RU2690532C1 - Система управления электроприводом транспортного средства - Google Patents
Система управления электроприводом транспортного средства Download PDFInfo
- Publication number
- RU2690532C1 RU2690532C1 RU2018123461A RU2018123461A RU2690532C1 RU 2690532 C1 RU2690532 C1 RU 2690532C1 RU 2018123461 A RU2018123461 A RU 2018123461A RU 2018123461 A RU2018123461 A RU 2018123461A RU 2690532 C1 RU2690532 C1 RU 2690532C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measuring
- output
- input
- inverter
- control system
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
- B60L15/02—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit
- B60L15/08—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit using pulses
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
- B60W50/08—Interaction between the driver and the control system
-
- 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
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/12—Stator flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
-
- 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
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/06—Linear motors
- H02P25/062—Linear motors of the induction type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и транспорта и может быть использовано в качестве системы управления электроприводом унифицированной машины технологического электротранспорта. Техническим результатом является повышение качества регулирования скорости вращения ротора асинхронного электродвигателя. Система управления содержит асинхронный электродвигатель, к которому подключен инвертор, преобразующий напряжение постоянного тока в переменный с регулируемой частотой и регулируемым напряжением в режиме широтно-импульсной модуляции. Система управления выполнена в виде микропроцессорной системы, силовой выход которой подключен к инвертору. Микропроцессорная система содержит первый, второй и третий аналоговые измерительные входы, а также первый, второй, третий и четвертый цифровые измерительные входы. К первому аналоговому измерительному входу подключен выход амперметра, измеряющего токи фаз на выходе инвертора, ко второму аналоговому измерительному входу подключен выход вольтметра, измеряющего напряжение постоянного тока на силовом выходе, а к третьему аналоговому измерительному входу подключен выход потенциометра акселератора транспортного средства. К первому цифровому измерительному входу подключен первый канал энкодера, установленного на валу электродвигателя, ко второму измерительному входу подключен второй канал энкодера, а к третьему и четвертому цифровым измерительным входам подключены соответственно датчики включения основного и стояночного тормозов; дополнительно к микропроцессорной системе подключен блок управления, выполненный в виде LCD-индикатора и блока ввода данных. 2 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам управления электродвигателями с помощью векторного управления и может быть использовано в качестве системы управления электроприводом унифицированной машины технологического электротранспорта.
Из уровня техники известна система векторного управления скоростью асинхронного двигателя (RU2422979C1, МПК Н02Р 21/02, Н02Р 27/04, опубл. 27.06.2011). Система содержит блок регулирования переменных, состоящий из двух контуров: контура регулирования намагничивающей составляющей тока статора и контура регулирования активной составляющей тока статора, первый и второй блоки координатных преобразований, блок векторного фильтра, первый, второй и третий блоки фазных преобразований, преобразователь частоты, блок датчиков тока фаз статора, блок датчиков главного потокосцепления двигателя в воздушном зазоре асинхронного двигателя, датчик угловой скорости и асинхронный двигатель. В структуру системы управления системы векторного управления введены модуль вычисления ЭДС и перекрестных связей и модуль вычисления экстремальных значений составляющих тока статора, связанные с контурами регулирования активной составляющей тока статора и регулирования намагничивающей составляющей тока статора.
Недостатком известного технического решения является его низкая технологичность, что обусловлено сложностью системы управления, связанную с наличием в ее конструкции большого числа дискретных элементов. Упомянутое обстоятельство в целом также снижает ее надежность.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признано устройство управления асинхронным электродвигателем (RU2193814C2, МПК Н02Р 21/00, опубл. 27.11.2001]. Устройство содержит инвертор, преобразующий напряжение постоянного тока в переменный с регулируемой частотой и регулируемым напряжением в режиме широтно-импульсной модуляции, и схему регулирования выходного напряжения инвертора путем изменения глубины модуляции по командам на изменение выходного напряжения, осуществляемое по командам на изменение составляющих намагничивающей и моментообразующей тока статора асинхронного двигателя, на который подается напряжение от инвертора.
Недостатком известного устройства являются ограниченные возможности по изменению параметров его работы, вследствие отсутствия в конструкции устройства ввода данных и средств хранения уставок регулятора.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение качества регулирования скорости вращения ротора асинхронного электродвигателя.
Указанная задача решена тем, что система управления содержит асинхронный электродвигатель, к которому подключен инвертор, преобразующий напряжение постоянного тока в переменный с регулируемой частотой и регулируемым напряжением в режиме широтно-импульсной модуляции. При этом система управления выполнена в виде микропроцессорной системы, силовой выход которой подключен к инвертору. Микропроцессорная система содержит первый, второй и третий аналоговые измерительные входы, а также первый, второй, третий и -четвертый цифровые измерительные входы. К первому аналоговому измерительному входу подключен выход амперметра, измеряющего токи фаз на выходе инвертора, ко второму аналоговому измерительному входу подключен выход вольтметра, измеряющего напряжение постоянного тока на силовом выходе, а к третьему аналоговому измерительному входу подключен выход потенциометра акселератора транспортного средства. К первому цифровому измерительному входу подключен первый канал энкодера, установленного на валу электродвигателя, ко второму измерительному входу подключен второй канал энкодера, а к третьему и четвертому цифровым измерительным входам подключены, соответственно, датчики включения основного и стояночного тормозов; дополнительно к микропроцессорной системе подключен блок управления, выполненный в виде LCD-индикатора и блока ввода-данных.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью конструктивных признаков системы управления, является повышение качества регулирования скорости вращения ротора асинхронного электродвигателя электропривода транспортного средства, за счет применения датчиков обратной связи: амперметра, вольтметра, потенциометра и энкодера, подключенных к микропроцессорной системе, позволяющей реализовать эффективные алгоритмы векторного регулирования. Применение датчиков основного и стояночного тормозов позволяет реализовать автоматическое отключение системы управления, а блок управления - изменять параметры режимов работы системы управления, что обеспечивает возможность ее адаптации к любому асинхронному электродвигателю и добиться наиболее эффективных режимов работы последнего.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана структурная схема системы управления, а на фиг. 2 - блок управления.
Система управления электроприводом транспортного средства устроена следующим образом.
Объектом управления системы является асинхронный электродвигатель 1, к которому подключен инвертор 2, преобразующий напряжение постоянного тока в переменный с регулируемой частотой и регулируемым напряжением в режиме широтно-импульсной модуляции. Система управления выполнена в виде микропроцессорной системы 3, силовой выход 4 которой подключен к инвертору 2. Микропроцессорная система 3 содержит первый, второй и третий аналоговые измерительные входы 5, 6 и 7, а также первый, второй, третий и четвертый цифровые измерительные входы 8, 9, 10 и 11. К первому аналоговому измерительному входу 5 подключен выход амперметра, измеряющего токи фаз на выходе инвертора, ко второму аналоговому измерительному входу 6 подключен выход вольтметра, измеряющего напряжение постоянного тока на силовом выходе 4, а к третьему аналоговому измерительному входу 7 подключен выход потенциометра акселератора транспортного средства. К первому цифровому измерительному входу 8 подключен первый канал энкодера, установленного на валу электродвигателя, ко второму измерительному входу 9 подключен второй канал энкодера, а к третьему и четвертому цифровым измерительным входам 10 и 11 подключены, соответственно, датчики включения основного и стояночного тормозов; дополнительно к микропроцессорной системе подключен блок управления, выполненный в виде LCD-индикатора 12 и блока ввода-данных 13.
Более подробный пример возможной реализации системы управления рассмотрим на примере микропроцессорной системы, построенной на базе микроконтроллера, основанного на высокопроизводительном микропроцессорном ядре ARM Cortex-М3 с тактовой частотой до 80 МГц и производительностью 1.25 DMIPS/МГц. В качестве такого микроконтроллера может использоваться, например, микросхема серии 1986 ВЕ9х.
Микроконтроллер содержит микропроцессорное ядро 14, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ 15, SRAM-памятью данных 16, аналого-цифровым преобразователем 17, энергонезависимой электрически перепрограммируемой памятью EEPROM 18, таймерами-счетчиками и входами внешних прерываний, входами/выходами которых являются выводы универсальных шестнадцатиразрядных двунаправленных портов ввода-вывода микроконтроллера, выполняющих основную или альтернативную функцию.
В приводимом примере реализации системы управления линия PA[1](TMR_CH1) микроконтроллера, являющаяся выходом таймера 1, подключена к силовому выходу 4, первый, второй и третий аналоговые измерительные входы 5, 6 и 7 подключены к линиям PD[2](ADC2]-PD[4]ADC4 порта D, при этом линии PD[0] и PD[1] порта D используются для подключения источника опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя. Первый, второй, третий и четвертый цифровые измерительные входы 8, 9, 10 и 11 подключены к линиям PA[0](EXT_INT1}, PB[10](EXT_INT2), PE[15](EXT_INT3) и PC[13](EXT_INT4) портов А, В, Е и С, являющихся входами внешних аппаратных прерываний, позволяющих создавать на их основе надежные счетчики внешних событий. Шестнадцатиразрядный универсальный двунаправленный порт ввода-вывода F используется для подключения блока управления. При этом младшие восемь линий порта PF[0]-PF[7] используются для подключения LCD-индикатора, а старшие восемь PF[8]-PF[15] - для подключения блока ввода данных, выполненного в виде кнопочной клавиатуры, содержащей шестнадцать клавиш. Силовой выход 4 микропроцессорной системы 3 может быть реализован на основе транзисторных ключей. В качестве энкодера применяют промышленный инкрементальный прибор1 (1 Lenord+Bauer. Энкодеры инкрементальные и абсолютные, датчики скорости, EcoController, MiniCoder // Промышленная автоматика. URL: http://www.proavtomatika.ru/products/Lenord+Bauer/lenord.htm (дата обращения: 21.05.2018)), снабженный двумя измерительными каналами (традиционно обозначаемыми А и В), при этом смещение фаз между сигналами каналов составляет 90°. Для дополнительной защиты и обеспечения возможности аварийного останова системы управления при превышении температуры двигателя сверх допустимого значения, к одной из свободных линий порта D, например PD[5](ADC5), может быть через операционный усилитель подключен выход резистивного датчика температуры, установленного на корпусе двигателя (на структурной схеме условно не показан).
Система управления электроприводом транспортного средства работает следующим образом.
Первоначально систему управления устанавливают на платформу унифицированной машины технологического электротранспорта, подключают выход инвертора к электродвигателю, выходы аналоговых датчиков - амперметра, вольтметра и потенциометра акселератора транспортного средства - подключают к аналоговым измерительным входам 5, 6 и 7, а выходы цифровых датчиков - энкодера и датчиков включения тормозов - подключают, соответственно, к цифровым измерительным входам 8, 9, 10 и 11. Далее с помощью блока ввода данных 13 и LCD-индикатора 12 блока управления контролируют и при необходимости корректируют параметры программного регулятора, хранящиеся в энергонезависимой электрически перепрограммируемой памяти EEPROM 18 микроконтроллера. К таким параметрам, в частности, относятся следующие: частота управляющего ШИМ-сигнала, которая может варьироваться в пределах от 1 до 10 кГц, постоянная времени ротора, ограничения по скорости и по току, максимальная величина ускорения и другие.
Затем с помощью блока управления приводят систему управления в действие. В соответствии с управляющей программой, хранимой во FLASH-памяти программ 15 микроконтроллера, выполняемой его микропроцессорным ядром 14, на линию PA1(TMR_CH1) подается ШИМ-сигнал прямоугольной формы с заданной частотой и скважностью, управляющий через силовой выход работой инвертора 2 и реализующий алгоритм векторного управления асинхронным двигателем по принципу косвенной ориентации по полю ротора. Одновременно с этим микроконтроллером реализуется постоянный цикл опроса аналоговых и цифровых датчиков, полученные значения которых сохраняются в SRAM-памяти данных 16. При этом мгновенные значения токов фаз, частоты и направления вращения ротора электродвигателя, а также положение педали акселератора транспортного средства используются для автоматической коррекции управляющего воздействия. В случае срабатывания датчиков включения основного или стояночного тормозов микроконтроллер останавливает работу системы управления.
Claims (1)
- Система управления электроприводом транспортного средства, содержащая асинхронный электродвигатель, к которому подключен инвертор, преобразующий напряжение постоянного тока в переменный с регулируемой частотой и регулируемым напряжением в режиме широтно-импульсной модуляции, отличающаяся тем, что выполнена в виде микропроцессорной системы, силовой выход которой подключен к инвертору; микропроцессорная система содержит первый, второй и третий аналоговые измерительные входы, а также первый, второй, третий и четвертый цифровые измерительные входы; к первому аналоговому измерительному входу подключен выход амперметра, измеряющего токи фаз на выходе инвертора, ко второму аналоговому измерительному входу подключен выход вольтметра, измеряющего напряжение постоянного тока на силовом выходе, а к третьему аналоговому измерительному входу подключен выход потенциометра акселератора транспортного средства; к первому цифровому измерительному входу подключен первый канал энкодера, установленного на валу электродвигателя, ко второму измерительному входу подключен второй канал энкодера, а к третьему и четвертому цифровым измерительным входам подключены соответственно датчики включения основного и стояночного тормозов; дополнительно к микропроцессорной системе подключен блок управления, выполненный в виде LCD-индикатора и блока ввода данных.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018123461A RU2690532C1 (ru) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | Система управления электроприводом транспортного средства |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018123461A RU2690532C1 (ru) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | Система управления электроприводом транспортного средства |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2690532C1 true RU2690532C1 (ru) | 2019-06-04 |
Family
ID=67037386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018123461A RU2690532C1 (ru) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | Система управления электроприводом транспортного средства |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2690532C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2788306C1 (ru) * | 2022-07-26 | 2023-01-17 | Михаил Владимирович Ефимов | Инвертор транспортного исполнения |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2317503B2 (ru) * | 1973-04-04 | 1979-09-06 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | |
| RU2193814C2 (ru) * | 1997-03-19 | 2002-11-27 | Хитачи Лтд. | Устройство и способ управления асинхронным электродвигателем |
| RU2268392C2 (ru) * | 2003-10-29 | 2006-01-20 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Способ управления стартер-генератором и блок формирования заданных значений составляющих вектора тока статора |
| RU2322752C1 (ru) * | 2006-10-23 | 2008-04-20 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Способ управления тяговым синхронным электродвигателем и устройство для реализации этого способа |
| RU99911U1 (ru) * | 2010-08-05 | 2010-11-27 | Кочанов Юрий Иванович | Система векторного бездатчикового управления многофазным электродвигателем |
| US9413282B2 (en) * | 2013-10-03 | 2016-08-09 | Texas Instruments Incorporated | Stator resistance estimation for electric motors |
-
2018
- 2018-06-27 RU RU2018123461A patent/RU2690532C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2317503B2 (ru) * | 1973-04-04 | 1979-09-06 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | |
| RU2193814C2 (ru) * | 1997-03-19 | 2002-11-27 | Хитачи Лтд. | Устройство и способ управления асинхронным электродвигателем |
| RU2268392C2 (ru) * | 2003-10-29 | 2006-01-20 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Способ управления стартер-генератором и блок формирования заданных значений составляющих вектора тока статора |
| RU2322752C1 (ru) * | 2006-10-23 | 2008-04-20 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Способ управления тяговым синхронным электродвигателем и устройство для реализации этого способа |
| RU99911U1 (ru) * | 2010-08-05 | 2010-11-27 | Кочанов Юрий Иванович | Система векторного бездатчикового управления многофазным электродвигателем |
| US9413282B2 (en) * | 2013-10-03 | 2016-08-09 | Texas Instruments Incorporated | Stator resistance estimation for electric motors |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2788306C1 (ru) * | 2022-07-26 | 2023-01-17 | Михаил Владимирович Ефимов | Инвертор транспортного исполнения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1737122A2 (en) | Generic motor control system | |
| US9018872B2 (en) | Motor control circuit | |
| CN104052341A (zh) | 生成预加载转矩值的电动机控制装置 | |
| CA2572969A1 (en) | Vector controller of induction motor | |
| US8941349B2 (en) | Motor drive circuit | |
| US10343712B2 (en) | Electric power steering system | |
| Ali et al. | Microcontroller performance for DC motor speed control system | |
| RU2690532C1 (ru) | Система управления электроприводом транспортного средства | |
| CN111344944B (zh) | 控制器、马达控制系统以及电动助力转向系统 | |
| KR101357652B1 (ko) | 모터 모델링을 이용한 ｅｐｓ 모터의 오픈루프 토크 제어 장치 및 방법 | |
| JP2005045974A (ja) | ブラシレスモータ駆動装置 | |
| CN111344943B (zh) | 控制器、具有该控制器的马达控制系统以及具有该马达控制系统的电动助力转向系统 | |
| CN103825511A (zh) | 一种直流电机控制系统 | |
| KR870004353A (ko) | 제어 시스템 | |
| RU2695804C1 (ru) | Следящий электропривод с синхронным исполнительным двигателем | |
| Darie et al. | Speed Control of the Direct Current Servomotor and the Stepper Motor with Arduino UNO Platform | |
| JP2007244192A (ja) | モータ用制御装置 | |
| JPWO2020032260A1 (ja) | モータ制御装置 | |
| CN111344945A (zh) | 控制器、具有该控制器的马达控制系统以及具有该马达控制系统的电动助力转向系统 | |
| RU2605948C2 (ru) | Следящий электропривод | |
| KR20050082607A (ko) | 2개의 홀센서와 피엘엘을 이용한 브러시리스 직류전동기의 속도 제어방법 | |
| EP3174192A1 (en) | Method for controlling an electric motor of a servo-pump of an industrial machine to modify a hydraulic pressure applied by the servo-pump to a load | |
| Seeraji et al. | A flexible closed loop PMDC motor speed control system for precise positioning | |
| Ollervides et al. | Feedback Electronic Power Drive for a Brushless AC Servomotor | |
| JP3612452B2 (ja) | モータ制御装置 |