коровин
Анастасия Дмитриевна Иохимович
Борис Михайлович Боченков
Вадим Викторович Машинский
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие Производственное объединение "Север"
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 унитарное предприятие Производственное объединение "Север" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие Производственное объединение "Север"
Priority to RU2015102637/07A priority Critical patent/RU2584142C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2584142C1 publication Critical patent/RU2584142C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and can be used in electric drives of RLS (radar location station), steering electric drive. Alternating current electric drive comprises rotor position sensor connected to rotor of synchronous motor with permanent magnets connected by phase windings to output voltage inverter, which input is connected to vector modulator, first input of which is connected to current module controller, which input is connected to adder, first input of which is connected to setter of current module, second input of which is connected to first output of coordinate converter, input of which is connected to sensors of motor phase currents. Second input of vector modulator is connected to output phase current regulator, input of which is connected to adder, first input of which is connected to second output of coordinate converter, and second input is connected to output of position sensor. Electric drive can contain adder connected between output of phase current regulator and second input of vector modulator, wherein second input of adder is connected to output of rotor position sensor.
EFFECT: longer range of speed control motor due to control engine currents in polar coordinate system, improved operational characteristics of engine and higher reliability of drive.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электроприводу переменного тока, и может быть использовано в электроприводах РЛС (радиолокационная станция), рулевом электроприводе.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to AC electric drive, and can be used in radar electric drives (radar station), steering electric drive.

Известен частотно-управляемый синхронный электропривод [Авторское свидетельство №1317634, опубл.: 15.06.1987. Бюл. 22], содержащий синхронный двигатель, к обмоткам статора которого подключены выходы регулируемого источника тока, датчик углового положения, установленный на валу синхронного двигателя, блок задания амплитуды тока статора, формирователь импульсов, два счетчика, каждый из которых снабжен входом записи и суммирующим входом, два постоянных запоминающих блока, два цифроаналоговых умножителя и сумматор.Known frequency-controlled synchronous electric drive [Copyright certificate No. 1317634, publ.: 06/15/1987. Bull. 22], comprising a synchronous motor, the outputs of an adjustable current source connected to the stator windings, an angular position sensor mounted on the shaft of the synchronous motor, a stator current amplitude setting unit, a pulse shaper, two counters, each of which is equipped with a recording input and a summing input, two read-only memory blocks, two digital-to-analog multipliers and an adder.

Недостатками указанного устройства является наличие двух датчиков: датчика положения ротора и датчика частоты вращения ротора, также регулирование тока двигателя осуществляется в трехфазной системе координат. Указанные факторы приводят к снижению надежности устройства и к большим пульсациям момента на высоких скоростях вращения.The disadvantages of this device is the presence of two sensors: a rotor position sensor and a rotor speed sensor, also the motor current is regulated in a three-phase coordinate system. These factors lead to a decrease in the reliability of the device and to large pulsations of the moment at high speeds of rotation.

Кроме того, известен электропривод переменного тока [Авторское свидетельство №1367121, опубл.: 15.09.1987. Бюл. 20], являющийся прототипом предлагаемого изобретения, содержащий синхронный электродвигатель, подключенный фазными обмотками к выходу автономного инвертора напряжения, блок задания управляющего сигнала, блок переменного перемножения, датчик фазных токов, выход которого подключен к первому входу блока перемножения, второй вход которого подключен к выходу блока задания управляющего сигнала, а выход блока перемножения соединен с управляющим входом автономного инвертора напряжения.In addition, an AC electric drive is known [Author's certificate No. 1367121, publ.: 09/15/1987. Bull. 20], which is the prototype of the invention, comprising a synchronous motor connected by phase windings to the output of an autonomous voltage inverter, a control signal setting unit, an variable multiplication unit, a phase current sensor, the output of which is connected to the first input of the multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the unit setting the control signal, and the output of the multiplication unit is connected to the control input of the autonomous voltage inverter.

Недостатком указанного устройства является то, что на высоких скоростях вращения ротора двигателя регулятор уходит в насыщение. Насыщается та фаза, в которой наблюдается наибольшее ЭДС. В то время как в других фазах формируемый желаемый ток, в той фазе, где произошло насыщение, ток отличается. Это приводит к тому, что вектор тока не только ограничивается по модулю, но и формируется с переменным углом относительно вектора потока. Это приводит к дополнительным пульсациям момента, что ухудшает точность управления электроприводом.The disadvantage of this device is that at high speeds of rotation of the rotor of the engine the regulator goes into saturation. The phase in which the largest emf is observed is saturated. While in other phases the desired current is generated, in the phase where the saturation occurred, the current is different. This leads to the fact that the current vector is not only limited in absolute value, but also is formed with a variable angle relative to the flow vector. This leads to additional pulsations of the moment, which impairs the accuracy of control of the electric drive.

Техническим результатом изобретения является увеличение диапазона регулирования скорости электродвигателя, улучшение эксплуатационных характеристик двигателя и повышение надежности электропривода.The technical result of the invention is to increase the range of regulation of the speed of the electric motor, improve engine performance and increase the reliability of the electric drive.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный электропривод, содержащий синхронный двигатель на постоянных магнитах, датчик положения ротора, инвертор напряжения, вводится задатчик модуля тока 8, регулятор модуля тока 6, векторный модулятор 4 с двумя входами и тремя выходами, преобразователем координат 5 и два сумматора 9, 10, при этом выход задатчика модуля тока подключен к первому входу 9 сумматора.The specified technical result is achieved by the fact that a current module 8, a current module 6 regulator, a vector modulator 4 with two inputs and three outputs, a coordinate transformer 5 and two adders 9, 10, while the output of the master unit of the current module is connected to the first input 9 of the adder.

Кроме того, в схему может быть введен сумматор 11, включенный между выходом регулятора фазных токов и вторым входом векторного модулятора, при этом второй вход сумматора 11 соединен с выходом датчика положения ротора.In addition, an adder 11 connected between the output of the phase current regulator and the second input of the vector modulator can be introduced into the circuit, while the second input of the adder 11 is connected to the output of the rotor position sensor.

На Фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого электроприводаIn FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed electric drive

На Фиг. 2 представлен вариант электропривода с дополнительным сумматором.In FIG. 2 shows an electric drive variant with an additional adder.

Электропривод переменного тока содержит датчик положения ротора 1, соединенный с ротором синхронного двигателя на постоянных магнитах 2, подключенный фазными обмотками к выходу инвертора напряжения 3, на вход которого подключен векторный модулятор 4, на первый вход которого подключен регулятор модуля тока 6, к входу которого подключен сумматор 9, к первому входу которого подключен задатчик модуля тока 8, к второму входу которого подключен первый выход преобразователя координат 5, вход которого подключен к датчикам фазных токов двигателя. Второй вход векторного модулятора 4 подключен к выходу регулятора фазы тока 7, вход которого подключен к 10 сумматору, первый вход которого подключен к второму выходу преобразователя координат, второй вход подключен к выходу датчика положения.The AC electric drive comprises a rotor position sensor 1 connected to the rotor of the permanent magnet synchronous motor 2, connected by phase windings to the output of the voltage inverter 3, to the input of which a vector modulator 4 is connected, to the first input of which a current module 6 regulator is connected, to the input of which is connected an adder 9, the first input of which is connected to the master unit of the current module 8, to the second input of which is connected the first output of the coordinate transformer 5, the input of which is connected to the sensors of the phase currents of the motor. The second input of the vector modulator 4 is connected to the output of the current phase controller 7, the input of which is connected to the adder 10, the first input of which is connected to the second output of the coordinate transformer, the second input is connected to the output of the position sensor.

На Фиг. 2 приведена схема электропривода, в котором введен сумматор 11, включенный между выходом регулятора фазных токов и вторым входом векторного модулятора, при этом второй вход сумматора 11 соединен с выходом датчика положения ротора.In FIG. 2 shows a drive circuit in which an adder 11 is inserted, connected between the output of the phase current regulator and the second input of the vector modulator, while the second input of the adder 11 is connected to the output of the rotor position sensor.

Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.

Сигналы IA, IB мгновенных значений синусоидальных токов синхронного электродвигателя на постоянных магнитах с выхода датчика тока поступают на вход блока преобразования координат 5. В блоке преобразования координат происходит преобразование из трехфазной системы координат в полярную систему координат. С выхода блока 5 сигнал Im поступает на второй вход сумматора 9, на первый вход которого поступает сигнал I* с блока задания модуля тока 8, с выхода которого подается сигнал рассогласования на блок регулятора тока 6. Сигнал β угол вектора тока поступает на первый вход сумматора 10, на второй вход которого подается сигнал β* с датчика положения ротора 1, с выхода которого подается сигнал рассогласования на вход блока регулятора фазы 7. В блоках 6 и 7 происходит регулирование значения тока и регулирование угла вектора тока. С выхода блока 6 подается сигнал U на вход блока 4, с выхода блока 7 подается сигнал Θ на вход блока 4. С выхода блока 4 сигналы Va, Vb, Vc задания на напряжения поступают на управляющий вход инвертора напряжения 3, на выходе которого формируются три синусоидальных напряжения Ua, Ub, Uc, пропорциональных сигналам Va, Vb, Vc. Частота этих сигналов равна частоте токов IA, IB, IC фазных обмоток электродвигателя 1 и определяется частотой вращения, а фаза совпадает с фазой сигналов IA, IB, IC.The signals I A , I B of the instantaneous values of the sinusoidal currents of the permanent magnet synchronous motor from the output of the current sensor are fed to the input of the coordinate conversion unit 5. In the coordinate conversion unit, a conversion is made from a three-phase coordinate system to a polar coordinate system. From the output of block 5, the signal I m is fed to the second input of the adder 9, the first input of which receives the signal I * from the task unit of the current module 8, the output of which gives the error signal to the block of the current regulator 6. The signal β is the angle of the current vector to the first input an adder 10, to the second input of which a signal β * from the rotor position sensor 1 is supplied, from the output of which a mismatch signal is fed to the input of the phase 7 controller block. In blocks 6 and 7, the current value is regulated and the current vector angle is regulated. From the output of block 6, the signal U is supplied to the input of block 4, from the output of block 7, the signal Θ is fed to the input of block 4. From the output of block 4, the signals V a , V b , V c of the voltage reference go to the control input of voltage inverter 3, at the output which forms three sinusoidal voltages U a , U b , U c proportional to the signals V a , V b , V c . The frequency of these signals is equal to the frequency of the currents I A , I B , I C of the phase windings of the electric motor 1 and is determined by the speed of rotation, and the phase coincides with the phase of the signals I A , I B , I C.

Электропривод, схема которого представлена на Фиг. 2, работает следующим образом.An electric drive, the circuit of which is shown in FIG. 2, works as follows.

Сигналы IA, IB мгновенных значений синусоидальных токов синхронного электродвигателя на постоянных магнитах с выхода датчика тока поступают на вход блока преобразования координат 5. В блоке преобразования координат происходит преобразование из трехфазной системы координат в полярную систему координат. С выхода блока 5 сигнал Im поступает на второй вход сумматора 9, на первый вход которого поступает сигнал I* с блока задания модуля тока 8, с выхода которого подается сигнал рассогласования на блок регулятора тока 6. Сигнал β угол вектора тока поступает на первый вход сумматора 10, на второй вход которого подается сигнал β с датчика 1 положения ротора, с выхода которого подается сигнал рассогласования на вход блока регулятора фазы 7. С выхода блока регулятора фазы 7 подается сигнал на первый вход сумматора 11, на второй вход которого подается сигнал β с датчика 1 положения ротора. В блоках 6 и 7 происходит регулирование значения тока и регулирование угла вектора тока. С выхода блока 6 подается сигнал U на первый вход блока 4, с выхода сумматора 11 подается сигнал Θ на второй вход блока 4. С выхода блока 4 сигналы Va, Vb, Vc задания на напряжения поступают на управляющий вход инвертора 3 напряжения, на выходе которого формируются три синусоидальных напряжения Ua, Ub, Uc, пропорциональных сигналам Va, Vb, Vc. Частота этих сигналов равна частоте токов ΙΑ, IB, IC фазных обмоток электродвигателя 1 и определяется частотой вращения, а фаза совпадает с фазой сигналов IA, IB, IC.The signals I A , I B of the instantaneous values of the sinusoidal currents of the permanent magnet synchronous motor from the output of the current sensor are fed to the input of the coordinate conversion unit 5. In the coordinate conversion unit, a conversion is made from a three-phase coordinate system to a polar coordinate system. From the output of block 5, the signal I m is fed to the second input of the adder 9, the first input of which receives the signal I * from the task unit of the current module 8, the output of which gives the error signal to the block of the current regulator 6. The signal β is the angle of the current vector to the first input an adder 10, to the second input of which a signal β is supplied from the rotor position sensor 1, from the output of which a mismatch signal is supplied to the input of the phase 7 controller block. From the output of the phase 7 controller block, a signal is supplied to the first input of the adder 11, to the second input of which β 1 with a rotor position sensor. In blocks 6 and 7, the current value is regulated and the angle of the current vector is regulated. From the output of block 6, the signal U is supplied to the first input of block 4, from the output of adder 11, the signal Θ is sent to the second input of block 4. From the output of block 4, the signals V a , V b , V c of the voltage reference go to the control input of the voltage inverter 3, the output of which produces three sinusoidal voltages U a , U b , U c proportional to the signals V a , V b , V c . The frequency of these signals is equal to the frequency of the currents Ι Α , I B , I C of the phase windings of the electric motor 1 and is determined by the speed of rotation, and the phase coincides with the phase of the signals I A , I B , I C.

Заявленное устройство позволяет увеличить диапазон регулирования скорости электродвигателя, за счет регулирования токов двигателя в полярной системе координат улучшение эксплуатационных характеристик двигателя и повышение надежности электропривода.The claimed device allows to increase the range of regulation of the speed of the electric motor, by regulating the motor currents in the polar coordinate system, improving the operational characteristics of the motor and increasing the reliability of the electric drive.

Claims (2)

1. Электропривод переменного тока, содержащий задатчик вращающего момента, синхронный двигатель (СДПМ), фазными обмотками подключенный к выходам инвертора напряжения, а выходной вал СДПМ сочленен с датчиком положения ротора, также два датчика фазных токов, отличающийся тем, что с целью увеличение диапазона регулирования скорости высокоскоростных электроприводов в него введены регулятор модуля тока 6, векторный модулятор 4 с двумя входами и тремя выходами, преобразователь координат 5 и два сумматора, при этом выход задатчика вращающего момента подключен к первому входу первого сумматора, выход которого через регулятор модуля тока подключен к первому входу векторного модулятора, ко второму входу подключен через регулятор фазы тока выход второго сумматора, к первому выходу которого подключен выход датчика положения ротора 1, а ко второму входу соответственно второй выход преобразователя координат, ко входам которого подключены выходы датчиков фазных токов, первый выход преобразователя координат подключен ко второму входу первого сумматора, а три выхода векторного модулятора подключены к соответствующим входам инвертора напряжения.1. An AC drive containing a torque adjuster, a synchronous motor (SDPM), connected by phase windings to the voltage inverter outputs, and the SDPM output shaft coupled to the rotor position sensor, also two phase current sensors, characterized in that in order to increase the regulation range of the speed of high-speed electric drives, a current module 6 regulator, a vector modulator 4 with two inputs and three outputs, a coordinate transformer 5 and two adders, the output of the rotator The tent is connected to the first input of the first adder, the output of which through the current module regulator is connected to the first input of the vector modulator, the second adder is connected via the current phase regulator, the output of the second adder, the first output of which is connected to the output of the rotor position sensor 1, and to the second input, respectively, the second the coordinate converter output, to the inputs of which the outputs of the phase current sensors are connected, the first output of the coordinate converter is connected to the second input of the first adder, and the three outputs of the vector module tori connected to the corresponding inputs of the voltage inverter. 2. Электропривод переменного тока по п. 1, отличающийся тем, что введен сумматор 11, включенный между выходом регулятора фазных токов и вторым входом векторного модулятора, при этом второй вход сумматора 11 соединен с выходом датчика положения ротора. 2. The AC drive according to claim 1, characterized in that the adder 11 is inserted, connected between the output of the phase current regulator and the second input of the vector modulator, while the second input of the adder 11 is connected to the output of the rotor position sensor.
RU2015102637/07A 2015-01-27 2015-01-27 Alternating current drive RU2584142C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015102637/07A RU2584142C1 (en) 2015-01-27 2015-01-27 Alternating current drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015102637/07A RU2584142C1 (en) 2015-01-27 2015-01-27 Alternating current drive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2584142C1 true RU2584142C1 (en) 2016-05-20

Family

ID=56011980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015102637/07A RU2584142C1 (en) 2015-01-27 2015-01-27 Alternating current drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2584142C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU653721A1 (en) * 1977-02-18 1979-03-25 Предприятие П/Я М-5973 Output device for converter control system
RU2092967C1 (en) * 1995-07-27 1997-10-10 Новосибирский государственный технический университет Electric drive using synchronous motor
DE19636784B4 (en) * 1995-09-11 2006-06-01 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki Control device for a permanent magnet synchronous motor
WO2009007416A1 (en) * 2007-07-10 2009-01-15 Alstom Transport Sa Method of controlling a synchronous motor having “buried” permanent magnets
RU2391767C2 (en) * 2005-12-08 2010-06-10 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Device and method for control of drive system from electric motor
JP2014107880A (en) * 2012-11-22 2014-06-09 Fujitsu General Ltd Motor drive device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU653721A1 (en) * 1977-02-18 1979-03-25 Предприятие П/Я М-5973 Output device for converter control system
RU2092967C1 (en) * 1995-07-27 1997-10-10 Новосибирский государственный технический университет Electric drive using synchronous motor
DE19636784B4 (en) * 1995-09-11 2006-06-01 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki Control device for a permanent magnet synchronous motor
RU2391767C2 (en) * 2005-12-08 2010-06-10 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Device and method for control of drive system from electric motor
WO2009007416A1 (en) * 2007-07-10 2009-01-15 Alstom Transport Sa Method of controlling a synchronous motor having “buried” permanent magnets
FR2918819B1 (en) * 2007-07-10 2012-10-05 Alstom Transport Sa METHOD FOR CONTROLLING A SYNCHRONOUS MOTOR WITH PERMANENT MAGNETS ENTERRES
JP2014107880A (en) * 2012-11-22 2014-06-09 Fujitsu General Ltd Motor drive device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Overview of model predictive control for induction motor drives
TWI654827B (en) Converter control device and motor driving system
SU1114358A3 (en) A.c. electric drive
JP5281339B2 (en) Synchronous motor drive system and control device used therefor
US9112436B2 (en) System for controlling controlled variable of rotary machine
US8878471B2 (en) Control apparatus for electric rotary machine
JP6055372B2 (en) Motor control device
JP5968564B2 (en) Power converter
JPWO2018139295A1 (en) Inverter control device
JP2019532609A (en) Closed loop flux weakening for permanent magnet synchronous motors.
JP2010246260A (en) Motor control device and method
JPS5956881A (en) Control system for servo motor
JP6113651B2 (en) Multi-phase motor drive
RU2683586C1 (en) Control method of synchronous electric motor on permanent magnets
RU2584142C1 (en) Alternating current drive
JP2006050705A (en) Motor control unit
KR102409792B1 (en) Control device of permanent magnet synchronization electric motor, microcomputer, electric motor system, and driving method of permanent magnet synchronization electric motor
JP7218700B2 (en) motor controller
CN104811103B (en) A kind of control method of extension ECM range of motor speeds
JP6719162B2 (en) Multi-phase motor drive
RU2010141347A (en) METHOD OF VECTOR CONTROL OF MOMENT OF ASYNCHRONOUS ELECTRIC MOTOR AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
JP7042568B2 (en) Motor control device and motor control method
JP2020156157A (en) Inverter device
JP6422796B2 (en) Synchronous machine control device and drive system
JP2017118601A (en) Rotary electric machine drive device