RU2694364C1 - Method for control of inductor machine - Google Patents

Method for control of inductor machine Download PDF

Info

Publication number
RU2694364C1
RU2694364C1 RU2018139832A RU2018139832A RU2694364C1 RU 2694364 C1 RU2694364 C1 RU 2694364C1 RU 2018139832 A RU2018139832 A RU 2018139832A RU 2018139832 A RU2018139832 A RU 2018139832A RU 2694364 C1 RU2694364 C1 RU 2694364C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bridge
phase
output
rotor
input
Prior art date
Application number
RU2018139832A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Александрович Швед
Михаил Александрович Лютов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Смартер"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Смартер" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Смартер"
Priority to RU2018139832A priority Critical patent/RU2694364C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2694364C1 publication Critical patent/RU2694364C1/en
Priority to PCT/RU2019/000731 priority patent/WO2020101530A1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements 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
    • H02P25/08Reluctance motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements 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
    • H02P25/08Reluctance motors
    • H02P25/083Arrangements for increasing the switching speed from one coil to the next one
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements 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
    • H02P25/08Reluctance motors
    • H02P25/092Converters specially adapted for controlling reluctance motors

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and can be used in transport vehicles and tractors with electric transmission and in industrial drives. Rotor (2) of inductor machine (1) has z teeth, and stator - q phase windings (3) connected by "star", and converter (4) of inductor machine consists of one common half-bridge (5) with control input (7) and q of phase half-bridges (6) with control inputs (8). Output (9) of common half-bridge is connected to output (10) of each phase half-bridge through corresponding phase winding (3). Half-bridges are powered from DC source (11). Method of control of inductor machine (1) is carried out by control circuit (12) and consists in the fact that: continuously measuring angle θ rotor position and current i1, …iq phase windings; forming settings reƒ1(θ), … reƒq(θ), absolute value of which is periodically repeating function from angle θ rotor position with repetition period 360°/z; is supplied to inputs of phase control half-bridge control circuits (8) of pulse sequence u1, …uq and modulate them so as to provide control of currents i1, …iq phase windings in accordance with settings reƒ1(θ), … reƒq(θ); sending to control input (7) of common half-bridge pulse sequence u0, which is characterized by coefficient d0 filling; pulse sequence u0 is modulated so that coefficient d0 filling is determined by one of two equations: d0= d, d0= 1-d, which alternate depending on angle θ rotor position with 360-degree interval/(q⋅z), where d is a variable with an allowable range from 0 to 1/2.
EFFECT: technical result is reduced torque ripple without using an expensive converter.
7 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно, к управлению индукторными машинами, и может быть использовано преимущественно на транспортных машинах и тракторах с электрической трансмиссией, а также в промышленных приводах.The invention relates to the field of electrical engineering, namely, to the management of inductor machines, and can be used mainly on transport vehicles and tractors with electric transmission, as well as in industrial drives.

Традиционно используемый вариант конвертера индукторной машины содержит переключающие схемы фазных обмоток; каждая такая схема представляет собой мост (H-brige), построенный на двух транзисторах и двух диодах (R. Krishnan, "Switched Reluctance Motor Drives: Modeling, Simulation, Analysis, Design, and Applications", CRC Press, 2001.). Данный вариант конвертера позволяет регулировать токи фазных обмоток независимо один от другого.A traditionally used variant of an inductor machine converter contains switching circuits for phase windings; each such circuit represents a bridge (H-brige), built on two transistors and two diodes (R. Krishnan, "Switched Reluctance Motor Drives: Modeling, Simulation, Analysis, Design, and Applications", CRC Press, 2001.). This version of the converter allows you to adjust the currents of the phase windings independently of one another.

Конвертер с независимым регулированием токов фазных обмоток может использоваться в системе, обеспечивающей уменьшение пульсаций крутящего момента индукторной машины (U.S. Pat. №9,236,820 В2 - Jan. 12, 2016). В данном изобретении ток каждой фазной обмотки регулируют в соответствии с уставкой reƒ(θ), которая является функцией от угла θ положения ротора индукторной машины и задается в табличном виде. График функции reƒ(θ) имеет близкую к трапеции форму, но отличается от последней наличием дополнительного локального минимума, что необходимо для сглаживания пульсаций крутящего момента.The converter with independent regulation of the currents of the phase windings can be used in the system, which ensures the reduction of the ripple torque of the inductor machine (U.S. Pat. No. 9,236,820 B2 - Jan. 12, 2016). In this invention, the current of each phase winding is adjusted in accordance with the setpoint reƒ (θ), which is a function of the rotor position angle θ of the inductor machine and is set in tabular form. The graph of the function reƒ (θ) has a shape close to the trapezoid, but differs from the latter by the presence of an additional local minimum, which is necessary for smoothing the torque pulsations.

Общий недостаток вышеупомянутых решений - дорогостоящая схема конвертера - связан с тем, что для коммутации q фазных обмоток используется 2q полумостов. Полумосты могут быть двух типов: симметричными (например, два последовательно соединенных MOSFET или IGBT транзистора, шунтированных обратно включенными диодами), либо асимметричными (например, последовательно соединенные IGBT транзистор и обратно включенный диод). Стоимость конвертера наиболее существенна, если он обладает высокой мощностью и коммутируемые токи составляют сотни Ампер. Для коммутации таких токов современной промышленностью выпускаются диодно-транзисторные модули симметричных полумостов, - в итоге, стоимость мощного конвертера определяется общим количеством полумостов (модулей).A common drawback of the above solutions is an expensive converter circuit due to the fact that 2 q half-bridges are used to switch the q phase windings. Half-bridges can be of two types: symmetrical (for example, two series-connected MOSFET or IGBT transistors, shunted by a back-on diode), or asymmetric (for example, a series-connected IGBT transistor and a back-turned diode). The cost of the converter is most significant if it has high power and the switched currents are hundreds of Amperes. To switch such currents, modern industry produces diode-transistor modules of symmetric half-bridges, - as a result, the cost of a powerful converter is determined by the total number of half-bridges (modules).

В техническом решении, которое является наиболее близким к заявляемому изобретению (Z. Grbo, S. Vukosavic, Е. Levi, "A Novel Power Inverter for Switched Reluctance Motor Drives", Facta Universitatis, Ser.: Elec. Energ. vol. 18, no. 3, Dec. 2005, pp. 453-465.) количество полумостов в конвертере индукторной машины уменьшено до величины q+1: конвертер содержит один общий полумост и q фазных полумостов, где q - количество фазных обмоток индукторной машины; каждый полумост имеет вход управления, плюсовой вывод, минусовой вывод и выход, выполненный с возможностью переключения между плюсовым и минусовым выводами по сигналу на входе управления. Каждый полумост построен по симметричной схеме и содержит первый и второй электронные ключи, выполненные на основе MOSFET или IGBT транзисторов, шунтированных обратно включенными диодами, причем плюсовой вывод полумоста связан с его выходом через первый электронный ключ, а выход полумоста связан с его минусовым выводом через второй электронный ключ. Фазные обмотки соединены «звездой», причем выход общего полумоста связан с выходом каждого фазного полумоста через соответствующую фазную обмотку. Каждый полумост подключен плюсовым и минусовым выводами к источнику питания постоянного тока.In the technical solution that is closest to the claimed invention (Z. Grbo, S. Vukosavic, E. Levi, "A Novel Power Inverter for Switched Reluctance Motor Drives", Facta Universitatis, Ser .: Elec. Energ. Vol. 18, no. 3, Dec. 2005, pp. 453-465.) the number of half-bridges in the converter of an inductor machine is reduced to q + 1: the converter contains one common half-bridge and q phase half-bridges, where q is the number of phase windings of the inductor machine; each half-bridge has a control input, a positive output, a negative output, and an output made with the possibility of switching between positive and negative outputs by a signal at the control input. Each half-bridge is built according to a symmetric scheme and contains the first and second electronic keys made on the basis of a MOSFET or IGBT transistors shunted by the back-on diodes, with the positive half-bridge output connected to its output through the first electronic key, and the output of the half-bridge connected to its minus output through the second electronic key. Phase windings are connected by a "star", and the output of the total half-bridge is connected with the output of each phase half-bridge through the corresponding phase winding. Each half-bridge is connected to the positive and negative leads to a DC power source.

Данный конвертер может иметь различные состояния, которые обеспечивают для каждой фазы выполнение следующих процессов:This converter may have different states, which ensure the following processes for each phase:

- намагничивание (к фазной обмотке приложено прямое напряжение источника питания, что приводит к увеличению фазного тока);- magnetization (direct voltage of the power supply is applied to the phase winding, which leads to an increase in the phase current);

- свободное размагничивание (фазная обмотка замкнута накоротко, что приводит к замедленному уменьшению фазного тока);- free demagnetization (phase winding is short-circuited, which leads to a delayed decrease in phase current);

- форсированное размагничивание (к фазной обмотке приложено обратное напряжение источника питания, что приводит к ускоренному уменьшению фазного тока).- forced demagnetization (the reverse voltage of the power supply is applied to the phase winding, which leads to an accelerated decrease in the phase current).

Указанные процессы для различных фаз могут частично накладываться друг на друга (например, намагничивание одной фазы, и одновременное размагничивание другой).These processes for different phases can partially overlap each other (for example, magnetization of one phase, and simultaneous demagnetization of another).

В описании данного конвертера раскрыт способ управления, заключающийся в том, что постоянно измеряют токи фазных обмоток и угол положения ротора индукторной машины и чередуют различные состояния конвертера в зависимости от результатов измерений, в том числе:In the description of this converter, a control method is disclosed which consists in continuously measuring the currents of the phase windings and the rotor angle of the inductor machine and alternating various states of the converter depending on the measurement results, including:

- формируют уставки, абсолютная величина которых является периодически повторяющейся функцией от угла положения ротора с периодом повторения 360°/z, где z - количество зубцов ротора;- form the setting, the absolute value of which is a recurring function of the angle of the rotor with a repetition period of 360 ° / z, where z is the number of teeth of the rotor;

- подают на входы управления фазных полумостов последовательности импульсов и модулируют их так, чтобы обеспечить регулирование токов фазных обмоток в соответствии с уставками;- serves to the control inputs of the phase half-bridges of a sequence of pulses and modulate them so as to ensure the regulation of the currents of the phase windings in accordance with the settings;

- переключают выход общего полумоста между его плюсовым и минусовым выводами в зависимости от угла положения ротора, причем угловой интервал между переключениями составляет 360°/(q⋅z).- switch the output of the total half-bridge between its positive and negative terminals, depending on the angle of the rotor, and the angular interval between switching is 360 ° / (q⋅z).

Этот способ не пригоден для эффективного подавления пульсаций крутящего момента, так как не позволяет регулировать токи фазных обмоток независимо один от другого, что проявляется в следующем:This method is not suitable for the effective suppression of torque ripples, as it does not allow to regulate the currents of the phase windings independently of one another, which is manifested in the following:

- в активной фазной обмотке невозможно обеспечить регулирование тока в соответствии с уставкой, график которой имеет близкую к трапеции форму, но отличается от последней наличием дополнительного локального минимума;- in the active phase winding it is impossible to provide current regulation in accordance with the setpoint, the schedule of which has a shape close to the trapezoid, but differs from the latter by the presence of an additional local minimum;

- в неактивной фазной обмотке возникает паразитный электрический ток, который обусловлен взаимной индуктивностью фазных обмоток и замыкается по контуру, образованному включенным транзистором общего полумоста, неактивной фазной обмоткой и диодом соответствующего фазного полумоста.- a parasitic electric current arises in the inactive phase winding, which is caused by the mutual inductance of the phase windings and closes along the circuit formed by the common half-bridge transistor, the inactive phase winding and the diode of the corresponding phase half-bridge.

Задачей заявляемого изобретения является уменьшение пульсаций крутящего момента индукторной машины.The task of the invention is to reduce the ripple torque of the inductor machine.

Технический результат, позволяющий решить поставленную задачу состоит в независимом регулировании токов фазных обмоток индукторной машины.The technical result that allows to solve the problem consists in the independent regulation of the currents of the phase windings of the inductor machine.

Способ управления индукторной машиной, ротор которой имеет z зубцов, а статор - q фазных обмоток, соединенных «звездой», причем:The control method of an inductor machine, the rotor of which has z teeth, and the stator - q phase windings connected by a "star", and:

- конвертер индукторной машины состоит из одного общего полумоста и q фазных полумостов;- the converter of the inductor machine consists of one common half bridge and q phase half bridge;

- каждый полумост имеет вход управления, плюсовой вывод, минусовой вывод и выход, выполненный с возможностью переключения между плюсовым и минусовым выводами по сигналу на входе управления;- each half-bridge has a control input, a positive output, a negative output and an output made with the possibility of switching between the positive and negative outputs according to a signal at the control input;

- выход общего полумоста связан с выходом каждого фазного полумоста через соответствующую фазную обмотку;- the output of the common half bridge is connected with the output of each phase half bridge through the corresponding phase winding;

- каждый полумост подключен плюсовым и минусовым выводами к источнику питания постоянного тока;- each half-bridge is connected with positive and negative leads to a DC power source;

заключается в том, что:thing is:

- постоянно измеряют угол θ положения ротора и токи i1, … iq фазных обмоток;- continuously measure the angle θ of the rotor position and the currents i 1 , ... i q of the phase windings;

- формируют уставки reƒ1(θ), … reƒq(θ), абсолютная величина которых является периодически повторяющейся функцией от угла θ положения ротора с периодом повторения 360°/z;- form the settings reƒ 1 (θ), ... reƒ q (θ), the absolute value of which is a periodically repeating function of the angle θ of the rotor position with a repetition period of 360 ° / z;

- подают на входы управления фазных полумостов последовательности импульсов u1, … uq и модулируют их так, чтобы обеспечить регулирование токов i1, … iq фазных обмоток в соответствии с уставками reƒ1(θ), … reƒq(θ);- serves to the control inputs of the phase half-bridges of a sequence of pulses u 1 , ... u q and modulate them so as to ensure the regulation of currents i 1 , ... i q of the phase windings in accordance with the settings reƒ 1 (θ), ... reƒ q (θ);

и согласно заявляемому изобретению:and according to the claimed invention:

- подают на вход управления общего полумоста последовательность импульсов u0, которая характеризуется коэффициентом заполнения- fed to the control input of the general half-batch sequence of pulses u 0 , which is characterized by the fill factor

d0=τ/Т,d 0 = τ / T,

где τ - длительность импульсов, Т - период повторения импульсов;where τ is the pulse duration, T is the pulse repetition period;

- модулируют последовательность импульсов u0 так, чтобы коэффициент заполнения определялся одним из двух уравнений:- modulate the sequence of pulses u 0 so that the fill factor is determined by one of two equations:

d0=d,d 0 = d,

d0=1-d,d 0 = 1-d,

которые чередуются в зависимости от угла θ положения ротора с интервалом 360°/(q⋅z), где d - переменная с областью допустимых значений от 0 до 1/2;which alternate depending on the angle θ of the rotor position with an interval of 360 ° / (q⋅z), where d is a variable with a range of acceptable values from 0 to 1/2;

Заявляемый способ, в зависимости от скорости ω вращения ротора, может осуществляться так, что графики уставок reƒ1(θ), … reƒq(θ) имеют следующую форму:The inventive method, depending on the speed ω of rotor rotation, can be carried out in such a way that the graphs of the settings reƒ 1 (θ), ... re q (θ) have the following form:

- близкую к прямоугольнику при высокой скорости ω вращения ротора, достаточной для обеспечения его равномерного вращения за счет инерции;- close to a rectangle at a high speed ω of rotation of the rotor, sufficient to ensure its uniform rotation due to inertia;

- близкую к трапеции, но отличающуюся от последней наличием дополнительного локального минимума, при низкой скорости ω вращения ротора.- close to the trapezoid, but different from the latter by the presence of an additional local minimum, at a low speed of rotation ω of the rotor.

Заявляемый способ, в зависимости от скорости ω вращения ротора, может осуществляться так, что переменная d принимает значения:The inventive method, depending on the speed of rotation of the rotor ω, can be carried out so that the variable d takes the values:

- 0 при высокой скорости ω вращения ротора, достаточной для обеспечения его равномерного вращения за счет инерции;- 0 at high speed ω of rotation of the rotor, sufficient to ensure its uniform rotation due to inertia;

-1/2 при низкой скорости ω вращения ротора.-1/2 at a low speed ω of rotation of the rotor.

Заявляемый способ, в зависимости от скорости ω вращения ротора, может осуществляться так, что переменная d принимает значения:The inventive method, depending on the speed of rotation of the rotor ω, can be carried out so that the variable d takes the values:

- 0 при высокой скорости ω вращения ротора, достаточной для обеспечения его равномерного вращения за счет инерции;- 0 at high speed ω of rotation of the rotor, sufficient to ensure its uniform rotation due to inertia;

- около 1/4 при низкой скорости ω вращения ротора.- about 1/4 at a low speed ω of rotation of the rotor.

В заявляемом способе модуляцию последовательностей импульсов u1, … uq, подаваемых на входы управления фазных полумостов, могут выполнять путем переключения между следующими состояниями:In the inventive method, the modulation of the pulse sequences u 1 , ... u q applied to the control inputs of the phase half-bridges can be performed by switching between the following states:

- сигнал на входе управления фазного полумоста соответствует подключению его выхода к минусовому выводу;- the signal at the control input of the phase half-bridge corresponds to the connection of its output to the negative terminal;

- сигнал на входе управления фазного полумоста совпадает с последовательностью импульсов u0;- the signal at the control input of the phase half-bridge coincides with the sequence of pulses u 0 ;

- сигнал на входе управления фазного полумоста соответствует подключению его выхода к плюсовому выводу.- the signal at the control input of the phase half-bridge corresponds to the connection of its output to the positive output.

Для осуществления заявляемого способа может использоваться схема управления, которая содержит:For the implementation of the proposed method can be used control circuit, which contains:

- датчик угла положения ротора;- rotor angle sensor;

- датчики тока фазных обмоток;- current sensors phase windings;

- регуляторы тока фазных обмоток, каждый из которых имеет: входы выбора режима модуляции, задающий вход, измерительный вход, связанный с соответствующим датчиком тока фазной обмотки, и выход регулятора, связанный с входом управления соответствующего фазного полумоста;- phase winding current regulators, each of which has: modulation mode selection inputs, a setting input, a measurement input connected to the corresponding phase winding current sensor, and a controller output connected to the control input of the corresponding phase half bridge;

- микроконтроллер, имеющий вход микроконтроллера, связанный с датчиком угла положения ротора, и множество выходов, которые служат: для формирования последовательности импульсов u0 на входе управления общего полумоста, для управления входами выбора режима модуляции, и для формирования уставок reƒ1(θ), … reƒq(θ) на задающих входах.- a microcontroller having a microcontroller input connected to the rotor position angle sensor and a set of outputs that serve: to form a sequence of pulses u 0 at the control input of the common half-bridge, to control the inputs of modulation mode selection, and to form the settings reƒ 1 (θ), ... reƒ q (θ) at the master inputs.

Каждый регулятор тока фазной обмотки может содержать:Each phase winding current controller may contain:

- компаратор с прямым входом, инверсным входом и выходом;- comparator with direct input, inverse input and output;

- мультиплексор с первым сигнальным входом, вторым сигнальным входом, входом управления и выходом;- a multiplexer with a first signal input, a second signal input, a control input and an output;

причем:and:

- вход управления мультиплексора, связан с выходом компаратора,- control input multiplexer connected to the output of the comparator,

- компаратор имеет гистерезисную характеристику;- the comparator has a hysteresis characteristic;

- прямой вход компаратора является задающим входом,- the direct input of the comparator is the master input,

- инверсный вход компаратора является измерительным входом;- the inverse input of the comparator is a measuring input;

- первый и второй сигнальные входы мультиплексора являются входами выбора режима модуляции;- the first and second signal inputs of the multiplexer are the modulation mode selection inputs;

- выход мультиплексора является выходом регулятора.- the multiplexer output is the regulator output.

Для осуществления заявляемого способа требуются известные материалы и стандартное оборудование, то есть, он соответствует критерию «промышленная применимость».For the implementation of the proposed method requires known materials and standard equipment, that is, it meets the criterion of "industrial applicability".

Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам информации свидетельствуют о том, что заявляемый способ неизвестен из изученного уровня техники и соответствует критерию «новизна».Studies on patent and scientific and technical information sources indicate that the inventive method is unknown from the studied level of technology and meets the criterion of "novelty."

Не подтверждена известность влияния отличительных признаков заявляемого способа на технический результат - независимое регулирование токов фазных обмоток индукторной машины. Таким образом, заявляемый способ не следует явным образом из уровня техники и соответствует критерию «изобретательский уровень».Not well-known influence of the distinctive features of the proposed method on the technical result - independent regulation of the currents of the phase windings of the inductor machine. Thus, the inventive method is not obvious from the prior art and meets the criterion of "inventive step".

Существенные признаки заявляемого способа влияют на достижение технического результата следующим образом:The essential features of the proposed method affect the achievement of the technical result as follows:

1) Признак: «выход общего полумоста связан с выходом каждого фазного полумоста через соответствующую фазную обмотку» означает, что напряжение на выводах фазной обмотки определяется уравнением:1) Symptom: “the output of the general half-bridge is connected with the output of each phase half-bridge through the corresponding phase winding” means that the voltage at the terminals of the phase winding is determined by the equation:

Figure 00000001
Figure 00000001

где j - номер фазной обмотки, Uj- напряжение на выходе фазного полумоста, U0 - напряжение на выходе общего полумоста. Изменение (спад или нарастание) тока фазной обмотки зависит от напряжения ULj.where j is the number of the phase winding, U j is the voltage at the output of the phase half bridge, U 0 is the voltage at the output of the general half bridge. The change (decrease or increase) of the phase winding current depends on the voltage U Lj .

2) Совокупность признаков: «каждый полумост подключен плюсовым и минусовым выводами к источнику питания постоянного тока; подают на входы управления фазных полумостов последовательности импульсов …; подают на вход управления общего полумоста последовательность импульсов …» означает, что при анализе тока фазной обмотки величины напряжений в уравнении (1) можно заменить их средними значениями2) A set of signs: “each half-bridge is connected with positive and negative leads to a DC power source; served on the control inputs of the phase half-bridges of a sequence of pulses ...; serves to the control input of the general half-bridge a sequence of pulses ... "means that when analyzing the phase winding current, the magnitudes of the voltages in equation (1) can be replaced by their average values

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

где U - напряжение источника питания постоянного тока, dj - коэффициент заполнения импульсов на входе управления фазного полумоста, d0 - коэффициент заполнения импульсов на входе управления общего полумоста. В учетом уравнений (2) и (3), уравнение (1) можно переписать в видеwhere U is the voltage of the DC power source, d j is the pulse duty factor at the control input of the phase half bridge, d 0 is the pulse duty factor at the control input of the general half bridge. Considering equations (2) and (3), equation (1) can be rewritten as

Figure 00000004
Figure 00000004

где разность (dj-d0) может меняться в диапазоне от -d0 до (1-d0).where the difference (d j -d 0 ) can vary in the range from-d 0 to (1-d 0 ).

3) Признак: «модулируют последовательность импульсов u0 так, чтобы коэффициент d0 заполнения определялся одним из двух уравнений:3) Symptom: “modulate the sequence of pulses u 0 so that the fill factor d 0 is determined by one of the two equations:

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

которые чередуются в зависимости от угла θ положения ротора с интервалом 360°/(q⋅z), где d - переменная с областью допустимых значений от 0 до 1/2» означает, что разность (dj-d0) в выражении (4) может принимать как положительные, так и отрицательные значения при любом положении ротора. Таким образом, на выводы любой фазной обмотки можно подавать напряжение любой полярности при любом положении ротора, то есть, обеспечить независимое управление токами фазных обмоток.which alternate depending on the angle θ of the rotor position with an interval of 360 ° / (q⋅z), where d is a variable with a range of valid values from 0 to 1/2 "means that the difference (d j -d 0 ) in the expression (4 ) can take both positive and negative values at any position of the rotor. Thus, a voltage of either polarity can be applied to the terminals of any phase winding at any position of the rotor, that is, to provide independent control of the currents of the phase windings.

4) Признак: «в зависимости от скорости ω вращения ротора графики уставок reƒ1(θ), … reƒq(θ) имеют следующую форму:4) Sign: “depending on the speed ω of the rotor rotation, the graphs of the settings reƒ 1 (θ), ... reƒ q (θ) have the following form:

- близкую к прямоугольнику при высокой скорости со вращения ротора, достаточной для обеспечения его равномерного вращения за счет инерции;- close to a rectangle at high speed with rotation of the rotor, sufficient to ensure its uniform rotation due to inertia;

- близкую к трапеции, но отличающуюся от последней наличием дополнительного локального минимума, при низкой скорости со вращения ротора» в совокупности с признаками, обеспечивающими независимое управление токами фазных обмоток, позволяет уменьшить пульсации крутящего момента индукторной машины в широком диапазоне скоростей. 5) Признак: «… переменная d принимает значение … 1/2 при низкой скорости ω вращения ротора» означает, что в соответствии с (4), (5), (6) напряжение на выводах любой фазной обмотки можно изменять в пределах от -0,5 U до 0,5 U, и произвольно задавать направление и величину тока фазной обмотки независимо от положения ротора. В частности, в четырехфазной индукторной машине направление токов фазных обмоток можно чередовать в следующем порядке:- close to the trapezoid, but different from the latter by the presence of an additional local minimum, at low speed since the rotor rotates, in conjunction with features that provide independent control of the currents of the phase windings, reduces the ripple torque of the inductor machine in a wide range of speeds. 5) The sign: "... the variable d takes the value ... 1/2 at a low speed ω of rotor rotation" means that, in accordance with (4), (5), (6), the voltage at the terminals of any phase winding can be changed from 0.5 U to 0.5 U, and arbitrarily set the direction and magnitude of the phase winding current regardless of the position of the rotor. In particular, in a four-phase inductor machine, the direction of the currents of the phase windings can be alternated in the following order:

- i1 - положительный;- i 1 - positive;

- i2 - отрицательный;- i 2 - negative;

- i3 - положительный;- i 3 - positive;

- i4 - отрицательный;- i 4 - negative;

i1 - отрицательный;i 1 is negative;

-i2 - положительный;-i 2 is positive;

- i3 - отрицательный;- i 3 - negative;

- i4 - положительный …- i 4 - positive ...

Такая последовательность позволяет равномерно (поочередно) нагружать полупроводниковые элементы симметричных полумостов. Данный вариант приемлем при достаточно низкой скорости со вращения ротора, так как скорость нарастания (спада) тока фазной обмотки лимитируется величиной 0,5 U.Such a sequence makes it possible to uniformly (alternately) load the semiconductor elements of symmetric half-bridges. This option is acceptable at a fairly low speed since the rotor rotates, since the rate of rise (fall) of the phase winding current is limited to 0.5 U.

Признак: «… переменная d принимает значение … 1/4 при низкой скорости ω вращения ротора» означает, что в соответствии с (4), (5), (6) напряжение на выводах фазных обмоток в зависимости от положения ротора можно изменять в следующих пределах:The sign: "... the variable d takes the value ... 1/4 at a low speed ω of rotor rotation" means that, in accordance with (4), (5), (6), the voltage at the terminals of the phase windings, depending on the position of the rotor, can be changed in the following limits:

- от -0,25 U до 0,75 U;- from -0.25 U to 0.75 U;

- от -0,75 U до 0,25 U.- from -0.75 U to 0.25 U.

По сравнению с предыдущим вариантом скорость нарастания (спада) тока фазной обмотки увеличена, и лимитируется величиной 0,75 U, но направление тока в фазных обмотках не является произвольным и зависит от положения ротора. В частности, для индукторной машины с тремя фазными обмотками направление токов в них можно чередовать в следующем порядке:Compared with the previous option, the rate of rise (fall) of the phase winding current is increased, and is limited to 0.75 U, but the direction of the current in the phase windings is not arbitrary and depends on the position of the rotor. In particular, for an inductor machine with three phase windings, the direction of the currents in them can be alternated in the following order:

- i1 - положительный;- i 1 - positive;

- i2 - отрицательный;- i 2 - negative;

- i3 - положительный;- i 3 - positive;

- i1 - отрицательный;- i 1 - negative;

- i2 - положительный;- i 2 - positive;

- i3 - отрицательный …- i 3 - negative ...

Выбор значения переменной d определяется многими факторами, и не исчерпывается приведенными примерами.The choice of the value of the variable d is determined by many factors, and is not limited to the examples given.

6) Признак «модуляцию последовательностей импульсов u1, … uq, подаваемых на входы управления фазных полумостов, выполняют путем переключения между следующими состояниями:6) The sign "modulation of the sequences of pulses u 1 , ... u q applied to the control inputs of the phase half-bridges is performed by switching between the following states:

- сигнал на входе управления фазного полумоста соответствует подключению его выхода к минусовому выводу;- the signal at the control input of the phase half-bridge corresponds to the connection of its output to the negative terminal;

- сигнал на входе управления фазного полумоста совпадает с последовательностью импульсов u0;- the signal at the control input of the phase half-bridge coincides with the sequence of pulses u 0 ;

- сигнал на входе управления фазного полумоста соответствует подключению его выхода к плюсовому выводу» позволяет синхронизировать последовательность импульсов на входе управления фазного полумоста с последовательностью импульсов u0 на входе общего полумоста в режиме свободного размагничивания (когда фазная обмотка замкнута накоротко). Такая синхронизация уменьшает пульсации тока источника питания.- the signal at the control input of the phase half-bridge corresponds to the connection of its output to the positive output ”allows synchronizing the pulse sequence at the control input of the phase half-bridge with the pulse sequence u 0 at the input of the common half-bridge in the free demagnetization mode (when the phase winding is short-circuited). This synchronization reduces the ripple current of the power supply.

Заявляемый способ осуществлен в вентильно-индукторном двигателе, работа которого поясняется чертежами.The inventive method is implemented in a valve-inductor motor, the operation of which is illustrated by drawings.

Фиг. 1 содержит схему вентильно-индукторного двигателя.FIG. 1 contains a valve-induction motor circuit.

Фиг. 2 содержит схему управления, предназначенную для осуществления заявляемого способа.FIG. 2 contains a control circuit designed to implement the proposed method.

Фиг. 3 и фиг. 4 содержат диаграммы.FIG. 3 and FIG. 4 contain charts.

На схеме (фиг. 1) представлены:The diagram (Fig. 1) presents:

- индукторная машина 1, которая содержит ротор 2 и фазные обмотки 3;- inductor machine 1, which contains a rotor 2 and phase windings 3;

- конвертер 4, который содержит общий полумост 5 и фазные полумосты 6;- Converter 4, which contains a common half-bridge 5 and phase half-bridges 6;

- вход 7 управления общего полумоста;- input 7 of the control of the general half bridge;

- входы 8 управления фазных полумостов;- inputs 8 controls the phase half bridges;

- выход 9 общего полумоста;- output 9 of the general half bridge;

- выходы 10 фазных полумостов;- outputs of 10 phase half bridges;

- источник 11 питания постоянного тока;- DC power supply 11;

- схема 12 управления;- control circuit 12;

- конденсатор 21.- capacitor 21.

Каждый полумост 5, 6 построен по симметричной схеме и содержит первый и второй электронные ключи, выполненные на основе IGBT транзисторов, шунтированных обратно включенными диодами. Выход 9, 10 каждого полумоста связан с плюсовым выводом через первый электронный ключ, и с минусовым выводом - через второй электронный ключ. Затворы IGBT транзисторов через логические элементы и драйверы (на схеме не показаны) связаны с входами 7,8 управления полумостов. Фазные обмотки 3, соединены «звездой». Выход 9 общего полумоста связан с выходом 10 каждого фазного полумоста через соответствующую фазную обмотку 3. Каждый полумост подключен плюсовым и минусовым выводами к источнику 11 питания постоянного тока и конденсатору 21. Вход 7 управления общего полумоста и входы 8 управления фазных полумостов связаны со схемой 12 управления.Each half-bridge 5, 6 is built according to a symmetrical scheme and contains the first and second electronic keys, made on the basis of IGBT transistors, shunted back by switched on diodes. Output 9, 10 of each half-bridge is connected with the positive output through the first electronic key, and with the negative output through the second electronic key. The gates of IGBT transistors are connected via logic elements and drivers (not shown in the diagram) to the inputs 7.8 of the half-bridge control. Phase winding 3, connected by a "star". Output 9 of the common half-bridge is connected to the output 10 of each phase half-bridge through the corresponding phase winding 3. Each half-bridge is connected with positive and negative leads to the DC power supply 11 and the capacitor 21. The common half-bridge control input 7 and the half-bridge control inputs 8 are connected to the control circuit 12 .

Схема 12 управления (фиг. 2) содержит:The control circuit 12 (FIG. 2) contains:

- датчик угла θ положения ротора (на схеме не показан);- a rotor position angle sensor θ (not shown in the diagram);

- датчики тока i1, … iq фазных обмоток (на схеме не показаны);- current sensors i 1 , ... i q phase windings (not shown in the diagram);

- регуляторы тока фазных обмоток, которые имеют: входы 13 выбора режима модуляции, задающие входы 14, измерительные входы 15, связанные с датчиками тока i1, … iq фазных обмоток и выходы, связанные с входами 8 управления фазных полумостов;- phase winding current regulators, which have: modulation mode selection inputs 13, defining inputs 14, measurement inputs 15 connected to current sensors i 1 , ... i q phase windings and outputs connected to inputs 8 of phase half-bridge control;

- микроконтроллер 16, имеющий вход 17, связанный с датчиком угла θ положения ротора, и множество выходов, которые подключены: ко входу 7 управления общего полумоста, ко входам 13 выбора режима модуляции и к задающим входам 14.- a microcontroller 16 having an input 17 connected to an angle sensor θ of the rotor position, and a plurality of outputs that are connected: to the input 7 of the control of the common half-bridge, to the inputs 13 of the modulation mode selection and to the driver inputs 14.

Каждый регулятор тока фазной обмотки содержит:Each phase winding current controller contains:

- компаратор 18 с прямым входом, инверсным входом и выходом;- comparator 18 with direct input, inverse input and output;

- мультиплексор 19 с первым сигнальным входом, вторым сигнальным входом, входом 20 управления и выходом. Вход 20 управления мультиплексора, связан с выходом компаратора. Прямой вход компаратора является задающим входом 14. Инверсный вход компаратора является измерительным входом 15. Первый и второй сигнальные входы мультиплексора являются входами 13 выбора режима модуляции. Выход мультиплексора является выходом регулятора.- multiplexer 19 with the first signal input, the second signal input, control input 20 and output. The multiplexer control input 20 is connected to the comparator output. The direct input of the comparator is the master input 14. The inverse input of the comparator is the measuring input 15. The first and second signal inputs of the multiplexer are the inputs 13 of the modulation mode selection. The output of the multiplexer is the output of the controller.

На диаграммах (фиг. 3, фиг. 4) в зависимости от угла (θ) положения ротора представлены:The diagrams (Fig. 3, Fig. 4) depending on the angle (θ) of the rotor position are presented:

- уставки reƒ1(θ), reƒ2(θ), reƒq-1(θ), reƒq(θ);- the settings reƒ 1 (θ), reƒ 2 (θ), reƒ q-1 (θ), reƒ q (θ);

- коэффициент d0 заполнения;- coefficient d 0 filling;

- коэффициент d1 заполнения;- coefficient d 1 filling;

- разность (d1-d0) коэффициентов заполнения;- the difference (d 1 -d 0 ) of the fill factors;

- последовательность импульсов u0;- a sequence of pulses u 0 ;

- последовательность импульсов u1.- pulse sequence u 1 .

В исходном состоянии схема 12 управления и драйверы полумостов 5, 6 обесточены, IGBT транзисторы заперты, токи ij, … iq фазных обмоток равны нулю, ротор 2 неподвижен.In the initial state, the control circuit 12 and the drivers of half-bridges 5, 6 are de-energized, the IGBT transistors are locked, the currents i j , ... i q of the phase windings are zero, the rotor 2 is fixed.

После подачи питания на драйверы полумостов 5, 6 и схему 12 управления, на вход 17 микроконтроллера 16 поступает сигнал от датчика угла в положения ротора.After energizing the half-bridge drivers 5, 6 and the control circuit 12, the input 17 of the microcontroller 16 receives a signal from the angle sensor in the rotor position.

Микроконтроллер 16 подает на вход 7 управления общего полумоста последовательность импульсов u0, представленную на диаграмме (фиг. 4). Данная последовательность характеризуется коэффициентом d0 заполнения. В рассматриваемом примере коэффициент d0 заполнения принимает одно из двух значений: 3/4 либо 1/4, которые чередуются в зависимости от угла θ положения ротора с интервалом 360°/(q⋅z).The microcontroller 16 provides to the input 7 of the control of the total half-bridge a sequence of pulses u 0 , shown in the diagram (Fig. 4). This sequence is characterized by a d 0 fill factor. In this example, the filling factor d 0 takes one of two values: 3/4 or 1/4, which alternate depending on the angle θ of the rotor position with an interval of 360 ° / (q⋅z).

В памяти микроконтроллера 16 содержится таблица, на вход которой подается значение угла θ положения ротора, а в ячейках записаны цифровые значения уставок reƒ1(0), … reƒq(θ). Указанные значения, через цифро-аналоговый преобразователь (на схеме не показан), поступают на задающие входы 14 (прямые входы компараторов 18). Одновременно, на измерительные входы 15 (инверсные входы компараторов 18) поступают сигналы от датчиков тока i1, … iq фазных обмоток. Выходы компараторов 18 через мультиплексоры 19 связаны с входами 8 управления фазных полумостов, на которые подаются последовательности импульсов u1, … uq такие, что за счет действия отрицательной обратной связи обеспечивается регулирование тока i1, … iq фазных обмоток в соответствии с уставками reƒ1(θ), … reƒq(θ). Механизм действия отрицательной обратной связи широко известен и не требует дополнительных пояснений. Появление тока фазных обмоток приводит к появлению крутящего момента и вращению ротора 2.The memory of the microcontroller 16 contains a table, to the input of which the value of the angle θ of the rotor position is fed, and the cells contain digital values of the settings reƒ 1 (0), ... reƒ q (θ). These values, through a digital-to-analog converter (not shown in the diagram), go to the driver inputs 14 (direct inputs of the comparators 18). At the same time, the measuring inputs 15 (inverse inputs of the comparators 18) receive signals from the current sensors i 1 , ... i q of the phase windings. The outputs of the Comparators 18 through multiplexers 19 are connected to the inputs 8 of the control of the phase half-bridges, to which sequences of pulses u 1 , ... u q are applied such that due to the action of negative feedback the current i 1 , ... i q of the phase windings is controlled in accordance with the settings reƒ 1 (θ), ... reƒ q (θ). The mechanism of action of negative feedback is widely known and does not require additional explanation. The appearance of the current phase windings leads to the appearance of torque and the rotation of the rotor 2.

На диаграмме (фиг. 4) в качестве примера представлена последовательность импульсов u1 на входе управления первого фазного полумоста. Данная последовательность характеризуется коэффициентом d1 заполнения, который может изменяться в диапазоне от 0 до 1.The diagram (Fig. 4) presents, as an example, a sequence of pulses u 1 at the control input of the first phase half-bridge. This sequence is characterized by the fill factor d 1 , which can vary from 0 to 1.

Последовательность импульсов u1 формируется путем переключения между логическими сигналами u- и u+ на входах 13 выбора режима модуляции. Сигналы u-, u+ задаются микроконтроллером 16 и могут принимать значения 0, 1, либо совпадать с последовательностью импульсов u0, как показано на фиг. 4. В тех случаях, когда указанные сигналы совпадают с последовательностью импульсов u0, уменьшается величина пульсирующего тока, протекающего через источник 11 питания и конденсатор 21, что позволяет уменьшить их размеры и стоимость.The sequence of pulses u 1 is formed by switching between the logical signals u - and u + on the inputs 13 of the modulation mode selection. The signals u - , u + are set by the microcontroller 16 and can take the values 0, 1, or coincide with the sequence of pulses u 0 , as shown in FIG. 4. In those cases when these signals coincide with the sequence of pulses u 0 , the value of the pulsating current flowing through the power supply 11 and the capacitor 21 is reduced, which allows reducing their size and cost.

Согласно уравнению (4) напряжение на выводах первой фазной обмотки определяется разностью (d1-d0) коэффициентов заполнения. На фиг. 3 представлены диаграммы разности (d1-d0) и уставки reƒ1(θ), в соответствии с которой осуществляется регулирование тока первой фазной обмотки. График уставки reƒ1(θ) имеет сложную форму, обеспечивающую сглаживание пульсаций крутящего момента:According to equation (4), the voltage at the terminals of the first phase winding is determined by the difference (d 1 -d 0 ) of the duty factors. FIG. Figure 3 shows the diagrams of the difference (d 1 –d 0 ) and the set points reƒ 1 (θ), in accordance with which the current of the first phase winding is controlled. The setpoint graph reƒ 1 (θ) has a complex shape that provides smoothing of the torque pulsations:

1) При (θ6<θ<θ0) первая фазная обмотка неактивна - ее ток поддерживается равным нулю; разность (d1-d0) может кратковременно отклоняться от нулевого значения, в пределах ±1/4, препятствуя возникновению паразитного электрического тока, обусловленного взаимной индуктивностью фазных обмоток.1) When (θ 6 <θ <θ 0 ), the first phase winding is inactive - its current is maintained equal to zero; the difference (d 1 -d 0 ) may briefly deviate from zero, within ± 1/4, preventing the occurrence of a parasitic electric current due to the mutual inductance of the phase windings.

2) При (θ=θ0) происходит ступенчатое уменьшение коэффициента d0 заполнения, связанное с тем, что необходимо активизировать первую фазную обмотку.2) When (θ = θ 0 ) there is a stepwise decrease in the filling factor d 0 , due to the fact that it is necessary to activate the first phase winding.

3) При (θ0<θ<θ1) ток первой фазной обмотки линейно нарастает; разность (d1-d0) близка к 3/4.3) When (θ 0 <θ <θ 1 ), the current of the first phase winding increases linearly; the difference (d 1 -d 0 ) is close to 3/4.

4) При (θ1<θ<θ2) ток первой фазной обмотки остается примерно постоянным; разность (d1-d0) близка к 0.4) When (θ 1 <θ <θ 2 ), the current of the first phase winding remains approximately constant; the difference (d 1 -d 0 ) is close to 0.

5) При (θ2<θ<θ3) ток первой фазной обмотки уменьшается; разность (d1-d0) находится в диапазоне от -1/4 до 0 (заштрихованная область на фиг. 3). Уменьшение тока фазной обмотки и формирование локального минимума оказывается возможным благодаря тому, что коэффициент d0 заполнения больше нуля (равен 1/4).5) When (θ 2 <θ <θ 3 ), the current of the first phase winding decreases; the difference (d 1 -d 0 ) is in the range from -1/4 to 0 (the shaded area in Fig. 3). A decrease in the phase winding current and the formation of a local minimum is possible due to the fact that the fill factor d 0 is greater than zero (equal to 1/4).

6) При (θ3<θ<θ4) ток первой фазной обмотки вновь нарастает; разность (d1-d0) находится в диапазоне от 0 до 1/4.6) When (θ 3 <θ <θ 4 ), the current of the first phase winding rises again; the difference (d 1 -d 0 ) is in the range from 0 to 1/4.

7) При (θ=θ4) происходит ступенчатое увеличение коэффициента d0 заполнения, связанное с тем, что необходимо активизировать вторую фазную обмотку.7) When (θ = θ 4 ) there is a stepwise increase in the fill factor d 0 , due to the fact that it is necessary to activate the second phase winding.

8) При (θ4<θ<θ5) ток первой фазной обмотки продолжает нарастать, а разность (d1-d0) остается в диапазоне от 1/4 до 0 (заштрихованная область на фиг. 3). Нарастание тока первой фазной обмотки и формирование локального максимума оказывается возможным благодаря тому, что коэффициент d0 заполнения меньше единицы (равен 3/4 ).8) When (θ 4 <θ <θ 5 ), the current of the first phase winding continues to increase, and the difference (d 1 -d 0 ) remains in the range from 1/4 to 0 (shaded area in Fig. 3). The increase in the current of the first phase winding and the formation of a local maximum is possible due to the fact that the fill factor d 0 is less than unity (equal to 3/4).

8) При (θ5<θ<θ6) ток первой фазной обмотки уменьшается по заданному графику; разность (d1-d0) находится в диапазоне от -1/2 до -3/4.8) When (θ 5 <θ <θ 6 ), the current of the first phase winding decreases according to a predetermined schedule; the difference (d 1 -d 0 ) is in the range from -1/2 to -3/4.

Регулирование тока в других фазных обмотках осуществляется аналогично.Current regulation in other phase windings is carried out similarly.

Заявляемый способ управления индукторной машиной позволяет уменьшить пульсации крутящего момента, и при этом не требует использования дорогостоящего конвертера.The inventive control method inductor machine allows to reduce the ripple torque, and it does not require the use of an expensive converter.

Claims (44)

1. Способ управления индукторной машиной, ротор которой имеет z зубцов, а статор - q фазных обмоток, соединенных «звездой», причем:1. The control method of the inductor machine, the rotor of which has z teeth, and the stator - q phase windings connected by a "star", and: - конвертер индукторной машины состоит из одного общего полумоста и q фазных полумостов;- the converter of the inductor machine consists of one common half bridge and q phase half bridge; - каждый полумост имеет вход управления, плюсовой вывод, минусовой вывод и выход, выполненный с возможностью переключения между плюсовым и минусовым выводами по сигналу на входе управления;- each half-bridge has a control input, a positive output, a negative output and an output made with the possibility of switching between the positive and negative outputs according to a signal at the control input; - выход общего полумоста связан с выходом каждого фазного полумоста через соответствующую фазную обмотку;- the output of the common half bridge is connected with the output of each phase half bridge through the corresponding phase winding; - каждый полумост подключен плюсовым и минусовым выводами к источнику питания постоянного тока,- each half-bridge is connected with positive and negative leads to a DC power source, заключающийся в том, что:the fact that: - постоянно измеряют угол θ положения ротора и токи i1, …iq фазных обмоток;- continuously measure the angle θ of the rotor position and the currents i 1 , ... i q of the phase windings; - формируют уставки reƒ1(θ), … reƒq(θ), абсолютная величина которых является периодически повторяющейся функцией от угла θ положения ротора с периодом повторения 360°/z;- form the settings reƒ 1 (θ), ... reƒ q (θ), the absolute value of which is a periodically repeating function of the angle θ of the rotor position with a repetition period of 360 ° / z; - подают на входы управления фазных полумостов последовательности импульсов u1, …uq и модулируют их так, чтобы обеспечить регулирование токов i1, …iq фазных обмоток в соответствии с уставками reƒ1(θ), … reƒq(θ),- fed to the control inputs of the phase half-bridges of a sequence of pulses u 1 , ... u q and modulate them so as to ensure the regulation of currents i 1 , ... i q of the phase windings in accordance with the settings reƒ 1 (θ), ... reƒ q (θ), отличающийся тем, что:characterized in that: - подают на вход управления общего полумоста последовательность импульсов u0, которая характеризуется коэффициентом заполнения- fed to the control input of the general half-batch sequence of pulses u 0 , which is characterized by the fill factor d0=τ/T,d 0 = τ / T, где τ - длительность импульсов, Т - период повторения импульсов;where τ is the pulse duration, T is the pulse repetition period; - модулируют последовательность импульсов u0 так, чтобы коэффициент заполнения определялся одним из двух уравнений:- modulate the sequence of pulses u 0 so that the fill factor is determined by one of two equations: d0=d, d0=1-d,d 0 = d, d 0 = 1-d, которые чередуются в зависимости от угла θ положения ротора с интервалом 360°/(q⋅z), где d - переменная с областью допустимых значений от 0 до 1/2.which alternate depending on the angle θ of the rotor position with an interval of 360 ° / (q⋅z), where d is a variable with a range of valid values from 0 to 1/2. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в зависимости от скорости ω вращения ротора графики уставок reƒ1(θ), … reƒq(θ) имеют следующую форму:2. The method according to claim 1, characterized in that, depending on the speed ω of the rotor rotation, the graphics of the settings reƒ 1 (θ), ... reƒ q (θ) have the following form: - близкую к прямоугольнику при высокой скорости ω вращения ротора, достаточной для обеспечения его равномерного вращения за счет инерции;- close to a rectangle at a high speed ω of rotation of the rotor, sufficient to ensure its uniform rotation due to inertia; - близкую к трапеции, но отличающуюся от последней наличием дополнительного локального минимума, при низкой скорости ω вращения ротора.- close to the trapezoid, but different from the latter by the presence of an additional local minimum, at a low speed of rotation ω of the rotor. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в зависимости от скорости ω вращения ротора переменная d принимает значения:3. The method according to p. 2, characterized in that, depending on the speed ω of the rotor rotation, the variable d takes the values: - 0 при высокой скорости ω вращения ротора, достаточной для обеспечения его равномерного вращения за счет инерции;- 0 at high speed ω of rotation of the rotor, sufficient to ensure its uniform rotation due to inertia; - 1/2 при низкой скорости ω вращения ротора.- 1/2 at a low speed ω of rotation of the rotor. 4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в зависимости от скорости ω вращения ротора переменная d принимает значения:4. The method according to p. 2, characterized in that, depending on the speed ω of rotation of the rotor, the variable d takes the values: - 0 при высокой скорости ω вращения ротора, достаточной для обеспечения его равномерного вращения за счет инерции;- 0 at high speed ω of rotation of the rotor, sufficient to ensure its uniform rotation due to inertia; - около 1/4 при низкой скорости ω вращения ротора.- about 1/4 at a low speed ω of rotation of the rotor. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что модуляцию последовательностей импульсов u1, …uq, подаваемых на входы управления фазных полумостов, выполняют путем переключения между следующими состояниями:5. The method according to p. 1, characterized in that the modulation of the pulse sequences u 1 , ... u q supplied to the control inputs of the phase half-bridges is performed by switching between the following states: - сигнал на входе управления фазного полумоста соответствует подключению его выхода к минусовому выводу;- the signal at the control input of the phase half-bridge corresponds to the connection of its output to the negative terminal; - сигнал на входе управления фазного полумоста совпадает с последовательностью импульсов u0;- the signal at the control input of the phase half-bridge coincides with the sequence of pulses u 0 ; - сигнал на входе управления фазного полумоста соответствует подключению его выхода к плюсовому выводу.- the signal at the control input of the phase half-bridge corresponds to the connection of its output to the positive output. 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что для его осуществления используют схему управления, которая содержит:6. The method according to p. 5, characterized in that for its implementation using a control circuit that contains: - датчик угла положения ротора;- rotor angle sensor; - датчики тока фазных обмоток;- current sensors phase windings; - регуляторы тока фазных обмоток, каждый из которых имеет: входы выбора режима модуляции, задающий вход, измерительный вход, связанный с соответствующим датчиком тока фазной обмотки, и выход регулятора, связанный с входом управления соответствующего фазного полумоста;- phase winding current regulators, each of which has: modulation mode selection inputs, a setting input, a measurement input connected to the corresponding phase winding current sensor, and a controller output connected to the control input of the corresponding phase half bridge; - микроконтроллер, имеющий вход микроконтроллера, связанный с датчиком угла положения ротора, и множество выходов, которые служат: для формирования последовательности импульсов u0 на входе управления общего полумоста, для управления входами выбора режима модуляции и для формирования уставок reƒ1(θ), … reƒq(θ) на задающих входах.- a microcontroller having a microcontroller input connected to the rotor position angle sensor, and a set of outputs that serve: to form a sequence of pulses u 0 at the control input of the general half-bridge, to control the inputs of modulation mode selection and to form the settings re 1 (θ), ... reƒ q (θ) at the master inputs. 7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что каждый регулятор тока фазной обмотки содержит:7. The method according to p. 6, characterized in that each phase winding current regulator contains: - компаратор с прямым входом, инверсным входом и выходом;- comparator with direct input, inverse input and output; - мультиплексор с первым сигнальным входом, вторым сигнальным входом, входом управления и выходом;- a multiplexer with a first signal input, a second signal input, a control input and an output; причем:and: - вход управления мультиплексора связан с выходом компаратора;- the multiplexer control input is connected to the comparator output; - компаратор имеет гистерезисную характеристику;- the comparator has a hysteresis characteristic; - прямой вход компаратора является задающим входом;- the direct input of the comparator is the master input; - инверсный вход компаратора является измерительным входом;- the inverse input of the comparator is a measuring input; - первый и второй сигнальные входы мультиплексора являются входами выбора режима модуляции;- the first and second signal inputs of the multiplexer are the modulation mode selection inputs; - выход мультиплексора является выходом регулятора.- the multiplexer output is the regulator output.
RU2018139832A 2018-11-13 2018-11-13 Method for control of inductor machine RU2694364C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018139832A RU2694364C1 (en) 2018-11-13 2018-11-13 Method for control of inductor machine
PCT/RU2019/000731 WO2020101530A1 (en) 2018-11-13 2019-10-15 Method for controlling an induction machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018139832A RU2694364C1 (en) 2018-11-13 2018-11-13 Method for control of inductor machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2694364C1 true RU2694364C1 (en) 2019-07-12

Family

ID=67309153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018139832A RU2694364C1 (en) 2018-11-13 2018-11-13 Method for control of inductor machine

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2694364C1 (en)
WO (1) WO2020101530A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2747105C1 (en) * 2020-11-05 2021-04-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Method for controlling motion process of discrete secondary part in electromechanical converter

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6087799A (en) * 1997-06-20 2000-07-11 Switched Reluctance Drives Limited Switching circuit for a reluctance machine
RU2259628C2 (en) * 2002-05-13 2005-08-27 Коломейцев Владимир Леонидович Multilayer voltage inverter and its control process
US7030587B2 (en) * 2004-04-09 2006-04-18 Visteon Global Technologies, Inc. Configuration of converter switches and machine coils of a switched reluctance machine
DE60031739T2 (en) * 1999-05-12 2007-09-20 Switched Reluctance Drives Ltd., Harrogate System feedback control
EP1931025A2 (en) * 2006-12-04 2008-06-11 Switched Reluctance Drives Limited Control of a switched reluctance machine
GB2455123A (en) * 2007-11-29 2009-06-03 Technelec Ltd Control of electrical machines
JP5333419B2 (en) * 2010-11-19 2013-11-06 株式会社デンソー motor
CN106411193A (en) * 2015-07-28 2017-02-15 珀金斯发动机有限公司 Method to control a switched reluctance motor
RU2656866C1 (en) * 2017-08-21 2018-06-07 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Резонанс" (ООО НПП "Резонанс") Electric machine with built-in converter

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6087799A (en) * 1997-06-20 2000-07-11 Switched Reluctance Drives Limited Switching circuit for a reluctance machine
DE60031739T2 (en) * 1999-05-12 2007-09-20 Switched Reluctance Drives Ltd., Harrogate System feedback control
RU2259628C2 (en) * 2002-05-13 2005-08-27 Коломейцев Владимир Леонидович Multilayer voltage inverter and its control process
US7030587B2 (en) * 2004-04-09 2006-04-18 Visteon Global Technologies, Inc. Configuration of converter switches and machine coils of a switched reluctance machine
EP1931025A2 (en) * 2006-12-04 2008-06-11 Switched Reluctance Drives Limited Control of a switched reluctance machine
GB2455123A (en) * 2007-11-29 2009-06-03 Technelec Ltd Control of electrical machines
JP5333419B2 (en) * 2010-11-19 2013-11-06 株式会社デンソー motor
CN106411193A (en) * 2015-07-28 2017-02-15 珀金斯发动机有限公司 Method to control a switched reluctance motor
RU2656866C1 (en) * 2017-08-21 2018-06-07 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Резонанс" (ООО НПП "Резонанс") Electric machine with built-in converter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2747105C1 (en) * 2020-11-05 2021-04-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Method for controlling motion process of discrete secondary part in electromechanical converter

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020101530A1 (en) 2020-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8674652B2 (en) Motor control device
US6310787B2 (en) Multiway power converter
EP3343758A1 (en) Semiconductor device and power conversion device
US20150333689A1 (en) Power conversion apparatus, power conversion method, and motor system
JPH04121065A (en) Control method for power converter, power converter employing the control method and rolling control system
US5515258A (en) Drive device for a push-pull stage
RU2694364C1 (en) Method for control of inductor machine
US4523268A (en) Method and circuit for generating drive pulses for a DC control element
JP2018117448A (en) Rotary electric machine system
US7402969B2 (en) Method for producing voltage waveforms in a PWM motor controller of a PM DC brushless motor
EP4020791A1 (en) High switching frequency pwm inverter
JP3598939B2 (en) Inverter generator
US11239760B2 (en) Power conversion system and control method for voltage conversion circuit
JPH0417037B2 (en)
JP3376787B2 (en) Command converter for power converter
RU63994U1 (en) THREE-PHASE CURRENT INVERTER
JP2002186251A (en) Controller for power converter
RU2629009C2 (en) Alternate current variable speed drive
US10700628B2 (en) Current control of a pulse width modulated power converter
JPH0323831Y2 (en)
WO2019159630A1 (en) Control device, inverter device, and motor drive system
JP2017011808A (en) Control device for rotary machine
JP3636344B2 (en) Control method of brushless DC motor
SU1078578A1 (en) Method of quasi-frequency adjusting of a.c. voltage
RU2578042C1 (en) Three phase z-inverter