RU2658654C2 - Способ бездатчикового управления линейным возвратно-поступательным вентильно-индукторным парнофазным генератором - Google Patents
Способ бездатчикового управления линейным возвратно-поступательным вентильно-индукторным парнофазным генератором Download PDFInfo
- Publication number
- RU2658654C2 RU2658654C2 RU2016148732A RU2016148732A RU2658654C2 RU 2658654 C2 RU2658654 C2 RU 2658654C2 RU 2016148732 A RU2016148732 A RU 2016148732A RU 2016148732 A RU2016148732 A RU 2016148732A RU 2658654 C2 RU2658654 C2 RU 2658654C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generator
- stator
- winding
- phase
- pulses
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 45
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 239000012073 inactive phase Substances 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
- H02K35/02—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving magnets and stationary coil systems
-
- 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
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/08—Control of generator circuit during starting or stopping of driving means, e.g. for initiating excitation
-
- 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
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/14—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
- H02P9/26—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices
- H02P9/30—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автономной генерации электрической энергии. Технический результат заключается в обеспечении работы линейного возвратно-поступательного вентильно-индукторного парнофазного генератора в широком диапазоне частот и улучшении КПД генерации за счет выполнения рабочего режима генерации в наиболее оптимальных зонах возвратно-поступательного цикла перемещения подвижного элемента генератора. В способе бездатчикового управления линейного возвратно-поступательного вентильно-индукторного парнофазного генератора, заключающемся в том, что с помощью анализа величины токовых измерительных импульсов, подаваемых в тестовую обмотку возбуждения генератора, и данных о текущей скорости перемещения подвижного элемента определяют моменты включения и выключения рабочего режима активной обмотки возбуждения генератора. 12 ил.
Description
Изобретение относится к области проектирования электрических линейных вентильно-индукторных генераторов и может быть использовано в области автономной генерации электрической энергии.
Известен способ возбуждения электромагнитного силового привода (RU 2402859). Для возбуждения электромагнитного силового привода, включающего в себя статор и подвижное тело, причем статор включает в себя сердечник, снабженный множеством магнитных полюсов, и обмотку, намотанную, по меньшей мере, на одном из магнитных полюсов, при этом подвижное тело включает в себя постоянный магнит, расположенный напротив торцевых поверхностей вершин магнитных полюсов через магнитный зазор, при этом подвижное тело поддерживается таким образом, чтобы создавать возвратно-поступательное движение в направлении, перпендикулярном направлению, в котором постоянный магнит расположен напротив магнитных полюсов, при этом подвижное тело возвратно-поступательно двигается, когда к обмотке приложено переменное напряжение, причем способ содержит: осуществляют управление с обратной связью переменным напряжением, причем переменное напряжение прикладывают к обмотке в течение первой половины периода управления, а индуцируемую электродвижущую силу, генерируемую в обмотке в течение второй половины периода управления, используют в качестве управляющего сигнала.
Недостатком способа возбуждения электромагнитного силового привода является то, что для определения положения подвижного тела необходима установка на него постоянных магнитов. Однако их использование в электрических машинах, работающих при высоких температурах, нецелесообразно из-за усложнения конструкции машины за счет систем охлаждения.
Наиболее близким к предлагаемому способу бездатчикового управления линейного возвратно-поступательного вентильно-индукторного парнофазного генератора является способ управления вентильно-индукторным двигателем, работающим при низкой скорости с использованием магнитного потока фаз (US 5525886). Способ управления основан на использовании этапов, в течение которых: применяется подача последовательностей относительно высокочастотных электрических зондирующих импульсов по крайней мере в две неактивные на данный момент фазы возбуждения машины. Длительность импульсов должна быть достаточной, чтобы гарантировать, что на значение измеряемого тока не будут оказывать влияния коммутационные процессы в двух неактивных обмотках возбуждения, но импульсы должны быть достаточно короткими, чтобы избежать значительного крутящего момента на роторе машины, который будет возникать при подаче тока по двум неактивным на данный момент обмоткам возбуждения. В процессе подачи последовательности импульсов происходит измерение значений напряжения и тока, протекающего в каждой из двух неактивных фазных обмоток возбуждения. По результатам измерений определяется оценка положения ротора машины относительно полюсов статора машины, на которых установлены неактивные на данный момент обмотки возбуждения. На основе полученной оценки положения ротора принимается решение о подаче или не подаче системе управления двигателем сигнала о необходимости перевода текущей фазы в неактивное состояние и перевода в активное состояние другой фазы возбуждения.
Недостатком данного способа является то, что в рассматриваемом способе управления для определения положения ротора используются сигналы, подаваемые в катушки возбуждения двух неактивных на данный момент фаз. Для способа бездатчикового управления линейного возвратно-поступательного вентильно-индукторного парнофазного генератора использование подачи сигналов в катушки двух неактивных фаз является избыточным, что приводит к усложнению системы управления генератором.
Задача изобретения заключается в разработке способа бездатчикового управления линейного возвратно-поступательного вентильно-индукторного парнофазного генератора, позволяющего упростить систему управления линейным вентильно-индукторным генератором, определить положение подвижного элемента на основе анализа параметров измерительных импульсов, подаваемых в одну, не активную на данный момент, фазу генератора.
Технический результат, достигаемый при использовании способа бездатчикового управления линейного возвратно-поступательного вентильно-индукторного парнофазного генератора, заключается в обеспечении работы линейного возвратно-поступательного вентильно-индукторного парнофазного генератора в широком диапазоне частот и улучшении КПД генерации за счет выполнения рабочего режима генерации в наиболее оптимальных зонах возвратно-поступательного цикла перемещения подвижного элемента генератора.
Поставленный технический результат достигается с помощью способа бездатчикового управления линейного возвратно-поступательного вентильно-индукторного парнофазного генератора, заключающегося в том, что с помощью анализа величины токовых измерительных импульсов, подаваемых в тестовую обмотку возбуждения генератора, и данных о текущей скорости перемещения подвижного элемента определяются моменты включения и выключения рабочего режима активной обмотки возбуждения генератора.
На фиг. 1 представлена функциональная схема вентильно-индукторного линейного генератора возвратно-поступательного действия, на фиг. 2 - магнитная система линейного вентильно-индукторного электрического генератора возвратно-поступательного действия, на фиг. 3 - диаграмма перемещения подвижного элемента линейного генератора за период возвратно-поступательного движения, на фиг. 4 - диаграмма изменения скорости перемещения подвижного элемента линейного генератора за период возвратно-поступательного движения подвижного элемента, на фиг. 5 - диаграмма изменения индуктивности первой обмотки возбуждения статора за период возвратно-поступательного движения подвижного элемента, на фиг. 6 - диаграмма изменения индуктивности второй фазной обмотки статора за период возвратно-поступательного движения подвижного элемента, на фиг. 7 - диаграмма длительности подачи измерительных импульсов в первую фазную обмотку статора линейного генератора за период возвратно-поступательного движения подвижного элемента, на фиг. 8 - диаграмма длительности подачи измерительных импульсов во вторую фазную обмотку статора линейного генератора за период возвратно-поступательного движения подвижного элемента, на фиг. 9 - диаграмма длительности подачи импульсов рабочего тока возбуждения в первую фазную обмотку статора за период возвратно-поступательного движения подвижного элемента, на фиг. 10 - диаграмма длительности подачи импульсов рабочего тока возбуждения во вторую фазную обмотку статора за период возвратно-поступательного движения подвижного элемента, на фиг. 11 - диаграмма изменения амплитуды тока измерительных импульсов в первой фазной обмотке статора за период возвратно-поступательного движения подвижного элемента, на фиг. 12 - диаграмма изменения амплитуды тока измерительных импульсов во второй фазной обмотке статора за период возвратно-поступательного движения подвижного элемента.
Способ бездатчикового управления линейного возвратно-поступательного вентильно-индукторного парнофазного генератора применяется для линейного возвратно-поступательного вентильно-индукторного парнофазного генератора, состоящего из магнитной системы 1, и системы управления генератором 2. Магнитная система 1 линейного возвратно-поступательного вентильно-индукторного парнофазного генератора состоит из пары магнитопроводов статора F1 и F2 (статор на фигурах не обозначен), обмоток возбуждения W1 и W2, которые установлены на отдельные магнитопроводы статора F1 и F2 (статор на фигурах не обозначен) и подвижного элемента D. Магнитный поток, создаваемый обмотками возбуждения W1 и W2 замыкается в магнитопроводах статора F1 и F2 (статор на фигурах не обозначен) в перпендикулярном направлении к направлению движения подвижного элемента генератора D, что обеспечивает возможность реализации независимого управления каждой из фаз в любой момент времени. Подвижный элемент D совершает возвратно-поступательные движения x(t) со скоростью v(t). Возвратно-поступательные движения подвижного элемента D приводят к изменению индуктивности L1(t) и L2(t) обмоток возбуждения W1 и W2 установленных на магнитопроводах статора F1 и F2 (статор на фигурах не обозначен), причем необходимо отметить, что процесс генерации электрической энергии будет происходить только в зоне уменьшения индуктивности L1(t) и L2(t) обмоток возбуждения W1 и W2 и интенсивности процесса генерации, также его КПД прямо пропорционально зависит от величины изменения индуктивности обмоток возбуждения W1 и W2 и скорости протекания процесса изменения.
В заявленном способе система управления 2 за период перемещения подвижного элемента D подает на обмотки возбуждения W1 и W2 последовательности измерительных импульсов i1т(t) и i2т(t) и последовательности рабочих (генераторных) импульсов i1г(t) и i2г(t). Система управления 2 при помощи последовательности измерительных импульсов напряжения i1т(t) и i2т(t) подает на обмотки возбуждения W1 или W2 статора (статор на фигурах не обозначен) соответственно, определяет положение подвижного элемента D относительно магнитопроводов статора F1 и F2 (статор на фиг. не обозначен). Измерительные импульсы напряжения i1т(х) и i2т(t) подаются в конкретный момент времени только на одну из обмоток возбуждения W1 или W2 (такую обмотку возбуждения будем называть тестовой). Рабочие (генераторные) импульсы могут подаваться в одну из обмоток возбуждения W1 или W2 (такую обмотку возбуждения будем называть активной), в которую не подается в данный момент последовательность тестовых импульсов i1т(t) и i2т(t). Первоначальное определение тестовой обмотки возбуждения система управления 2 выполняет при помощи анализа изменения приращений амплитуд тестовых импульсов i1(t) и i2(t). Тестовой выбирается та обмотка возбуждения, в которой на момент начала процесса управления происходит уменьшение амплитуды тока тестовых импульсов i1(t) и i2(t).
Система управления 2 определяет угол включения Θon подачи рабочих импульсов тока i1г(t) или i2г(t) в активную на данный момент обмотку возбуждения W1 или W2 статора (на фиг. статор не обозначен) генератора (в один момент времени активной может быть только одна фазная обмотка из пары) и угол выключения Θoff подачи рабочих импульсов i1г(t) или i2г(t) в активную на данный момент фазную обмотку статора генератора при помощи анализа амплитуды токовых измерительных импульсов i1(t) или i2(t) соответственно, которые подаются в тестовую обмотку статора (на фиг. статор не обозначен) генератора. Система управления 2 использует для уточнения угла включения Θon и угла выключения Θff измеренное значение частоты возвратно-поступательного движения подвижного элемента D, для определения которого используются временные промежутки между минимальными значениями амплитуд токов измерительных импульсов i1(t) и i2(t). После получения угла включения Θon система управления 2 подает последовательность рабочих импульсов i1г(t) или i2г(t) в активную обмотку возбуждения. После получения угла выключения Θff система управления 2 перестает подавать последовательность рабочих импульсов i1г(t) или i2г(t) в активную на данный момент обмотку возбуждения W1 или W2 статора (на фиг. статор не обозначен). После окончания подачи системой управления 2 рабочих импульсов в активную на данный момент обмотку возбуждения W1 или W2 статора (на фиг. статор не обозначен), подача тестовых импульсов i1т(t) или i2т(t) в тестовую обмотку возбуждения тоже прекращается. Активная обмотка возбуждения статора (на фиг. статор не обозначен) переводится в состояние тестовой, а тестовая переводится в состояние активной. И процесс управления повторяется.
Применение заявленного способа бездатчикового управления линейного возвратно-поступательного вентильно-индукторного парнофазного генератора позволяет упростить систему управления вентильно-индукторным линейным генератором возвратно-поступательного действия за счет использования серий тестовых импульсов напряжения, подаваемых только в одну из обмоток возбуждения для определения положения подвижного элемента и моментов включения и выключения режима генерации другой обмотки возбуждения.
Claims (1)
- Способ бездатчикового управления линейным возвратно-поступательным вентильно-индукторным парнофазным генератором, заключающийся в том, что с помощью анализа величины токовых измерительных импульсов, подаваемых в тестовую обмотку возбуждения генератора, и данных о текущей скорости перемещения подвижного элемента определяют моменты включения и выключения рабочего режима активной обмотки возбуждения генератора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016148732A RU2658654C2 (ru) | 2016-12-13 | 2016-12-13 | Способ бездатчикового управления линейным возвратно-поступательным вентильно-индукторным парнофазным генератором |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016148732A RU2658654C2 (ru) | 2016-12-13 | 2016-12-13 | Способ бездатчикового управления линейным возвратно-поступательным вентильно-индукторным парнофазным генератором |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016148732A3 RU2016148732A3 (ru) | 2018-06-14 |
| RU2016148732A RU2016148732A (ru) | 2018-06-14 |
| RU2658654C2 true RU2658654C2 (ru) | 2018-06-22 |
Family
ID=62619348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016148732A RU2658654C2 (ru) | 2016-12-13 | 2016-12-13 | Способ бездатчикового управления линейным возвратно-поступательным вентильно-индукторным парнофазным генератором |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2658654C2 (ru) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5525886A (en) * | 1994-06-23 | 1996-06-11 | General Electric Company | Low speed position estimator for switched reluctance machine using flux/current model |
| JP2000024586A (ja) * | 1998-07-14 | 2000-01-25 | Canon Inc | 円筒または円柱状基材上へのフッ素樹脂被覆方法 |
| RU2159494C1 (ru) * | 1999-04-12 | 2000-11-20 | Московский государственный авиационный институт (технический университет) | Вентильно-индукторный реактивный двигатель |
| EP1139560A1 (en) * | 2000-03-27 | 2001-10-04 | Switched Reluctance Drives Limited | Position detection of switched reluctance machines |
| DE69820158T2 (de) * | 1997-06-20 | 2004-11-25 | Switched Reluctance Drives Ltd., Harrogate | Schaltkreis für eine Reluktanzmaschine |
| US7071659B1 (en) * | 2004-01-23 | 2006-07-04 | Dana Corporation | Closed loop control of excitation parameters for high speed switched-reluctance generators |
| WO2008058698A1 (de) * | 2006-11-13 | 2008-05-22 | Grabherr, Helmut | Ballaststoff |
| RU2402861C1 (ru) * | 2006-11-17 | 2010-10-27 | Уэдж Глобаль, С.Л. | Линейный вентильно-индукторный электродвигатель-генератор |
| RU2550408C1 (ru) * | 2014-03-12 | 2015-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" | Электромеханическая трансмиссия самоходной машины |
-
2016
- 2016-12-13 RU RU2016148732A patent/RU2658654C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5525886A (en) * | 1994-06-23 | 1996-06-11 | General Electric Company | Low speed position estimator for switched reluctance machine using flux/current model |
| DE69820158T2 (de) * | 1997-06-20 | 2004-11-25 | Switched Reluctance Drives Ltd., Harrogate | Schaltkreis für eine Reluktanzmaschine |
| JP2000024586A (ja) * | 1998-07-14 | 2000-01-25 | Canon Inc | 円筒または円柱状基材上へのフッ素樹脂被覆方法 |
| RU2159494C1 (ru) * | 1999-04-12 | 2000-11-20 | Московский государственный авиационный институт (технический университет) | Вентильно-индукторный реактивный двигатель |
| EP1139560A1 (en) * | 2000-03-27 | 2001-10-04 | Switched Reluctance Drives Limited | Position detection of switched reluctance machines |
| US7071659B1 (en) * | 2004-01-23 | 2006-07-04 | Dana Corporation | Closed loop control of excitation parameters for high speed switched-reluctance generators |
| WO2008058698A1 (de) * | 2006-11-13 | 2008-05-22 | Grabherr, Helmut | Ballaststoff |
| RU2402861C1 (ru) * | 2006-11-17 | 2010-10-27 | Уэдж Глобаль, С.Л. | Линейный вентильно-индукторный электродвигатель-генератор |
| CN101595628B (zh) * | 2006-11-17 | 2016-08-10 | 伟爵全球有限公司 | 开关磁阻线性电动机/发电机 |
| RU2550408C1 (ru) * | 2014-03-12 | 2015-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" | Электромеханическая трансмиссия самоходной машины |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016148732A3 (ru) | 2018-06-14 |
| RU2016148732A (ru) | 2018-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5399067B2 (ja) | 電動機 | |
| RU2698102C2 (ru) | Синхронная машина с общей ступенью устройства возбуждения для двигателя/генератора | |
| RU2402859C1 (ru) | Способ возбуждения электромагнитного силового привода | |
| Choi et al. | Experimental verification of rotor demagnetization in a fractional-slot concentrated-winding PM synchronous machine under drive fault conditions | |
| Amara et al. | Stator iron loss of tubular permanent-magnet machines | |
| WO2015081106A2 (en) | Electronically commutated electromagnetic apparatus | |
| RU2658654C2 (ru) | Способ бездатчикового управления линейным возвратно-поступательным вентильно-индукторным парнофазным генератором | |
| CN104167962B (zh) | 无位置传感器的开关磁阻电机启动装置和启动方法 | |
| JP6323220B2 (ja) | 同期電動機の駆動装置 | |
| Athavale et al. | Effect of dynamic magnetization manipulation on transient losses and magnet temperature in energy-saving VF-PMSM traction drives | |
| ZA202204855B (en) | A unique method of harnessing energy from the magnetic domains found in ferromagnetic and paramagnetic materials | |
| JP2015512608A5 (ru) | ||
| Vinayaka et al. | Analysis of BLDC motor performance using space vector pulse width modulation | |
| Labbe et al. | Innovative permanent-magnet starter motors for automotive micro-hybrid applications | |
| RU2609524C1 (ru) | Многофазный мотор-генератор с магнитным ротором | |
| RU2569842C1 (ru) | Генератор возвратно-поступательного движения с самовозбуждением | |
| RU2810637C1 (ru) | Линейная магнитоэлектрическая машина | |
| Guo et al. | Magnetic field and performance analysis of novel double-side tubular permanent magnet machines | |
| RU2732180C1 (ru) | Солнечный электромагнитный генератор | |
| Mendes et al. | Identification of some tubular topologies of linear switched reluctance generator for direct drive applications in ocean wave energy conversion | |
| 김봉철 et al. | Mathematical Models for the Analysis of a SRM | |
| RU2403668C2 (ru) | Способ и устройство преобразования магнитных силовых взаимодействий в механическую энергию | |
| Walz-Lange et al. | Automatic commissioning of a switching frequency based sensorless control method for a switched reluctance motor | |
| Liu et al. | Investigation of hybrid excitation synchronous machines with built-in field windings | |
| Yan et al. | Parametric analysis of tubular linear machines |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180910 Effective date: 20180910 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191214 |