RU2587545C1 - Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения - Google Patents

Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения Download PDF

Info

Publication number
RU2587545C1
RU2587545C1 RU2015103137/07A RU2015103137A RU2587545C1 RU 2587545 C1 RU2587545 C1 RU 2587545C1 RU 2015103137/07 A RU2015103137/07 A RU 2015103137/07A RU 2015103137 A RU2015103137 A RU 2015103137A RU 2587545 C1 RU2587545 C1 RU 2587545C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
phase
asynchronous motor
amplitude modulator
Prior art date
Application number
RU2015103137/07A
Other languages
English (en)
Inventor
Анатолий Владимирович Аристов
Людмила Ивановна Аристова
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего 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 автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority to RU2015103137/07A priority Critical patent/RU2587545C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2587545C1 publication Critical patent/RU2587545C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control specially adapted for damping motor oscillations, e.g. for reducing hunting
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/0004—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • H02P23/0027—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control using different modes of control depending on a parameter, e.g. the speed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электротехнике, а именно к колебательным электроприводам переменного тока. Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме прерывистого движения содержит источник переменного тока, задающий генератор, амплитудный модулятор, фазовое звено, фазовый детектор, электронный ключ и инвертор, выход которого соединен с обмоткой управления двухфазного асинхронного двигателя. Обмотка возбуждения двухфазного асинхронного двигателя подключена к источнику переменного тока. Выход задающего генератора соединен с первым входом амплитудного модулятора, второй вход которого соединен с выходом фазового звена. Вход фазового звена подключен к источнику переменного тока. Первый вход электронного ключа соединен с выходом амплитудного модулятора, а вторым входом электронного ключа соединен с выходом фазового детектора. Первый вход фазового детектора подключен к выходу фазового звена, а второй вход - к выходу задающего генератора. Выход электронного ключа соединен с входом инвертора напряжения. Технический результат состоит в устранении высокочастотных пульсаций частоты сети и задающего генератора при формировании пульсирующего движения двухфазного асинхронного двигателя. 3 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к колебательным электроприводам переменного тока, и может быть использовано при создании приводов сканирования, калибровки, измерения, контроля и управления.
Известно устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения [RU 2462810 C1, МПК H02P 8/20 (2006.01), H02P 25/02 (2006.01), H02P 27/04 (2006.01), H02P 27/10 (2006.01), опубл. 27.09.2012], содержащее источник переменного тока, задающий генератор, амплитудный модулятор, фазовое звено, модулятор и инвертор, выход которого соединен с обмоткой управления двухфазного асинхронного двигателя, обмотка возбуждения которого подключена к источнику переменного тока. Модулятор соединен первым входом с выходом амплитудного модулятора. Выход задающего генератора соединен со вторым входом амплитудного модулятора, первый вход которого соединен с выходом фазового звена, подключенного своим входом к источнику переменного тока. Выход модулятора соединен с входом инвертора, вход второго фазового звена подключен к выходу задающего генератора, а выход соединен с входом выпрямителя, выход которого подключен ко второму входу модулятора.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Однако несмотря на то что в данном устройстве формируется пульсирующий режим работы исполнительного двигателя с регулируемыми параметрами движения, оно не позволяет формировать гармонический пульсирующий закон движения. Кроме того, выпрямитель и модулятор вносят высокочастотные пульсации во время переходного процесса в кривые электромагнитного момента и скорости, что вызывает дополнительные динамические потери в электромеханической системе и как следствие снижение ее энергетических показателей (фиг. 1).
Задачей изобретения является расширение эксплуатационных возможностей устройства для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения за счет формирования пульсаций, изменяющихся по гармоническому закону во всем диапазоне регулирования частоты, и улучшение его динамических свойств во время переходных процессов.
Поставленная задача решена за счет того, что устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения, так же как в прототипе, содержит источник переменного тока, задающий генератор, амплитудный модулятор, фазовое звено и инвертор. Выход инвертора соединен с обмоткой управления двухфазного асинхронного двигателя, обмотка возбуждения которого подключена к источнику переменного тока. Выход задающего генератора соединен с первым входом амплитудного модулятора, второй вход которого соединен с выходом фазового звена, подключенного своим входом к источнику переменного тока.
Согласно изобретению в устройство введены фазовый детектор и электронный ключ. Первый вход электронного ключа соединен с выходом амплитудного модулятора, а второй вход электронного ключа соединен с выходом фазового детектора. Первый вход фазового детектора подключен к выходу фазового звена, а второй вход фазового детектора подключен к выходу задающего генератора. Выход электронного ключа соединен с входом инвертора напряжения.
Использование фазового детектора и электронного ключа позволяет создать режим прерывистого движения по гармоническому закону, что, обеспечивая отсутствие при запуске двухфазного асинхронного двигателя пульсаций двойной частоты питающей сети в кривых электромагнитного момента и скорости, позволяет расширить эксплуатационные возможности известного устройства.
На фиг. 1 представлены временные диаграммы изменения координаты подвижного элемента асинхронного двигателя χ(t), электромагнитного момента Мэм(t) и скорости ξ(t) при запуске на частоту Ω известного устройства.
На фиг. 2 представлена блок-схема заявляемого устройства.
На фиг. 3 представлены временные диаграммы изменения координаты подвижного элемента асинхронного двигателя χ(t), электромагнитного момента Мэм(t) и скорости ξ(t) при запуске на частоту Ω заявляемого устройства.
Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения (фиг. 2) состоит из асинхронного двигателя 1 с обмоткой возбуждения 2 и управления 3, фазового звена 4 (ФЗ), задающего генератора 5 (ЗГ), амплитудного модулятора 6 (AM), фазового детектора 7 (ФД), электронного ключа 8 (ЭК), инвертора напряжения 9 (ИН) и источника переменного тока 10 (ИПТ).
Обмотка управления 3 асинхронного двигателя 1 снабжена клеммами и подключена к выходу инвертора напряжения 9 (ИН), а обмотка возбуждения 2 - к выходу источника переменного тока 10 (ИПТ). Вход инвертора напряжения 9 (ИН) соединен с выходом электронного ключа 8 (ЭК). Первый вход электронного ключа 8 (ЭК) подключен к выходу амплитудного модулятора 6 (AM), первый вход которого подключен к выходу фазосдвигающего звена 4 (ФЗ). Второй вход амплитудного модулятора 6 (AM) подключен к выходу задающего генератора 5 (ЗГ). Второй вход электронного ключа 8 (ЭК) связан с выходом фазового детектора 7 (ФД), первый вход которого подключен к выходу фазового звена 4 (ФЗ), а второй вход - к выходу задающего генератора 5 (ЗГ). Вход фазового звена 4 (ФЗ) соединен с выходом источника переменного тока 10 (ИПТ).
При технической реализации макетного образца заявляемого устройства амплитудный модулятор 6 (AM) был выполнен на аналоговом перемножителе 572 ПС2. Задающий генератор 5 (ЗГ) реализован на операционных усилителях серии 140 УД8. Фазовое звено 4 (ФЗ) выполнено на понижающем трансформаторе и LC-цепочке. Фазовый детектор 7 (ФД) был выполнен на дифференциальном усилителе с токопитающим каскадом на базе микросхемы К1УТ981. Электронный ключ 8 (ЭК) выполнен по схеме компаратора на операционных усилителях К140УД6 с тиристорным ключом КУ103А. В качестве инвертора напряжения 9 (ИН) использовали мостовой инвертор с транзисторными ключами.
Устройство работает следующим образом. Обмотка возбуждения 2 двухфазного асинхронного двигателя 1 подключена к источнику переменного тока 10 (ИПТ)
Figure 00000001
где Um - амплитуда напряжения источника переменного тока;
ω - круговая частота напряжения источника переменного тока;
α - начальная фаза напряжения источника переменного тока;
t - текущее значение времени,
а обмотка управления 3 подключена к выходу инвертора напряжения 9 (ИН).
Напряжение с выхода источника переменного тока 10 (ИПТ) поступает на вход фазосдвигающего звена 4 (ФЗ), где оно сдвигается по фазе относительно входного напряжения на 90 градусов
Figure 00000002
где k4 - коэффициент передачи фазосдвигающего звена 4 (ФЗ),
и подается на первые входы амплитудного модулятора 6 (AM) и фазового детектора 7 (ФД). На вторые входы амплитудного модулятора 6 (AM) и фазового детектора 7 (ФД) подается напряжение с выхода задающего генератора 5 (ЗГ)
Figure 00000003
где Um5 - амплитуда напряжения задающего генератора;
Ω - круговая частота напряжения задающего генератора;
β - начальная фаза напряжения задающего генератора.
На выходе амплитудного модулятора 6 (AM) формируются напряжение
Figure 00000004
где k6 - коэффициент передачи амплитудного модулятора.
Фазовый детектор 7 (ФД) формирует на своем выходе напряжение, пропорциональное фазовому рассогласованию между напряжениями U4 и U5
Figure 00000005
где k7 - коэффициент передачи фазового детектора.
Сформированное напряжение U7 поступает на второй вход электронного ключа 8 (ЭК), который работает по принципу компаратора. Как только напряжение, снимаемое с фазового детектора 7 (ФД), станет равным нулю, что соответствует равенству начальных фаз выходного напряжения фазового звена 4 (ФЗ) и напряжения задающего генератора 5 (ЗГ), электронный ключ 8 (ЭК) замыкается и напряжение с выхода амплитудного модулятора 6 (AM) поступает через электронный ключ на управляющий вход инвертора напряжения 9 (ИН). Инвертор напряжения 9 (ИН) усиливает входной сигнал по мощности и запитывает обмотку управления 3 асинхронного двигателя 1 напряжением
Figure 00000006
где k9 - коэффициент передачи инвертора напряжения.
В результате осуществляется пуск асинхронного двигателя 1 в режим пульсирующего движения в момент времени t, когда выполняется условие α=β.
Если: α=0; Um9=Um·Um5·k4·k6·k9, то на обмотки двухфазного двигателя в момент пуска подаются напряжения
Figure 00000007
благодаря чему устанавливается динамическое смещение нейтрали колебаний, равное амплитуде колебаний, что соответствует пульсирующему режиму работы по гармоническому закону (фиг. 3).
Точность задания и поддержания частоты пульсаций Ω определяется стабильностью задающего генератора 5 (ЗГ), а направление движения подвижного элемента двухфазного асинхронного двигателя 1 относительно нулевого значения - полярностью фазового сдвига фазового звена 4 (ФЗ). Регулирование амплитуды пульсаций осуществляется за счет изменения коэффициента передачи k9 инвертора напряжения 9 (ИН).
Ввиду отсутствия в блок-схеме заявляемого устройства дополнительной модуляции напряжения управления однополярным пульсирующим напряжением частоты Ω заявляемое устройство принципиально не содержит в законе изменения электромагнитного момента и скорости гармоник с порядковым номером 2nΩ.
Так как запуск двигателя в режим пульсирующего движения осуществляется при условии α=β, то в переходный период в законе движения электромагнитного поля отсутствуют высокочастотные пульсации двойной частоты сети и, как следствие, - в электромагнитном моменте и скорости. Все это в целом улучшает динамические и энергетические характеристики электропривода (фиг. 3).

Claims (1)

  1. Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме прерывистого движения, содержащее источник переменного тока, задающий генератор, амплитудный модулятор, фазовое звено и инвертор, выход которого соединен с обмоткой управления двухфазного асинхронного двигателя, обмотка возбуждения которого подключена к источнику переменного тока, выход задающего генератора соединен с первым входом амплитудного модулятора, второй вход которого соединен с выходом фазового звена, подключенного своим входом к источнику переменного тока, отличающееся тем, что первый вход электронного ключа соединен с выходом амплитудного модулятора, а второй вход электронного ключа соединен с выходом фазового детектора, первый вход которого подключен к выходу фазового звена, а второй вход фазового детектора подключен к выходу задающего генератора, при этом выход электронного ключа соединен с входом инвертора напряжения.
RU2015103137/07A 2015-01-30 2015-01-30 Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения RU2587545C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015103137/07A RU2587545C1 (ru) 2015-01-30 2015-01-30 Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015103137/07A RU2587545C1 (ru) 2015-01-30 2015-01-30 Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2587545C1 true RU2587545C1 (ru) 2016-06-20

Family

ID=56132229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015103137/07A RU2587545C1 (ru) 2015-01-30 2015-01-30 Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2587545C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2640352C1 (ru) * 2016-08-09 2017-12-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения
RU2682242C1 (ru) * 2018-03-19 2019-03-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" Способ управления двухфазным электроприводом переменного тока с помощью трехфазного мостового инвертора

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3700987A (en) * 1971-03-29 1972-10-24 E Systems Inc Pulse modulation motor control
US3760248A (en) * 1972-01-19 1973-09-18 Nasa Induction motor control system with voltage controlled oscillator circuit
US3849709A (en) * 1973-04-25 1974-11-19 Beeman H Motor control system
US4006391A (en) * 1974-12-20 1977-02-01 E-Systems, Inc. Linearized pulse width modulator
SU669462A1 (ru) * 1977-11-03 1979-06-25 Предприятие П/Я М-5181 Устройство дл управлени двухфазным асинхронным двигателем
SU1415400A1 (ru) * 1987-01-09 1988-08-07 Гомельский политехнический институт Способ управлени двухфазным асинхронным двигателем в режиме колебательного движени
RU2082277C1 (ru) * 1994-08-02 1997-06-20 Воронежский государственный технический университет Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме колебательного движения
RU2462810C1 (ru) * 2011-06-09 2012-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3700987A (en) * 1971-03-29 1972-10-24 E Systems Inc Pulse modulation motor control
US3760248A (en) * 1972-01-19 1973-09-18 Nasa Induction motor control system with voltage controlled oscillator circuit
US3849709A (en) * 1973-04-25 1974-11-19 Beeman H Motor control system
US4006391A (en) * 1974-12-20 1977-02-01 E-Systems, Inc. Linearized pulse width modulator
SU669462A1 (ru) * 1977-11-03 1979-06-25 Предприятие П/Я М-5181 Устройство дл управлени двухфазным асинхронным двигателем
SU1415400A1 (ru) * 1987-01-09 1988-08-07 Гомельский политехнический институт Способ управлени двухфазным асинхронным двигателем в режиме колебательного движени
RU2082277C1 (ru) * 1994-08-02 1997-06-20 Воронежский государственный технический университет Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме колебательного движения
RU2462810C1 (ru) * 2011-06-09 2012-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2640352C1 (ru) * 2016-08-09 2017-12-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения
RU2682242C1 (ru) * 2018-03-19 2019-03-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" Способ управления двухфазным электроприводом переменного тока с помощью трехфазного мостового инвертора

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Overview of model predictive control for induction motor drives
CN106575937B (zh) 电力变换装置
CN109075732A (zh) 用于变频驱动中的一致速度调节的系统和方法
RU2587545C1 (ru) Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения
Chirapo et al. P+ res controller applied to the direct power control of switched reluctance generator
RU133990U1 (ru) Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения
RU2320073C1 (ru) Устройство для управления двигателем двойного питания
RU2477562C1 (ru) Устройство для управления двигателем двойного питания
RU2539347C1 (ru) Способ управления автономным асинхронным двигателем
RU145562U1 (ru) Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме прерывистого движения
RU2462810C1 (ru) Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения
Attia et al. Novel discrete components based speed controller for induction motor
Awaar et al. Speed Control of Induction Motor using Digital Signal Processor TMS320F28027F
US9112438B2 (en) Control apparatus reducing noise coming from rotary electric machine
RU144840U1 (ru) Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме прерывистого движения
RU2629946C1 (ru) Вентильный электропривод колебательного движения
RU2592080C1 (ru) Электропривод колебательно-вращательного движения
RU107426U1 (ru) Электропривод колебательного движения
Gorbunov et al. Symmetrical discrete frequency control for AC-chopper with mutual switching function
RU2625720C1 (ru) Устройство для управления двигателем двойного питания
AL-Hashemi et al. Speed control using an integral sliding mode controller for a three-phase induction motor
RU2636806C2 (ru) Вентильный электропривод колебательного движения
RU131254U1 (ru) Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме прерывистого движения
Kumar et al. Modeling & simulation of pmsm drives with fuzzy logic controller
RU130157U1 (ru) Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения

Legal Events

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

Effective date: 20170131