RU2694892C1 - Method for operation in synchronous mode of frequency-controlled asynchronous motors with phase rotor - Google Patents

Method for operation in synchronous mode of frequency-controlled asynchronous motors with phase rotor Download PDF

Info

Publication number
RU2694892C1
RU2694892C1 RU2018136265A RU2018136265A RU2694892C1 RU 2694892 C1 RU2694892 C1 RU 2694892C1 RU 2018136265 A RU2018136265 A RU 2018136265A RU 2018136265 A RU2018136265 A RU 2018136265A RU 2694892 C1 RU2694892 C1 RU 2694892C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
phases
frequency
currents
windings
Prior art date
Application number
RU2018136265A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Илья Зеликович Богуславский
Лев Ханинович Дацковский
Николай Владимирович Коровкин
Ирина Юрьевна Кручинина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН)
Priority to RU2018136265A priority Critical patent/RU2694892C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2694892C1 publication Critical patent/RU2694892C1/en

Links

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
    • H02P25/06Linear motors
    • H02P25/062Linear motors of the induction type
    • 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
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/05Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using AC supply for both the rotor and the stator circuits, the frequency of supply to at least one circuit being variable
    • 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
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters

Abstract

FIELD: electrical equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical equipment and can be used in the frequency-controlled electric drives. Method of operation in synchronous mode of frequency-controlled asynchronous motor with phase rotor, equipped with control and adjustment system, is characterized by that when sliding, close to nominal, at moment of stator current passing through one of its phases through zero its control and adjustment system includes both phases of two-phase winding of rotor to voltage of direct current source. Moment of time when one of the phases passes through zero is determined by the slip S, which is close to the nominal value and equal to S=1/(8⋅γ) (at γ= 1; 2; 3; …), and frequency of voltage ωP rotor windings for both phases is determined at this sliding angle αPP⋅t=π⋅k/4 (with k=1; 5; 9; …). Values of currents in phases of rotor winding in synchronous mode are set equal to effective (effective) value of currents in these windings in asynchronous mode.
EFFECT: technical result consists in improvement of engine efficiency by elimination of temperature deformations of rotor winding and short-term occurrence of its vibrations, increase of power factor, absence of reactive currents in windings of rotor and stator due to setting of current values in phases of rotor winding in synchronous mode equal to effective (effective) value of currents in these windings in asynchronous mode.
3 cl

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в частотно-регулируемых электроприводах.The invention relates to electrical engineering and can be used in variable frequency drives.

При использовании автоматизированных электроприводов с частотным управлением двигателями переменного тока без дополнительных датчиков скорости возникают проблемы поддержания скорости и защиты двигателя и преобразователя при нагрузках выше номинальных. Сложности управления асинхронными двигателями характерны для многодвигательных приводов, когда два и более двигателей питаются от одного преобразователя.When using automated electric drives with frequency control of AC motors without additional speed sensors, problems arise in maintaining speed and protecting the motor and converter at loads higher than nominal. The difficulties of controlling asynchronous motors are characteristic of multi-motor drives, when two or more motors are powered by a single converter.

Для оценки новизны заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным устройством признаков.To assess the novelty of the claimed solution, we consider a number of well-known technical means of a similar purpose, characterized by a set of features similar to the claimed device.

Известно устройство регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя по патенту РФ №2635663, содержащее цепь трехфазного электродвигателя с мостовой схемой силовых ключей, блок управления силовыми ключами, резистор и источник питания, отличающееся тем, что в схему устройства встроен маломощный электромотор постоянного тока, на котором жестко закреплен постоянный магнит, а вокруг электромотора радиально размещены сдвоенные датчики Холла, расположенные на равном расстоянии друг от друга, причем в каждой паре датчики установлены один над другим с разворотом на 180° относительно друг друга и электрически связаны с силовыми ключами, а электромотор постоянного тока связан через резистор с источником питания.A device for regulating the frequency of rotation of an asynchronous electric motor according to the patent of the Russian Federation No. 2635663, containing a three-phase electric motor with a bridge circuit of power switches, a control unit for power switches, a resistor and a power source, is known, characterized in that a low-power DC motor is built into the device circuit, which is rigidly fixed a permanent magnet, and around the electromotor radially placed dual Hall sensors, located at equal distances from each other, and in each pair of sensors installed They are located one above the other with a 180 ° turn relative to each other and are electrically connected to the power switches, and the DC motor is connected through a resistor to a power source.

Известно устройство управления асинхронным двигателем по патенту РФ №2599529, содержащее асинхронный двигатель и преобразователь частоты и напряжения, управляющие входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго сумматоров, первый вход первого сумматора соединен с источником сигнала задания, а второй вход - с выходом первого статического нелинейного преобразователя, первый вход второго сумматора соединен с функциональным преобразователем, вход которого соединен с источником сигнала задания, а второй вход - с выходом статического преобразователя, а также датчики тока статорной обмотки двигателя, выходы которых соединены с первым и вторым входами функционального преобразователя тока, отличающегося тем, что первый выход функционального преобразователя тока, соответствующий положительной обратной связи по току статора, соединен с входом апериодического звена первого порядка, выход которого соединен с входом статического преобразователя и с входом первого статического нелинейного преобразователя.A device for controlling an asynchronous motor according to the patent of the Russian Federation No. 2599529, containing an asynchronous motor and a frequency converter and voltage converter, whose control inputs are connected respectively to the outputs of the first and second adders, the first input of the first adder is connected to the source of the reference signal, and the second input to the output of the first static nonlinear converter, the first input of the second adder is connected to the functional converter, the input of which is connected to the source of the reference signal, and the second input - to the output static converter, as well as current sensors of the stator winding of the engine, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the functional current converter, characterized in that the first output of the functional current converter, corresponding to positive feedback on the stator current, is connected to the input of the aperiodic link of the first order, output which is connected to the input of a static converter and to the input of the first static nonlinear converter.

Динамическое звено, корректирующее положительную обратную связь по току статора асинхронного двигателя, обеспечивает технический результат полезной модели, так как увеличивает амплитуду напряжения на статоре двигателя до таких значений, которые при больших нагрузках (до полуторакратного номинального момента электродвигателя) обеспечивает погрешность в поддержании скорости вращения асинхронного электродвигателя не выше 2-3%, при сохранении устойчивости системы электропривода с положительной обратной связью.Dynamic link, which corrects positive feedback on the stator current of the induction motor, provides the technical result of the utility model, as it increases the voltage amplitude on the motor stator to such values that, at high loads (up to one and a half times the nominal motor torque), provides an error in maintaining the rotation speed of the induction motor not higher than 2-3%, while maintaining the stability of the electric drive system with positive feedback.

Решаемая изобретение техническая проблема заключается в следующем. Частотно-регулируемые асинхронные двигатели с фазным ротором широко использовались за рубежом в электромашинных каскадах в течение многих лет, начиная с 20-х годов прошлого столетия [1], [2]; источником напряжения переменной частоты для питания обмотки ротора со стороны контактных колец были коллекторные генераторы переменного тока с электромашинным приводом. В 90-х годах прошлого столетия структура этих каскадов подверглась значительному упрощению: коллекторные генераторы с таким приводом были заменены статическими преобразователями частоты с автономными инверторами напряжения. Путем изменения таким преобразователем амплитуды и частоты напряжения на контактных кольцах осуществляется регулирование скорости вращения двигателя (скольжения S) в эксплуатационных режимах. Соответственно, расширилась и область применения каскадных схем. Они используются для привода размольных агрегатов ("мельниц") в горнорудной промышленности, для привода многочисленного ряда турбомеханизмов (вентиляторов главного проветривания, насосов, компрессоров и т.д.), в строительной промышленности (при производстве цемента, силикатного кирпича, асфальтобетона, извести, гипса). Их использование перспективно для привода размольных агрегатов и в различных отраслях химической промышленности: при производстве сырья для лакокрасочных материалов и ряда других изделий.Solved invention technical problem is as follows. Frequency-controlled asynchronous motors with a phase rotor have been widely used abroad in electric machine cascades for many years, beginning in the 20s of the last century [1], [2]; The variable frequency voltage source for powering the rotor winding from the side of the slip rings was AC collector generators with an electric motor drive. In the 90s of the last century, the structure of these cascades underwent a significant simplification: commutator generators with such a drive were replaced by static frequency converters with autonomous voltage inverters. By changing the amplitude and frequency of the voltage on the contact rings with such a converter, the rotation speed of the motor (slip S) is controlled in operating conditions. Accordingly, the scope of cascade circuits has expanded. They are used to drive grinding units ("mills") in the mining industry, to drive numerous turbomechanisms (main ventilation fans, pumps, compressors, etc.), in the building industry (in the production of cement, silicate brick, asphalt concrete, lime, gypsum). Their use is promising for driving grinding units and in various branches of the chemical industry: in the production of raw materials for paints and varnishes and a number of other products.

Все эти механизмы отличаются непрерывным циклом производства, высокой энергоемкостью и работают, в основном, с номинальной скоростью, поэтому существенное значение имеют их энергетические характеристики. Поэтому среди ряда проблем, выдвигаемых практикой при эксплуатации таких двигателей, является проблема обеспечения их конкурентоспособности: повышения их КПД, коэффициента мощности.All of these mechanisms are characterized by a continuous production cycle, high energy consumption and operate mainly at a nominal speed, therefore their energy characteristics are essential. Therefore, among a number of problems put forward by practice in the operation of such engines is the problem of ensuring their competitiveness: increasing their efficiency and power factor.

Задачей изобретения является создание способа эксплуатации в синхронном режиме частотно-регулируемого асинхронного двигателя с фазным ротором, обеспечивающего повышение коэффициента мощности, отсутствие реактивных токов в обмотках ротора и статора и, следовательно, повышение КПД двигателя.The objective of the invention is to create a method of operation in a synchronous mode of a frequency-controlled asynchronous motor with a phase-rotor, providing an increase in power factor, the absence of reactive currents in the rotor and stator windings and, consequently, an increase in engine efficiency.

Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для решения указанной заявителем технической проблемы и получения обеспечиваемого полезной моделью технического результата.The essence of the claimed technical solution is expressed in the following set of essential features, sufficient to solve the technical problem indicated by the applicant and to obtain a technical result provided by the useful model.

Согласно изобретению способ эксплуатации в синхронном режиме частотно-регулируемого асинхронного двигателя с фазным ротором, снабженного системой управления и регулирования, характеризуется тем, что при скольжении, близком к номинальному, в момент прохождения тока статора одной из фаз через нуль его система управления и регулирования включает обе фазы двухфазной обмотки ротора на напряжение источника постоянного тока.According to the invention, the method of operation in a synchronous mode of a variable frequency asynchronous motor with a phase rotor, equipped with a control and regulation system, is characterized by the fact that when sliding, close to nominal, when one of the phases passes through the stator current, its control and regulation system includes both phase of the two-phase winding of the rotor to the voltage of the DC source.

Кроме того, заявленное техническое решение характеризуется наличием ряда дополнительных факультативных признаков, а именно:In addition, the claimed technical solution is characterized by the presence of a number of additional optional features, namely:

- момент времени при прохождении тока одной из фаз через нуль определяется скольжением S, близким к номинальному и равным S=1/(8⋅γ) (при γ=1; 2; 3; …), а частота напряжения ωР обмотки ротора для обеих фаз определяется при этом скольжении углом αРР⋅t=π⋅k/4 (при k=1; 5; 9; …);- the time moment when current passes through one of the phases through zero is determined by sliding S close to the nominal and equal to S = 1 / (8⋅γ) (with γ = 1; 2; 3; ...), and the frequency of the voltage ω P of the rotor winding for both phases are determined at this slip by the angle α Р = ω Р ⋅t = π⋅k / 4 (with k = 1; 5; 9; ...);

- значения токов в фазах обмотки ротора в синхронном режиме устанавливают равными действующему (эффективному) значению токов в этих обмотках в асинхронном режиме.- the values of the currents in the phases of the rotor winding in the synchronous mode are set equal to the current (effective) value of the currents in these windings in the asynchronous mode.

Заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение непосредственного технического результата, который заключается в том, что установление значения токов в фазах обмотки ротора в синхронном режиме равными действующему (эффективному) значению токов в этих обмотках в асинхронном режиме исключает при смене режима температурные деформации обмотки ротора и кратковременное появление его вибраций, что в конечном счете приводит к повышению коэффициента мощности, отсутствию реактивных токов в обмотках ротора и статора и, следовательно, повышению КПД двигателя.The stated set of essential features ensures the achievement of a direct technical result, which is that setting the value of currents in the phases of the rotor winding in a synchronous mode equal to the current (effective) value of the currents in these windings in an asynchronous mode eliminates the temperature deformations of the rotor winding and a short-term appearance its vibrations, which ultimately leads to an increase in power factor, the absence of reactive currents in the rotor and stator windings and, therefore, increase engine efficiency.

Заявленный способ реализуют следующим образом.The claimed method is implemented as follows.

Рассмотрим с этой целью режимы работы двухфазной обмотки ротора при номинальном скольжении S, например, при 0<S≤0,02.Consider for this purpose the operating modes of the two-phase winding of the rotor at nominal slip S, for example, at 0 <S≤0.02.

Примем, что начало отсчета фазовых углов совпадает с фазой А обмотки ротора. Тогда токи в обеих фазах имеют вид [3] - [5]:Let us assume that the origin of the phase angles coincides with the phase A of the rotor winding. Then the currents in both phases have the form [3] - [5]:

Figure 00000001
Figure 00000001

Здесь IАМП,Р - амплитуда тока в обмотке ротора; ωР - частота этого тока;Here I AMP, P - the amplitude of the current in the rotor winding; ω P is the frequency of this current;

t - время.t is time.

Сдвиг во времени на фазовый угол π/2 осуществляет преобразователь частоты в цепи ротора.The time shift by the phase angle π / 2 is performed by the frequency converter in the rotor circuit.

В номинальном режиме (при скольжении 0<S≤0,02) действующие (эффективные) значения токов в обмотках обеих фаз равны: IЭФФ=IЭФФ,А=IЭФФ,В=(100/√2)≈70,7%; здесь за 100% принято: IАМП=100%.In the nominal mode (with slip 0 <S≤0.02), the effective (effective) values of the currents in the windings of both phases are equal: I EFF = I EFF, A = I EFF, B = (100 / √2) ≈70.7% ; here for 100% taken: I AMP = 100%.

Рассмотрим теперь режим работы такой обмотки ротора при номинальных скольжениях (0<S≤0,02). В определенный момент времени t мгновенные значения токов в фазах A (iA) и В (iB) одинаковы: iA=iB. Этот момент времени t соответствует в (1) углу:Let us now consider the mode of operation of such a rotor winding at nominal slip (0 <S≤0.02). At a certain point in time t, the instantaneous values of the currents in phases A (i A ) and B (i B ) are the same: i A = i B. This time t corresponds to the (1) corner:

Figure 00000002
Figure 00000002

В этих режимах мгновенные значения токов в двух фазах таковы:In these modes, the instantaneous values of currents in two phases are as follows:

iА,Р=iB,Р=IАМП,Р⋅0,707=70,7%.i A, P = i B, P = I AMP , P ⋅ 0.707 = 70.7%.

Современные системы управления и регулирования обладают возможностью зафиксировать этот угол: α=ωP⋅t=π⋅k/4.Modern control and regulation systems have the ability to fix this angle: α = ω P ⋅t = π⋅k / 4.

Отметим особенность токов двухфазной системы: в синхронном режиме (S=0, ωР=0) с учетом (2) длительные значения токов iA,P и iB,P равны действующему (эффективному) значению токов в этих фазах (А, В) в асинхронном режиме. Поэтому в синхронном режиме (S=0, ωР=0) перегревы обмоток обеих фаз (А, В), обусловленные этими значениями токов iA,P и iB,P, одинаковы и практически равны перегревам в асинхронном режиме.Note the feature of the currents of the two-phase system: in synchronous mode (S = 0, ω P = 0) taking into account (2) the long values of the currents i A, P and i B , P are equal to the effective (effective) value of the currents in these phases (A, B ) in asynchronous mode. Therefore, in synchronous mode (S = 0, ω P = 0), the overheating of the windings of both phases (A, B) due to these values of the currents i A, P and i B , P is the same and almost equal to the overheating in asynchronous mode.

Это исключает при смене режима эксплуатации частотно-регулируемого асинхронного двигателя температурные деформации обмотки ротора и кратковременное появление его вибраций.This eliminates the temperature deformations of the rotor winding and the short-term appearance of its vibrations when changing the operating mode of a frequency-controlled asynchronous motor.

Следует отметить, что обмотка ротора асинхронных двигателей с фазным ротором- обычно трехфазная, однако с целью уменьшения числа контактных колец, упрощения конструкции щеточного аппарата, повышения надежности работы двигателей и конкурентоспособности для частотно-регулируемых электроприводов может быть выполнена и двухфазной; в отличие от конструкции трехфазной двухслойной шестизонной обмотки статора, двухфазная четырехзонная обмотка ротора имеет обмоточный коэффициент (при одинаковом сокращении шага) несколько меньший (примерно в 1,06-1,07 раза). Соответственно, длина активной стали статора и ротора определяется для рассматриваемой конструкции машины обмоточным коэффициентом ее ротора [6].It should be noted that the rotor winding of an asynchronous motor with a phase-rotor is usually three-phase, however, in order to reduce the number of contact rings, simplify the design of the brush apparatus, increase engine reliability and competitiveness for variable-frequency drives, it can also be two-phase; Unlike the three-phase two-layer six-zone stator winding design, the two-phase four-zone rotor winding has a winding coefficient (with the same pitch reduction) somewhat smaller (approximately 1.06-1.07 times). Accordingly, the length of the active steel of the stator and rotor is determined for the considered design of the machine by the winding coefficient of its rotor [6].

Помимо проблемы обеспечения синхронного режима работы машины путем подачи в фазы обмотки ротора постоянных токов одинаковой амплитуды согласно (2) имеет место еще проблема обеспечения этого синхронного режима параллельно с сетью. При этом предполагается, что в момент подачи в фазы обмотки ротора токов согласно (2) амплитуды переходных токов (включая их апериодические составляющие) в трех фазах обмотки статора должны быть минимальными ("проблема синхронизации с сетью"). Для решения этой проблемы запишем выражения для МДС обмоток статора и ротора.In addition to the problem of ensuring synchronous operation of the machine by supplying constant currents of the same amplitude to the phases of the rotor winding, according to (2) there is also the problem of ensuring this synchronous mode in parallel with the network. It is assumed that at the moment of supplying the currents to the rotor winding phases, according to (2), the amplitudes of the transient currents (including their aperiodic components) in the three phases of the stator winding should be minimal (“network synchronization problem”). To solve this problem, we write the expression for the MDS stator and rotor windings.

Для обмотки статора МДС:For stator winding MDS:

Figure 00000003
Figure 00000003

Аналогично, для обмотки ротора МДС:Similarly, for winding the MDS rotor:

Figure 00000004
Figure 00000004

Здесь ωСТ - круговая частота тока статора; τ - полюсное деление; х - координата вдоль окружности статора (по диаметру DCP, среднему между диаметром ротора и статора).Here ω ST is the circular frequency of the stator current; τ - pole division; x - coordinate along the circumference of the stator (in diameter D CP , the average between the diameter of the rotor and the stator).

Из соотношения (3) получаем линейную скорость VCT вращения МДС и поля реакции статора (относительно статора): VCT=dx/dt=ωCT⋅τ/π=(ωCT/p)⋅DCP/2.From relation (3), we obtain the linear velocity V CT of the MDS rotation and the stator reaction field (relative to the stator): V CT = dx / dt = ω CT ⋅ τ / π = (ω CT / p) D CP / 2.

Аналогично, линейная скорость VP вращения МДС и поля ротора (относительно ротора):Similarly, the linear velocity V P of the rotation of the MDS and the rotor field (relative to the rotor):

VP,OTH=dx/dt=(ωP/p)⋅DCP/2.V P, OTH = dx / dt = (ω P / p) ⋅ D CP / 2.

Линейная скорость вращения ротора относительно статора равна:The linear speed of rotation of the rotor relative to the stator is equal to:

VBPВР⋅DCP/2=(ωCT/p)⋅(1-S)⋅DCP/2.V BP = ω BP ⋅ D CP / 2 = (ω CT / p) (1-S) D CP / 2.

Следовательно, абсолютная скорость вращения МДС и поля ротора (относительно статора):Therefore, the absolute speed of rotation of the MDS and the rotor field (relative to the stator):

Figure 00000005
Figure 00000005

МДС и поля ротора и статора в зазоре в эксплуатационных режимах (асинхронных, синхронных) взаимно неподвижны в воздушном зазоре [5], так что VP,АБС=VCT. Из этого равенства после ряда преобразований получаем расчетное уравнение:MDS and the field of the rotor and stator in the gap in operating modes (asynchronous, synchronous) are mutually fixed in the air gap [5], so that V P, ABS = V CT . From this equality, after a series of transformations, we obtain the calculated equation:

Figure 00000006
Figure 00000006

Согласно уравнению (2) было получено, что угол αР должен быть равен: αРP⋅t=π⋅k/4 (при k=1; 5; 9; …). Из (6) следует, что условие (2) оказывается справедливым при определенных углах αCTCT⋅t и скольжениях S или же угловых скоростях вращения ротора ωВР=(1-S) ωCT/p.According to equation (2), it was obtained that the angle α P should be equal to: α P = ω P ⋅ t = π⋅k / 4 (for k = 1; 5; 9; ...). From (6), it follows that condition (2) turns out to be valid for certain angles α CT = ω CT ⋅t and slip S or angular speeds of rotation of the rotor ω BP = (1-S) ω CT / p.

Определим необходимый для решения проблемы синхронизации угол αCTCT⋅t с учетом (2) и (6).We define the angle α CT = ω CT ⋅t required for solving the synchronization problem, taking into account (2) and (6).

Для этого запишем выражения для токов в трех фазах (А, В, С) обмотки статора:To do this, we write the expressions for currents in three phases (A, B, C) of the stator winding:

Figure 00000007
Figure 00000007

В (7) предполагается, что начало отсчета фазовых углов совпадает с фазой А обмотки статора. Отметим, что для фазы А при угле αCTCT⋅t=2⋅π⋅γ (при γ=1; 2; 3; …) апериодическая составляющая переходного тока равна нулю [3], так что переходный ток минимален и равен его периодической составляющей. То же имеет место для фаз В и С трехфазной обмотки статора, работающей параллельно с трехфазной сетью.In (7) it is assumed that the origin of the phase angles coincides with the phase A of the stator winding. Note that for phase A, when α α CT = ω CT ⋅t = 2⋅π⋅γ (with γ = 1; 2; 3; ...), the aperiodic component of the transient current is zero [3], so that the transient current is minimal and equal to its periodic component. The same holds for phases B and C of a three-phase stator winding operating in parallel with a three-phase network.

Поэтому для решения проблемы синхронизации включение обмотки ротора на напряжение источника постоянного тока согласно (2) целесообразно выполнять при угле:Therefore, to solve the synchronization problem, the inclusion of the rotor winding on the voltage of the DC source according to (2) is advisable to perform at an angle:

Figure 00000008
Figure 00000008

Определим, при каких скольжениях включение согласно (2) и синхронизация согласно (8) имеет место. Из (6) получаем, что при выполнении обоих условий (2) и (8) скольжение S должно удовлетворять соотношению:Let us determine at which slides the inclusion according to (2) and synchronization according to (8) takes place. From (6) we obtain that, when both conditions (2) and (8) are fulfilled, the slip S must satisfy the relation:

Figure 00000009
Figure 00000009

Пример. При 10≤γ≤15 имеем ряд скольжений, близких к номинальному (0<S≤0,02) и представляющих практический интерес: S=0,0125; S=0,0114; S=0,0104; S=0,0096; S=0,0089; S=0,0083.Example. At 10≤γ≤15 we have a series of slips close to the nominal (0 <S≤0.02) and of practical interest: S = 0.0125; S = 0,0114; S = 0.0104; S = 0.0096; S = 0.0089; S = 0.0083.

Таким образом, выполняются оба условия (2) и (8) эксплуатации в синхронном режиме частотно-регулируемых асинхронных двигателей с фазным ротором.Thus, both conditions (2) and (8) of operation in the synchronous mode of variable frequency asynchronous motors with a phase-rotor are satisfied.

Процесс синхронизации с сетью может быть сформулирован с учетом (2), (8), (9) в виде следующего алгоритма (последовательности операций):The process of synchronization with the network can be formulated taking into account (2), (8), (9) in the form of the following algorithm (sequence of operations):

- в номинальном асинхронном режиме скольжение S изменяется на несколько процентов в сторону увеличения (или уменьшения) согласно (9) путем изменения частоты преобразователя в цепи ротора;- in the nominal asynchronous mode, the slip S is changed by several percent upwards (or downwards) according to (9) by changing the frequency of the converter in the rotor circuit;

- при достижении скольжения S согласно (9) в момент прохождения тока фазы А через нуль согласно (8) обе фазы обмотки ротора включаются на постоянное напряжение согласно (2).- when slip reaches S according to (9) at the moment of passing the phase A current through zero according to (8), both phases of the rotor winding are turned on for a constant voltage according to (2).

Заявленный способ обеспечивает повышение коэффициента мощности частотно-регулируемого асинхронного двигателя с фазным ротором, отсутствие реактивных токов в обмотках ротора и статора и, следовательно, повышение КПД двигателя.The claimed method provides an increase in the power factor of the frequency-controlled asynchronous motor with a phase-rotor, the absence of reactive currents in the rotor and stator windings and, consequently, an increase in the efficiency of the engine.

ЛитератураLiterature

1. Walker Miles. The Control of the Speed and P.F. of Induction Motors. London: Pittman. 1924.1. Walker Miles. The Control of the Speed and P.F. of Induction Motors. London: Pittman. 1924.

2. Дрейфус Л. Коллекторные каскады. М.: - ОНТИ, 1934.2. Dreyfus L. Collector cascades. M .: - ONTI, 1934.

3. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники (в трех томах), М. - С. - Петербург: Издательство Питер, 2004.3. Demirchyan K.S., Neuman L.R., Korovkin N.V., Chechurin V.L. Theoretical Foundations of Electrical Engineering (in three volumes), M. - S. - Petersburg: Peter Publishing House, 2004.

4. Boguslawsky I.; Korovkin N.; Hayakawa M. Large A.C. Machines. Theory and Investigation Methods of Currents and Losses in Stator and Rotor Meshes incl. Operation with Nonlinear Loads: Springer. 2016. - 549 p.4. Boguslawsky I .; Korovkin N .; Hayakawa M. Large A.C. Machines. Theory and Investigation Methods of Stats and Rotor Meshes incl. Operation with Nonlinear Loads: Springer. 2016. - 549 p.

5. Под ред. Копылова И.П. Проектирование электрических машин. М.: Энергия. 1980.5. Ed. Kopylova I.P. Design of electric cars. M .: Energy. 1980

6. Слежановский О.В., Дацковский Л.Х., Кузнецов И.С.и др. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями. М., Энергоатомиздат, 19836. Slezhanovsky OV, Datskovsky L.Kh., Kuznetsov I.S. and others. Systems of the subordinate regulation of AC electric drives with valve converters. M., Energoatomizdat, 1983

7. Онищенко Г.Б., Хватов СВ. Электроприводы по системам вентильного каскада и двигателя двойного питания. Энциклопедия машиностроения. Том IV-2. Электропривод. Гидро и виброприборы. Кн.1. Электропривод., М., Машиностроение, 2012.7. Onishchenko, G. B., Khvatov, SV. Electric drives on systems of the valve cascade and dual-feed motor. Encyclopedia of mechanical engineering. Volume IV-2. Electric drive Hydro and vibrating instruments. Kn.1. Electric drive., M., Mashinostroenie, 2012.

Claims (3)

1. Способ эксплуатации в синхронном режиме частотно-регулируемого асинхронного двигателя с фазным ротором, отличающийся тем, что при скольжении, близком к номинальному, в момент прохождения тока статора одной из фаз через нуль его система управления и регулирования включает обе фазы двухфазной обмотки ротора на напряжение источника постоянного тока.1. A method of operation in a synchronous mode of a frequency-controlled asynchronous motor with a phase rotor, characterized in that when sliding, close to nominal, when the stator current passes through one of the phases through zero, its control and regulation system includes both phases of the two-phase rotor winding for voltage DC source. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что момент времени при прохождении тока одной из фаз через нуль определяется скольжением S, близким к номинальному и равным S=1/(8⋅γ) (при γ=1; 2; 3;….), а частота напряжения ωр обмотки ротора для обеих фаз определяется при этом скольжении углом αpp⋅t=π⋅k/4 (при k=1; 5; 9; …).2. The method according to claim 1, characterized in that the point in time during the passage of a current of one of the phases through zero is determined by the slip S, close to the nominal and equal to S = 1 / (8⋅γ) (with γ = 1; 2; 3; ….), And the frequency of the voltage ω p of the rotor winding for both phases is determined by this slip angle α p = ω p ⋅ t = π⋅k / 4 (with k = 1; 5; 9; ...). 3. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что значения токов в фазах обмотки ротора в синхронном режиме устанавливают равными действующему значению токов в этих обмотках в асинхронном режиме.3. The method according to any one of paragraphs. 1, 2, characterized in that the values of currents in the phases of the rotor winding in synchronous mode is set equal to the current value of the currents in these windings in asynchronous mode.
RU2018136265A 2018-10-15 2018-10-15 Method for operation in synchronous mode of frequency-controlled asynchronous motors with phase rotor RU2694892C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018136265A RU2694892C1 (en) 2018-10-15 2018-10-15 Method for operation in synchronous mode of frequency-controlled asynchronous motors with phase rotor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018136265A RU2694892C1 (en) 2018-10-15 2018-10-15 Method for operation in synchronous mode of frequency-controlled asynchronous motors with phase rotor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2694892C1 true RU2694892C1 (en) 2019-07-18

Family

ID=67309399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018136265A RU2694892C1 (en) 2018-10-15 2018-10-15 Method for operation in synchronous mode of frequency-controlled asynchronous motors with phase rotor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2694892C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63148884A (en) * 1986-12-12 1988-06-21 Toshiba Corp Scherbius device
RU2056699C1 (en) * 1991-01-09 1996-03-20 Санкт-Петербургский институт инженеров железнодорожного транспорта им.акад.В.Н.Образцова Control gear for three-phase slip-ring motor
US6448735B1 (en) * 2001-04-26 2002-09-10 Abb Automation Inc. Controller for a wound rotor slip ring induction machine
RU2342766C1 (en) * 2007-10-29 2008-12-27 Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ГОУ ВПО ЛГТУ) Synchronous induction motor
EP3211788A1 (en) * 2016-02-23 2017-08-30 NRG Tech Ltd. Doubly fed induction motor
WO2018002077A1 (en) * 2016-07-01 2018-01-04 Abb Technology Oy Starting an induction machine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63148884A (en) * 1986-12-12 1988-06-21 Toshiba Corp Scherbius device
RU2056699C1 (en) * 1991-01-09 1996-03-20 Санкт-Петербургский институт инженеров железнодорожного транспорта им.акад.В.Н.Образцова Control gear for three-phase slip-ring motor
US6448735B1 (en) * 2001-04-26 2002-09-10 Abb Automation Inc. Controller for a wound rotor slip ring induction machine
RU2342766C1 (en) * 2007-10-29 2008-12-27 Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ГОУ ВПО ЛГТУ) Synchronous induction motor
EP3211788A1 (en) * 2016-02-23 2017-08-30 NRG Tech Ltd. Doubly fed induction motor
WO2018002077A1 (en) * 2016-07-01 2018-01-04 Abb Technology Oy Starting an induction machine

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 63148884 A, (21.06.1988. *
W0 2018002077 A, 04.01.2018. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1114358A3 (en) A.c. electric drive
CN107026593B (en) Asynchronous machine becomes excitation vector control method
CN104038115B (en) Sine-wave current driving system of single-winding brushless direct current motor and control method thereof
RU2694892C1 (en) Method for operation in synchronous mode of frequency-controlled asynchronous motors with phase rotor
CN105207566A (en) Asynchronous oscillation suppression method of separately controlled doubly fed electric machine and doubly fed electric machine system of asynchronous oscillation suppression method
RU2320073C1 (en) Device for controlling a double-way feed motor
CN109600088B (en) Harmonic current injection device and method of three-phase inverter
RU2683586C1 (en) Control method of synchronous electric motor on permanent magnets
RU2008131357A (en) AC ELECTRIC DRIVE
US9825568B2 (en) Drive system
Gupta et al. Voltage regulation of dual stator permanent magnet synchronous generator
CN105680660A (en) Hybrid excitation motor device
CN114826073A (en) Current balance control method of dual-redundancy permanent magnet synchronous motor control system
RU2656999C1 (en) Swivel platform multi-motor drive
CN110224653B (en) Novel direct torque control method for three-phase asynchronous motor
Kato et al. Position and velocity sensorless control of synchronous reluctance motor at low speed using disturbance observer for high-frequency extended EMF
RU2724603C1 (en) Synchronous motor control method
CN201479078U (en) Speed control system of alternating current excitation motor
CN106856394B (en) Alternating current variable frequency speed regulation system and method
RU116721U1 (en) AC ELECTRIC DRIVE
RU2709098C1 (en) Device for matched control of electric drives with electronic reduction
RU2278463C1 (en) Electro-movement system
Funk et al. Mathematical model of induction motor with Series-Connected stator and rotor windings
SU750691A1 (en) Electric shaft
RU162660U1 (en) AC ELECTRIC DRIVE