RU2651812C2 - Способ управления вентильным двигателем и следящая система для его осуществления - Google Patents

Способ управления вентильным двигателем и следящая система для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2651812C2
RU2651812C2 RU2015129296A RU2015129296A RU2651812C2 RU 2651812 C2 RU2651812 C2 RU 2651812C2 RU 2015129296 A RU2015129296 A RU 2015129296A RU 2015129296 A RU2015129296 A RU 2015129296A RU 2651812 C2 RU2651812 C2 RU 2651812C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
motor
input
synchronous motor
adder
Prior art date
Application number
RU2015129296A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015129296A (ru
Inventor
Борис Владимирович Сухинин
Виктор Васильевич Сурков
Тиен Зунг Нгуен
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ)
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 образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ)
Priority to RU2015129296A priority Critical patent/RU2651812C2/ru
Publication of RU2015129296A publication Critical patent/RU2015129296A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2651812C2 publication Critical patent/RU2651812C2/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
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/12—Monitoring commutation; Providing indication of commutation failure
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • 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
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • 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
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/17—Circuit arrangements for detecting position and for generating speed information

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих системах автоматического управления и регулирования для формирования управляющих сигналов в системе с вентильным двигателем. Техническим результатом является получение оптимальной по точности скорости вращения вентильного двигателя, инвариантной (не зависящей) от изменяющегося момента нагрузки, путем аналитического конструирования оптимальных по точности регулятора скорости вращения вентильного двигателя и подчиненного ему регулятора тока вентильного двигателя. В способе управления вентильным двигателем и следящей системе при преобразовании угла поворота вала синхронного двигателя в трехфазный электрический сигнал датчика положения ротора двигателя, амплитуда которого пропорциональна сигналу управления, и формировании трехфазного напряжения питания двигателя, среднее значение которого изменяется по синусоидальному закону, трехфазное напряжение питания формируют из знака разности сигнала трехфазного датчика положения ротора синхронного двигателя и сигнала трехфазного датчика тока синхронного двигателя, причем релейный сигнал управления формируют из разности сигнала задания по скорости, сигнала обратной связи по скорости и сигнала обратной связи по ускорению. Следящая система с вентильным двигателем для осуществления способа содержит последовательно соединенные первый сумматор, суммирующий вход которого является входом управления вентильного двигателя по скорости, модулятор, трехфазный датчик положения ротора синхронного двигателя, трехфазный демодулятор, первый суммирующий вход трехфазного сумматора, трехфазное реле, трехфазный преобразователь, трехфазный датчик тока синхронного двигателя и трехфазный синхронный двигатель, ротор которого механически соединен с валом трехфазного датчика положения ротора синхронного двигателя и с валом датчика скорости синхронного двигателя, второй вычитающий вход трехфазного сумматора соединен с выходом трехфазного датчика тока синхронного двигателя, выход датчика скорости синхронного двигателя соединен с вычитающим входом первого сумматора. В следящую систему дополнительно введены наблюдатель, вычисляющий производную входного сигнала, второй сумматор и реле, выход которого соединен с входом модулятора, вход реле соединен с выходом второго сумматора, вход наблюдателя соединен с выходом датчика скорости синхронного двигателя, выход наблюдателя соединен с вычитающим входом второго сумматора. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к управляемым электрическим двигателям, в частности к классу вентильных двигателей (бесколлекторных двигателей постоянного тока - БДПТ) и может найти применение вместо коллекторного двигателя постоянного тока, например, в следящих системах автоматического управления и регулирования.
Известны способы управления вентильным двигателем, основанные на преобразовании угла поворота вала синхронного двигателя в трехфазный электрический сигнал датчика положения ротора двигателя, амплитуда которого пропорциональна сигналу управления, и формировании из него трехфазного напряжения питания двигателя, среднее значение которого изменяется по синусоидальному закону [В.А. Головацкий и др. Устройство управления бесколлекторным двигателем постоянного тока на силовых схемах. В кн. Электронная техника в автоматике. Сборник статей под ред. Ю.И. Конева. Выпуск 4. М., 1973, стр. 34-37].
Такой способ управления позволяет получить плавное и широкое регулирование скорости вентильного двигателя, малые пульсации момента и высокий к.п.д. Однако статические и динамические характеристики вентильного двигателя при таком способе управления существенно отличаются от характеристик коллекторного двигателя постоянного тока [В.Н. Крывой и др. Бесконтактные электродвигатели постоянного тока. Информэлектро. М., 1970, стр. 5-8], что является недостатком известного способа. Кроме того, скорость вращения вентильного двигателя отрабатывается при таком способе управления не оптимально по точности.
Из известных способов управления вентильным двигателем наиболее близким по технической сущности является способ, который выбран в качестве прототипа для заявляемого способа. Данный способ основан на преобразовании угла поворота вала синхронного двигателя в трехфазный электрический сигнал датчика положения ротора двигателя, амплитуда которого пропорциональна сигналу управления, и формировании из него трехфазного напряжения питания двигателя, среднее значение которого изменяется по синусоидальному закону, трехфазное напряжение питания формируют из знака разности сигнала трехфазного датчика положения ротора синхронного двигателя и сигнала трехфазного датчика тока синхронного двигателя, причем сигнал управления формируют из разности сигнала задания по скорости и сигнала обратной связи по скорости [Сухинин Б.В. Сурков В.В., Егоров А.Ю., Сурков А.В., Домнин А.Н. Способ управления вентильным двигателем и следящая система для его осуществления. Патент №2404504 на изобретение. Зарегистрирован 20.11.2010. Бюл. №32].
Такой способ управления позволяет получить характеристики вентильного двигателя, аналогичные характеристикам коллекторного двигателя постоянного тока, причем скорость вращения вентильного двигателя отрабатывается при этом оптимально по точности при нулевом моменте нагрузки. Однако при любом другом моменте нагрузки, не равном нулю, скорость вращения вентильного двигателя отрабатывается не оптимально по точности, причем, чем больше момент нагрузки, тем больше величина ошибки.
Известны схемы вентильных двигателей, содержащие трехфазный синхронный двигатель, подключенный к выходу трехфазного преобразователя, среднее значение выходного напряжения которого изменяется по синусоидальному закону, трехфазный датчик положения ротора синхронного двигателя, обмотка возбуждения которого соединена с выходом модулятора, на вход модулятора подается напряжение управления, выход трехфазного датчика положения ротора подключен к входу трехфазного демодулятора, а выход трехфазного демодулятора соединен с входом преобразователя [В.А. Головацкий и др. Устройство управления бесколлекторным двигателем постоянного тока на силовых схемах. В кн. Электронная техника в автоматике. Сборник статей под ред. Ю.И. Конева. Выпуск 4. М, 1973, стр. 34-37].
Такой вентильный двигатель не позволяет получить статические и динамические характеристики, как у коллекторного двигателя постоянного тока [В.Н. Крывой и др. Бесконтактные электродвигатели постоянного тока. Информэлектро. М., 1970, стр. 5-8], что является недостатком известного вентильного двигателя. Кроме того, скорость вращения вентильного двигателя отрабатывается схемой не оптимально по точности.
Из известных вентильных двигателей наиболее близким по технической сущности является вентильный двигатель, который взят в качестве прототипа для заявляемого устройства. Данный вентильный двигатель содержит последовательно соединенные сумматор, модулятор, трехфазный датчик положения ротора синхронного двигателя, трехфазный демодулятор, первый суммирующий вход трехфазного сумматора, трехфазное реле, трехфазный преобразователь, трехфазный датчик тока синхронного двигателя и трехфазный синхронный двигатель, ротор которого механически соединен с валом трехфазного датчика положения ротора синхронного двигателя и с валом датчика скорости синхронного двигателя, второй вычитающий вход трехфазного сумматора соединен с выходом трехфазного датчика тока синхронного двигателя, выход датчика скорости синхронного двигателя соединен с вычитающим входом сумматора [Сухинин Б.В. Сурков В.В., Егоров А.Ю., Сурков В.А., Домнин А.Н. Способ управления вентильным двигателем и следящая система для его осуществления. Патент №2404504 на изобретение. Зарегистрирован 20.11.2010. Бюл. №32].
Технической задачей настоящей группы изобретений является получение оптимальной по точности скорости вращения вентильного двигателя, инвариантной (не зависящей) от изменяющегося момента нагрузки, путем аналитического конструирования оптимальных по точности регулятора скорости вращения вентильного двигателя и подчиненного ему регулятора тока вентильного двигателя.
Данная задача решается тем, что в известном способе управления вентильным двигателем, основанным на преобразовании угла поворота вала синхронного двигателя в трехфазный электрический сигнал датчика положения ротора двигателя, амплитуда которого пропорциональна сигналу управления, и формировании трехфазного напряжения питания двигателя, среднее значение которого изменяется по синусоидальному закону, трехфазное напряжение питания формируют из знака разности сигнала трехфазного датчика положения ротора синхронного двигателя и сигнала трехфазного датчика тока синхронного двигателя, причем релейный сигнал управления формируют из разности сигнала задания по скорости, сигнала обратной связи по скорости и сигнала обратной связи по ускорению.
Данный способ может быть использован в любой следящей системе с вентильным двигателем вместо коллекторного двигателя постоянного тока.
Для пояснения способа воспользуемся уравнениями Горева-Парка в координатах d,q [А.А. Горев. Переходные процессы синхронной машины. М.: ГЭИ, 1950] для синхронного двигателя при токе возбуждения If=const:
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
где υ - угол поворота ротора синхронного двигателя,
Figure 00000004
,
ρ=120° - угол сдвига осей фазных обмоток двигателя относительно друг друга,
R - активное сопротивление обмотки статора двигателя,
L - коэффициент индукции по продольной оси двигателя,
λ - коэффициент явнополюсности,
J - момент инерции вращающихся масс,
ω - скорость вращения ротора синхронного двигателя;
М - коэффициент взаимоиндукции между обмоткой статора и ротора,
mэм - электромагнитный момент вращения вала двигателя,
mн - момент нагрузки на валу двигателя.
Из уравнений (1) следует, что синхронный двигатель представляет собой объект регулирования с двумя управляющими воздействиями: ud и uq.
Проведем вначале синтез двух каналов d и q регулятора тока id и iq.
Воспользовавшись теорией аналитического конструирования регуляторов А.А. Красовского [Красовский А.А. Системы автоматического управления полетом и их аналитическое конструирование. - М.: Наука, 1973, - 558 с.] или более простой в использовании, изложенной в [В.В. Сурков, Б.В. Сухинин и др. Аналитическое конструирование оптимальных регуляторов по критериям точности, быстродействию, энергосбережению. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2005, - 300 с.], запишем оптимальный по точности и одновременно оптимальный по быстродействию закон управления для регулятора тока id и iq:
Figure 00000005
Figure 00000006
где Um - напряжение питания преобразователя,
idзад, iqзад или, udзад, uqзад - заданные значения сигналов управления для регулятора тока id и iq соответственно;
k - коэффициент пропорциональности, k>0.
Переменные в координатах d,q выражаются через переменные в реальных координатах А, В, С посредством соотношений (2), (3). Например, фиктивным токам id, iq соответствуют реальные фазные токи iA, iB iC.
Воспользовавшись соотношениями (2), (3), найдем, что разностям udзад-k⋅id и и uqзад-k⋅iq соответствуют разности uAзад-k⋅iA, uBзад-k⋅iB, uСзад-k⋅iC каждой фазы двигателя и оптимальным управлениям (4), (5) в координатах d,q соответствуют фазные управления
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Здесь
Figure 00000010
Предлагаемый трехфазный регулятор тока реализуется в следящей системе с вентильным двигателем, содержащей последовательно соединенные модулятор, трехфазный датчик положения ротора синхронного двигателя, трехфазный демодулятор, первый суммирующий вход трехфазного сумматора, трехфазное реле, трехфазный преобразователь, трехфазный датчик тока синхронного двигателя и трехфазный синхронный двигатель, ротор которого механически соединен с валом трехфазного датчика положения ротора синхронного двигателя, второй вычитающий вход трехфазного сумматора соединен с выходом трехфазного датчика тока синхронного двигателя, на вход модулятора поступает сигнал управления по току [Сухинин Б.В. Сурков В.В., Егоров А.Ю., Домнин А.Н., Сурков А.В. Способ управления вентильным двигателем и следящая система для его осуществления. Патент №2354036 на изобретение. Зарегистрирован 27.04.2009. Бюл. №12].
Трехфазный регулятор тока (фиг.1) работает следующим образом.
Напряжение задания uвх (сигнал управления по току) преобразуется модулятором 4 в напряжение прямоугольной формы повышенной частоты (500-20000 Гц) с амплитудным значением, равным uвх, и подается на обмотку возбуждения датчика положения ротора синхронного двигателя 5, например сельсина, ротор которого механически соединен с ротором синхронного двигателя. Сигнал с обмоток синхронизации сельсина подается на трехфазный демодулятор 6, на выходе которого появляется напряжение задания на оптимальный регулятор:
Figure 00000011
где k1 - общий коэффициент преобразования модулятора, датчика положения ротора синхронного двигателя и демодулятора, k1=1;
υ - угол поворота ротора синхронного двигателя,
Figure 00000012
;
θ - угол установки датчика положения ротора синхронного двигателя относительно ротора синхронного двигателя.
Посредством трехфазного сумматора 7 из трехфазного напряжения (10) с выхода демодулятора вычитается трехфазное напряжение, получаемое от трехфазного датчика тока 10, и подается на вход трехфазного реле 8, выходной сигнал которого подается на вход трехфазного преобразователя 9, на выходе трехфазного преобразователя 9 появляется трехфазное напряжение uA, uB, uC, изменяющееся в соответствии с оптимальным законом управления (6)-(9). В качестве трехфазного преобразователя в схеме используется, например, трехфазный мост из шести транзисторов (тиристоров), которые работают в ключевом режиме.
Воспользовавшись соотношениями (2) и (10), найдем udзад и uqзад регулятора токов (4) и (5), соответствующие заданиям (10):
Figure 00000013
Figure 00000014
При этом оптимальные управления (4), (5) примут вид:
Figure 00000015
Figure 00000016
Из (13) следует, что при установке датчика положения ротора в нулевое положение (θ=0):
Figure 00000017
Figure 00000018
регулятор тока канала d стабилизирует ток id на нулевом уровне оптимально по быстродействию и поддерживает его оптимально по точности так, что id=0. При этом уравнения (6) - (8) с учетом (9), (10) при θ=0 приводятся к виду:
Figure 00000019
Уравнения (1) с учетом (15), (16) при θ=0 и k1=1 преобразуются к виду дифференциальных уравнений в форме Коши:
Figure 00000020
где
Figure 00000021
Полученные уравнения (18) полностью аналогичны дифференциальным уравнениям коллекторного двигателя постоянного тока. Следовательно, и статические и динамические характеристики вентильного двигателя с данным регулятором тока полностью аналогичны статическим и динамическим характеристикам коллекторного двигателя постоянного тока.
В соответствии с концепцией A.M. Ляпунова о возмущенно-невозмущенном движении [см., например, Б.В. Сухинин, Е.Т. Евстигнеев. Синтез электрических следящих приводов, оптимальных по точности: Учеб. пособие. Тул. политехн, ин-т. Тула, - 1992., с. 5-13], запишем уравнения системы (18) в отклонениях:
Figure 00000022
где вместо iq в последнем уравнении необходимо записать Δiq=iq-iн, т.е. ток нагрузки iн или соответствующий ему момент нагрузки mн выступает в качестве задания для тока iq или соответствующего ему электромагнитного момента mэм.
Проведем затем синтез регулятора скорости ω. Воспользовавшись теорией аналитического конструирования регуляторов [В.В. Сурков, Б.В. Сухинин и др. Аналитическое конструирование оптимальных регуляторов по критериям точности, быстродействию, энергосбережению. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. - 300 с], запишем оптимальный по точности закон управления скоростью со, используя уравнения (19):
Figure 00000023
где
Figure 00000024
Um - напряжение питания преобразователя,
Figure 00000025
ωзад или uωзад=k2⋅ωзад - заданное значение сигнала управления для регулятора скорости;
k2 - коэффициент пропорциональности, k2>0, [k2]=В⋅с.
Подставляя (21) в (20), получим управление в отклонениях для регулятора скорости:
Figure 00000026
где вместо iq необходимо записать Δiq=iq-iн:
Figure 00000027
С учетом последнего выражения для оптимального по точности регулятора скорости (23) необходимо иметь датчик тока нагрузки iн или соответствующего ему момента нагрузки mн. С целью исключения датчика момента нагрузки, выразим ток iq из второго уравнения системы (19) и подставим его в управление (23):
Figure 00000028
где
Figure 00000029
Из формул регулятора скорости (23) и регулятора тока (4)-(5) следует, что рассматриваемый способ требует двух подчиненно работающих регуляторов: регулятора скорости и регулятора тока, подчиненного регулятору скорости.
Предлагаемый способ реализуется в следящей системе с вентильным двигателем, содержащей последовательно соединенные первый сумматор, модулятор, трехфазный датчик положения ротора синхронного двигателя, трехфазный демодулятор, трехфазный сумматор, трехфазное реле, трехфазный преобразователь, трехфазный датчик тока синхронного двигателя, ротор которого механически соединен с валом синхронного двигателя и с валом датчика скорости синхронного двигателя, вычитающий вход первого сумматора соединен с выходом датчика скорости синхронного двигателя. В следящую систему дополнительно введены наблюдатель, вычисляющий производную входного сигнала, второй сумматор и реле, выход которого соединен с входом модулятора, вход реле соединен с выходом второго сумматора, вход наблюдателя соединен с выходом датчика скорости синхронного двигателя, выход наблюдателя соединен с вычитающим входом второго сумматора, а суммирующий вход первого сумматора является входом управления вентильного двигателя по скорости.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема следящей системы, реализующей способ оптимального по точности управления скоростью вентильного двигателя.
Система содержит последовательно соединенные сумматор 1, сумматор 2, реле 3, модулятор 4, трехфазный датчик положения ротора синхронного двигателя 5, трехфазный демодулятор 6, первый суммирующий вход трехфазного сумматора 7, трехфазное реле 8, трехфазный преобразователь 9, трехфазный датчик тока синхронного двигателя 10 и трехфазный синхронный двигатель 11, ротор которого механически соединен с валом трехфазного датчика положения ротора синхронного двигателя 5 и с валом датчика скорости синхронного двигателя 12, второй вычитающий вход трехфазного сумматора 7 соединен с выходом трехфазного датчика тока синхронного двигателя 10, выход датчика скорости синхронного двигателя 12 соединен с вычитающим входом сумматора 1 и одновременно со входом наблюдающего устройства 13, выход которого соединен с вычитающим входом сумматора 2.
На фиг. 2 представлена структурная схема наблюдающего устройства для вычисления производной входного сигнала (производной скорости вентильного двигателя).
Структурная схема наблюдающего устройства содержит последовательно соединенные сумматор 14, сумматор 15, реле 16, апериодическое звено первого порядка 17, интегрирующее звено 18, выход которого соединен со входом пропорционального звена 20, выход пропорционального звена 20 соединен с вычитающим входом сумматора 14, выход апериодического звена первого порядка 17 соединен со входом пропорционального звена 19, выход пропорционального звена 19 соединен с вычитающим входом сумматора 15.
Система работает следующим образом.
Напряжение задания по скорости uωзад (сигнал управления) подается на суммирующий вход сумматора 1, посредством которого из сигнала uωзал вычитается напряжение, пропорциональное скорости вращения датчика скорости синхронного двигателя 12, например тахогенератора, ротор которого механически соединен с ротором синхронного двигателя. Выходное напряжение сумматора 1 подается на суммирующий вход сумматора 2, а на вычитающий вход сумматора 2 подается напряжение пропорциональное производной скорости вращения датчика скорости 12 синхронного двигателя. Вычисление производной скорости осуществляется, например, с помощью наблюдающего устройства, синтезированного методом аналитического конструирования регуляторов. Постоянная времени Т4 и постоянные коэффициенты пропорциональности К4, К5, К6 определяются по методике [см., например, Б.В. Сухинин, Е.Т. Евстигнеев. Синтез электрических следящих приводов, оптимальных по точности: Учеб. пособие. Тул. политехн, ин-т. Тула, - 1992, с. 50-52]. В структурной схеме наблюдающего устройства входной сигнал скорости подается на суммирующий вход сумматора 14, посредством которого из входного сигнала вычитается выходной сигнал наблюдающего устройства, пропорциональный производной скорости вращения 18. Выходной сигнал сумматора 14 подается на суммирующий вход сумматора 15, а на вычитающий вход сумматора 15 подается сигнал, пропорциональный выходному сигналу апериодического звена первого порядка 17.
Выходное напряжение сумматора 2 подается на реле 3 и на выходе реле 3 появляется напряжение:
Figure 00000030
которое подается на трехфазный регулятор тока: преобразуется модулятором 4 в напряжение прямоугольной формы повышенной частоты (500-20000 Гц) с амплитудным значением, равным uвх и подается на обмотку возбуждения датчика положения ротора синхронного двигателя 5, например сельсина, ротор которого механически соединен с ротором синхронного двигателя. Сигнал с обмоток синхронизации сельсина подается на трехфазный демодулятор 6, на выходе которого появляется напряжение задания на оптимальный регулятор (10). Посредством трехфазного сумматора 7 из трехфазного напряжения (10) с выхода демодулятора вычитается трехфазное напряжение, получаемое от трехфазного датчика тока 10, и подается на вход трехфазного реле 8, выходной сигнал которого подается на вход трехфазного преобразователя 9, на выходе трехфазного преобразователя 9 появляется трехфазное напряжение uA, uB, uC, изменяющееся в соответствии с оптимальным законом подчиненного управления (17), (24): закон оптимального управления трехфазным током двигателя (17) подчинен закону оптимального управления скоростью двигателя (24).
Таким образом, во-первых, статические и динамические характеристики при управлении вентильным двигателем по предлагаемому способу полностью аналогичны статическим и динамическим характеристикам коллекторного двигателя постоянного тока. Во-вторых, при таком способе управления вентильным двигателем он приобретает дополнительно свойства оптимального по точности отработки скорости вращения при случайно изменяющемся моменте нагрузки, не превышающем максимальный момент вращения двигателя.
Точность работы современных систем автоматического регулирования обычно ограничивается ошибкой системы. Предлагаемый способ позволяет получить оптимальную по точности скорость вращения вентильного двигателя инвариантную (не зависящую) от изменяющегося момента нагрузки и свести ошибку систем автоматического регулирования к нулю (теоретически). Это повышает эффективность работы систем автоматического регулирования и расширяет их функциональные возможности.

Claims (2)

1. Способ управления вентильным двигателем, основанный на преобразовании угла поворота вала синхронного двигателя в трехфазный электрический сигнал датчика положения ротора двигателя, амплитуда которого пропорциональна сигналу управления, и формировании трехфазного напряжения питания двигателя, среднее значение которого изменяется по синусоидальному закону, трехфазное напряжение питания формируют из знака разности сигнала трехфазного датчика положения ротора синхронного двигателя и сигнала трехфазного датчика тока синхронного двигателя, отличающийся тем, что сигнал управления формируют из разности сигнала задания по скорости, сигнала обратной связи по скорости и сигнала обратной связи по ускорению.
2. Следящая система с вентильным двигателем, содержащая последовательно соединенные первый сумматор, суммирующий вход которого является входом управления вентильного двигателя по скорости, модулятор, трехфазный датчик положения ротора синхронного двигателя, трехфазный демодулятор, первый суммирующий вход трехфазного сумматора, трехфазное реле, трехфазный преобразователь, трехфазный датчик тока синхронного двигателя и трехфазный синхронный двигатель, ротор которого механически соединен с валом трехфазного датчика положения ротора синхронного двигателя и с валом датчика скорости синхронного двигателя, второй вычитающий вход трехфазного сумматора соединен с выходом трехфазного датчика тока синхронного двигателя, выход датчика скорости синхронного двигателя соединен с вычитающим входом первого сумматора, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены наблюдатель, вычисляющий производную входного сигнала, второй сумматор и реле, выход которого соединен с входом модулятора, вход реле соединен с выходом второго сумматора, вход наблюдателя соединен с выходом датчика скорости синхронного двигателя, выход наблюдателя соединен с вычитающим входом второго сумматора.
RU2015129296A 2015-07-16 2015-07-16 Способ управления вентильным двигателем и следящая система для его осуществления RU2651812C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015129296A RU2651812C2 (ru) 2015-07-16 2015-07-16 Способ управления вентильным двигателем и следящая система для его осуществления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015129296A RU2651812C2 (ru) 2015-07-16 2015-07-16 Способ управления вентильным двигателем и следящая система для его осуществления

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015129296A RU2015129296A (ru) 2017-01-19
RU2651812C2 true RU2651812C2 (ru) 2018-04-24

Family

ID=58449801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015129296A RU2651812C2 (ru) 2015-07-16 2015-07-16 Способ управления вентильным двигателем и следящая система для его осуществления

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2651812C2 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2152120C1 (ru) * 1998-07-27 2000-06-27 Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского Вентильный электродвигатель
EP0748038B1 (en) * 1995-06-05 2002-08-21 Kollmorgen Corporation System and method for controlling brushless permanent magnet motors
DE60034989T2 (de) * 1999-04-27 2008-02-07 Canon K.K. Elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät
RU2354036C1 (ru) * 2007-12-04 2009-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) Способ управления вентильным двигателем и следящая система для его осуществления
JP2009153335A (ja) * 2007-12-21 2009-07-09 Mitsuba Corp ブラシレスサーボモータ
US7667424B2 (en) * 2006-04-26 2010-02-23 Futaba Corporation Servo device
RU2404504C1 (ru) * 2009-08-17 2010-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Способ управления вентильным двигателем и следящая система для его осуществления

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0748038B1 (en) * 1995-06-05 2002-08-21 Kollmorgen Corporation System and method for controlling brushless permanent magnet motors
RU2152120C1 (ru) * 1998-07-27 2000-06-27 Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского Вентильный электродвигатель
DE60034989T2 (de) * 1999-04-27 2008-02-07 Canon K.K. Elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät
US7667424B2 (en) * 2006-04-26 2010-02-23 Futaba Corporation Servo device
KR100954957B1 (ko) * 2006-04-26 2010-04-27 후다바 덴시 고교 가부시키가이샤 서보 장치
RU2354036C1 (ru) * 2007-12-04 2009-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) Способ управления вентильным двигателем и следящая система для его осуществления
JP2009153335A (ja) * 2007-12-21 2009-07-09 Mitsuba Corp ブラシレスサーボモータ
RU2404504C1 (ru) * 2009-08-17 2010-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Способ управления вентильным двигателем и следящая система для его осуществления

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015129296A (ru) 2017-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106911280B (zh) 基于新型扰动观测器的永磁直线电机无位置传感器控制方法
RU2326488C1 (ru) Многодвигательный частотно-регулируемый электропривод
Chaou et al. Nonlinear control of the permanent magnet synchronous motor PMSM using backstepping method
Senfelds et al. Electrical drive DC link power flow control with adaptive approach
Smolyaninov et al. Mathematical model of asynchronous motor with frequency-cascade regulation
Kodkin et al. Performance identification of the asynchronous electric drives by the spectrum of rotor currents
RU2354036C1 (ru) Способ управления вентильным двигателем и следящая система для его осуществления
CN108448983B (zh) 一种抑制伺服系统极低速时非线性干扰的方法
Youcef et al. DSP improvement of a vector speed induction motor control with a RST and adaptive fuzzy controller
RU2404504C1 (ru) Способ управления вентильным двигателем и следящая система для его осуществления
Kandoussi et al. Real time implementation of a new fuzzy-sliding-mode-observer for sensorless IM drive
RU2651812C2 (ru) Способ управления вентильным двигателем и следящая система для его осуществления
RU2455748C1 (ru) Способ управления вентильным двигателем и следящая система для его осуществления
RU2649306C1 (ru) Способ управления вентильным двигателем и следящая система для его осуществления
Arab Markadeh et al. Robust direct torque and flux control of adjustable speed sensorless induction machine drive based on space vector modulation using a PI predictive controller
Zaky et al. Two-Degrees of Freedom and Variable Structure Controllers for Induction Motor Drives.
Samygina et al. Comparison of linear position and velocity control strategies for a direct servodrive
KR100752473B1 (ko) 회전기의 조정 방법 및 회전기용 전력 공급 회로
El Magri et al. Nonlinear control of wound-rotor synchronous-motor
RU2459345C2 (ru) Способ векторного управления моментом асинхронного электродвигателя и устройство для его осуществления
Raghu et al. Simulation of sensorless speed control of induction motor using APFO technique
Rath et al. Effective speed control in 3-phase bldc motor by reaching law based sliding mode technique
Reichhartinger et al. Cascaded sliding-mode control of permanent magnet synchronous motors
Vinida et al. An optimized speed controller for electrical thrusters in an autonomous underwater vehicle
Nguyen et al. The MRAC based-adaptive control system for controlling the speed of direct current motor

Legal Events

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

Effective date: 20180717