RU2702761C2 - Low-vibration frequency-controlled electric drive and method of controlling said electric drive - Google Patents

Low-vibration frequency-controlled electric drive and method of controlling said electric drive Download PDF

Info

Publication number
RU2702761C2
RU2702761C2 RU2017140726A RU2017140726A RU2702761C2 RU 2702761 C2 RU2702761 C2 RU 2702761C2 RU 2017140726 A RU2017140726 A RU 2017140726A RU 2017140726 A RU2017140726 A RU 2017140726A RU 2702761 C2 RU2702761 C2 RU 2702761C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
frequency
windings
phase
phases
Prior art date
Application number
RU2017140726A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017140726A3 (en
RU2017140726A (en
Inventor
Сергей Николаевич Сидоров
Ярослава Константиновна Старостина
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет"
Priority to RU2017140726A priority Critical patent/RU2702761C2/en
Publication of RU2017140726A publication Critical patent/RU2017140726A/en
Publication of RU2017140726A3 publication Critical patent/RU2017140726A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2702761C2 publication Critical patent/RU2702761C2/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/24—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using bucking or boosting transformers as final control devices
    • G05F1/253—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using bucking or boosting transformers as final control devices the transformers including plural windings in series between source and load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/22—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M5/275—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/293—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to conversion equipment, which is used in controlled electric drives, and can be used to simplify power circuits of frequency-controlled AC drives and to minimize the number of power semiconductor switches in their circuits. This device provides frequency control of asynchronous short-circuited electric motor by means of low-voltage voltage and frequency regulator installed in stator windings. Low-frequency variable-frequency electric drive comprises impulse voltage regulator made on the basis of three-phase booster transformer with three primary windings connected by star circuits and one common secondary winding. Regulator performs non-contact pulse-width control of voltage and frequency of stator voltage by means of three transistor keys, which perform functions of zero points in circuits of connection of primary windings of transformers according to the star circuit. Method of controlling a low-frequency variable-frequency electric drive is carried out by varying the frequency of alternating one-on-one connections of stator windings of an asynchronous motor at a period of stator voltage by switching three three-phase windmills of a three-phase booster transformer with an individual power transistor switch.
EFFECT: technical result of this technical solution consists in expansion of functional capabilities due to imparting properties of frequency-controlled electric drive to this device.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике, получающей применение в регулируемых электроприводах, и может быть использовано для упрощения силовых цепей частотно-регулируемых приводов переменного тока и минимизации количества силовых полупроводниковых ключей в их схемах.The invention relates to a conversion technique that is used in variable speed drives, and can be used to simplify power circuits of variable frequency AC drives and minimize the number of power semiconductor switches in their circuits.

В современных условиях развития индивидуального предпринимательства наиболее востребованными становятся малозатратные асинхронные электроприводы с применением минимального количества полупроводниковых ключей. Примером могут служить электроприводы с импульсным регулятором в цепях статорных обмоток асинхронного двигателя, для регулирования которого с помощью высокочастотной, создаваемой широтно-импульсным способом вольтодобавки, требуется минимальное (один-два) количество силововых транзисторных ключей (см., например: 1) Сидоров С.Н., Старостина Я.К. Пускорегулирующие устройства для асинхронного электропривода на диодно-транзисторных модулях. // Известия вузов Электромеханика. 2015, №4 (540), с. 42-50). 2) Патент РФ №2249895. H02J 3/00, H02M 5/00). К числу достоинств данных устройств следует отнести простоту исполнения при сохранении, благодаря высокочастотным переключениям, высокого качества напряжений и токов на сетевом входе и в статорных обмотках асинхронного двигателя. Наиболее близкое по технической сущности решение представлено в изобретении (см. Патент РФ №2294592. H02P 1/16).In modern conditions of development of individual entrepreneurship, low-cost asynchronous electric drives with the use of a minimum number of semiconductor switches are becoming the most popular. An example is electric drives with a pulse regulator in the stator winding circuits of an asynchronous motor, which requires a minimum (one or two) number of power transistor switches (see, for example: 1) Sidorov S. to control it using a high-frequency pulse-width method of voltage addition. N., Starostina Y.K. Control gears for asynchronous electric drive on diode-transistor modules. // University proceedings Electromechanics. 2015, No. 4 (540), p. 42-50). 2) RF patent №2249895. H02J 3/00, H02M 5/00). The advantages of these devices include ease of execution while maintaining, thanks to high-frequency switching, high quality voltages and currents at the mains input and in the stator windings of an induction motor. The closest in technical essence solution is presented in the invention (see RF Patent No. 2294592. H02P 1/16).

Общие признаки прототипа и предлагаемого технического решения заключаются в наличии в статорных обмотках асинхронного двигателя регулятора импульсного напряжения, выполненного на основе трехфазного вольтодобавочного трансформатора с двумя соединенными по схемам звезды первичными обмотками и одной общей вторичной обмоткой, включенной последовательно с трехфазным сетевым источником питающих напряжений, имеющих чередование фаз А-С-В, и статорными обмотками асинхронного двигателя, причем обе первичные обмотки своими первыми выводами подключены к фазам сетевого источника таким образом, что первая из них оказывается присоединенной встречно, а вторая - согласно с сетевыми напряжениями, способствуя созданию в общей вторичной обмотке трансформатора с помощью первой обмотки встречного напряжения вольтодобавки с чередованием фаз А-С-В и с помощью второй обмотки -согласного напряжения вольтодобавки с чередованием фаз В-А-С, при этом нулевая точка звезды каждой из указанных первичных обмоток образована присоединением вторых выводов этих обмоток к зажимам переменного тока одинаково выполненных первого и второго трехфазных выпрямителей на диодах, между зажимами постоянного тока каждого из которых в проводящем направлении включен, соответственно, первый и второй силовые транзисторные ключи, каждый с параллельно присоединенной с помощью разделительного диода ЯС-цепью для защиты ключа от коммутационных перенапряжений.Common features of the prototype and the proposed technical solution are the presence in the stator windings of an asynchronous motor of a pulse voltage regulator made on the basis of a three-phase boost transformer with two primary windings connected according to star circuits and one common secondary winding connected in series with a three-phase network source of supply voltages having alternation phases A-C-B, and stator windings of an induction motor, both primary windings with their first conclusions are connected to the phases of the mains source in such a way that the first one is connected in the opposite direction, and the second one in accordance with the mains voltage, contributing to the creation of a counter voltage in the common secondary winding of the transformer using the first winding of the counter voltage with alternating phases A-C-B and using the second the windings of the consonant voltage of the voltage supplement with alternating phases B-A-C, while the zero point of the star of each of these primary windings is formed by attaching the second terminals of these windings to the AC terminals the first and second three-phase rectifiers on the diodes are equally made, between the DC clamps of each of which, in the conductive direction, the first and second power transistor switches are connected, each with a YA circuit connected in parallel with a diode to protect the key from switching overvoltages.

Общие признаки предлагаемого способа управления и названного прототипа состоят в изменении частоты трех следующих друг за другом на периоде статорного напряжения подключений обмоток асинхронного двигателя к сетевому источнику с помощью последовательно соединенной вторичной обмотки трехфазного вольтодобавочного трансформатора с единичным коэффициентом трансформации, при этом подключения каждой из трех первичных обмоток вольтодобавочного трансформатора к фазам сетевого источника осуществляют с помощью индивидуального силового транзисторного ключа.Common features of the proposed control method and the said prototype consist in changing the frequency of three consecutive connections of the windings of an induction motor to a network source using a series-connected secondary winding of a three-phase boost transformer with a single transformation ratio, while connecting each of the three primary windings booster transformer to the phases of the network source is carried out using an individual power ranzistornogo key.

Недостаток данного решения состоит в ограниченных функциональных свойствах импульсного регулятора, не позволяющих использовать данное устройство для одновременного регулирования напряжения и частоты в составе частотно-регулируемых электроприводов переменного тока. В этой связи технический результат данного технического решения состоит в расширении функциональных возможностей за счет придания этому устройству свойств частотно-регулируемого электропривода.The disadvantage of this solution is the limited functional properties of the pulse regulator, which do not allow the use of this device for the simultaneous regulation of voltage and frequency as part of variable-frequency AC electric drives. In this regard, the technical result of this technical solution is to expand the functionality by giving this device the properties of a frequency-controlled electric drive.

Для достижения указанного технического результата в состав вольтодобавочного трансформатора вводится третья, соединенная по схеме звезды первичная обмотка, первыми выводами присоединенная к фазам сетевого источника питания для создания в общей вторичной обмотке указанного трансформатора согласного напряжения вольтодобавки с чередованием фаз С-В-А при этом нулевая точка звезды в схеме соединений третьей первичной обмотки выполняется аналогичным образом, предусматривающим присоединение вторых выводов этой обмотки к зажимам переменного тока третьего трехфазного выпрямителя на диодах, между зажимами постоянного тока которого в проводящем направлении включен третий силовой транзисторный ключ с параллельно присоединенной с помощью разделительного диода RC-цепью защиты от коммутационных перенапряжений.To achieve the specified technical result, a third primary winding connected according to the star circuit is introduced into the booster transformer, connected by the first terminals to the phases of the mains power supply to create a consonant voltage boost in the common secondary winding of the specified transformer with phase rotation С-В-А and zero point stars in the connection diagram of the third primary winding is performed in a similar manner, providing for the connection of the second terminals of this winding to the clamp terminals Nogo-phase current of the third rectifier diode, across the DC terminals of which is included in the conductive direction a third power transistor switch connected in parallel with a diode by the separating RC-circuit protection switching overvoltage.

Для достижения указанного результата способ управления заявленным устройством предлагается изменить таким образом, что бы каждое высокочастотное переключение первичных обмоток вольтодобавочного трансформатора на периоде сопровождалось изменением чередования фаз напряжений питающего источника, при этом для получения чередования фаз источника А-С-В все указанные транзисторные ключи при первом переключении на периоде выключают; при втором подключении для создания питающего напряжения с чередованием фаз В-А-С включают транзисторные ключи в цепях питания первой и второй из указанных первичных обмоток вольтодобавочного трансформатора, а при третьем подключении для создания напряжения питания с чередованием фаз С-В-А включают транзисторные ключи в цепях первой и третьей из числа указанных первичных обмоток вольтодобавочного трансформатора, причем для создания нулевых пауз в результирующем напряжении статора включают силовой транзистор в цепи первой и выключают силовые транзисторы в цепях второй и третьей из числа указанных первичных обмоток вольтодобавочного трансформатора.To achieve this result, it is proposed to change the control method of the claimed device so that each high-frequency switching of the primary windings of the boost transformer for the period is accompanied by a change in the phase rotation of the voltage of the supply source, while to obtain the phase rotation of the source A-C-B, all these transistor switches at the first switching on the period off; at the second connection, to create a supply voltage with alternating phases, B-A-C include transistor switches in the power circuits of the first and second of these primary windings of a boost transformer, and at the third connection, to create a supply voltage with phase rotation C-B-A, turn on transistor switches in the circuits of the first and third of the indicated primary windings of the boost transformer, and to create zero pauses in the resulting stator voltage, turn on the power transistor in the first circuit and turn it off power transistors in the circuits of the second and third of said boost transformer primary windings.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого частотно-регулируемого электропривода, а на фиг. 2 - диаграммы напряжений U a , Ub, Uc и токов i a ,ib,ic на выходе импульсного регулятора, поясняющие его работу на активно-индуктивную нагрузку при максимальном напряжении; на фиг. 3 - приведены аналогичные диаграммы, поясняющие работу при уменьшенном выходном напряжении. На фиг. 4 представлены результаты испытаний предлагаемого электропривода методом компьютерного моделирования в программе MatLab/Simulink.In FIG. 1 shows a diagram of the proposed variable frequency drive, and in FIG. 2 is a diagram of voltages U a , U b , U c and currents i a , i b , i c at the output of a pulse regulator, explaining its operation on an active-inductive load at maximum voltage; in FIG. 3 - similar diagrams are shown explaining operation at a reduced output voltage. In FIG. 4 presents the test results of the proposed drive by computer simulation in the program MatLab / Simulink.

Схема на фиг. 1 содержит асинхронный короткозамкнутый двигатель 1(AD), статорные обмотки которого а,b,с присоединены к сетевому источнику трехфазного напряжения питания (UA,UC,UB) посредством последовательно встречно включенных вторичных обмоток трехфазного вольтодобавочного трансформатора 2(ВДТ). Данный трансформатор содержит три трехфазных первичных обмотки, каждая из которых соединена по схеме звезды. Своими первыми выводами эти обмотки присоединены к фазам сетевого источника таким образом, что бы первая из них была подключена встречно, а вторая и третья - согласно с фазными напряжениями сетевого источника для создания в общей вторичной обмотке указанного трансформатора с помощью первой обмотки встречного напряжения вольтодобавки -ΔU a ,-ΔUc,-ΔUb с чередованием фаз А-С-В, с помощью второй обмотки - согласного напряжения вольтодобавки +ΔUb,+ΔU a ,+ΔUc с чередованием фаз В-А-С и с помощью третьей обмотки - согласного напряжения вольтодобавки +ΔUc,+ΔUb,+ΔU a с чередованием фаз С-В-А. При этом нулевая точка звезды каждой из первичных обмоток образована присоединением вторых выводов этих обмоток к зажимам переменного тока одинаково выполненных трехфазных диодных мостов 3(VD1), 4(VD2), 5(VD3) с подключенными на их выходах силовыми транзисторными ключами VT1,VT2,VT3 и защитными цепями R1-C1; R2-C2; R3-C3. Управление транзисторными ключами осуществляется с помощью устройства широтно-импульсного регулирования 6 (ШИР), состоящего из блоков ШИР1, ШИР2, ШИР3. Полагается, что выработка управляющих импульсов на выходах ШИР1,…3 происходит в моменты равенства опорного Хоп и управляющих Xyn1, Xyn2, Xyn3 сигналов.The circuit of FIG. 1 contains an asynchronous squirrel-cage motor 1 (AD), the stator windings of which a , b, c are connected to a network source of a three-phase supply voltage (U A , U C , U B ) by means of series-opposed secondary windings of a three-phase boost transformer 2 (VDC). This transformer contains three three-phase primary windings, each of which is connected according to the star circuit. By their first conclusions, these windings are connected to the phases of the mains source in such a way that the first one is connected in the opposite direction, and the second and third according to the phase voltages of the mains source to create the specified transformer in the secondary secondary winding with the help of the first winding of the counter voltage -ΔU a , -ΔU c , -ΔU b with phase rotation А-С-В, with the help of the second winding - consonant voltage boost voltage + ΔU b , + ΔU a , + ΔU c with alternating phases В-А-С and with the help of the third winding - consonant voltage boost + ΔU c , + ΔU b , + ΔU a with alternating phases C-B-A. In this case, the star’s zero point of each of the primary windings is formed by attaching the second terminals of these windings to the AC terminals of equally made three-phase diode bridges 3 (VD1), 4 (VD2), 5 (VD3) with power transistor switches VT1, VT2 connected at their outputs, VT3 and protective circuits R1-C1; R2-C2; R3-C3. The transistor switches are controlled using a pulse-width regulation device 6 (WID), consisting of units WID1, WID2, WIDES3. It is believed that the generation of control pulses at the outputs of SHIR1, ... 3 occurs at the moments of equality of the reference Hop and control Xyn1, Xyn2, Xyn3 signals.

Представленные на фиг. 2 диаграммы поясняют работу асинхронного двигателя (AD) на одной из частот (200 Гц) выходного напряжения регулятора максимального уровня. Основу регулятора составляет трехфазный вольтодобавочный трансформатор (ВДТ), вторичные обмотки которого включены последовательно с обмотками статора AD. С первичной стороны ВДТ имеется три трехфазных первичных обмотки, параллельное подключение которых к сетевому источнику питания происходит с помощью индивидуальных транзисторных ключей VT1,VT2,VT3, каждый из которых выполняет функции нулевой точки в цепях соединения первичных обмоток по схеме звезды. Полагается, что коэффициент трансформации ВДТ равен единице, поэтому встречное подключение первой из указанных обмоток к сети с помощью VT1 при условии выключенного состояния VT2,VT3 приведет к обнулению результирующего напряжения в статорных обмотках двигателя. Согласное подключение второй или третьей первичных обмоток с помощью VT2,VT3 к разным сетевым фазам при включенном VT1 способно привести к формированию результирующего трехфазного напряжения в статорных обмотках асинхронного двигателя с периодом, состоящим из трех тактов в работе транзисторных ключей. Из диаграмм на фиг. 2 видно, что выключенное состояние всех транзисторов на первом такте ведет к исчезновению вольтодобавки в общей вторичной обмотке трансформатора, поэтому напряжения статорных обмоток AD примут значения U a =UA, Ub=UC, Uc=UB. На втором такте включение VT1 и VT2 при выключенном состоянии VT3 приведет к изменению мгновенных напряжений статора U a =UB, Ub=UA, Uc=UC. Период формирования статорных напряжений завершится включением транзисторов VT1 и VT3 при выключенном VT2. Тогда напряжения статорных обмоток примут значения U a =UC, Ub=UB, Uc=UA. В установившемся режиме вращения двигателя с постоянной скоростью n=const указанные переключения транзисторов повторяются, а при изменениях скорости частоту переключений следует изменять. Видно, что указанные переключения способны привести к возникновению в статорных обмотках асинхронного двигателя симметричной системы фазных напряжений и токов, основные гармоники которых i a 1,ib1,ic1 как известно, участвуют в получении вращающегося электромагнитного поля. Известно, что регулирование скорости и электромагнитного момента асинхронных двигателей достигаются согласованным изменением частоты и величины напряжения статорных обмоток.Presented in FIG. 2 diagrams explain the operation of an induction motor (AD) at one of the frequencies (200 Hz) of the output voltage of the maximum level controller. The basis of the controller is a three-phase booster transformer (VDT), the secondary windings of which are connected in series with the stator windings AD. On the primary side of the VCT there are three three-phase primary windings, the parallel connection of which to the mains power supply is carried out using individual transistor switches VT1, VT2, VT3, each of which performs the functions of a zero point in the connection circuits of the primary windings according to the star circuit. It is believed that the transformation coefficient of the VDT is equal to unity, therefore, the oncoming connection of the first of these windings to the network using VT1, provided that VT2, VT3 is off, will result in zeroing the resulting voltage in the stator motor windings. The consonant connection of the second or third primary windings using VT2, VT3 to different network phases when VT1 is turned on can lead to the formation of the resulting three-phase voltage in the stator windings of an induction motor with a period consisting of three cycles in the operation of transistor switches. From the diagrams in FIG. Figure 2 shows that the off state of all transistors at the first cycle leads to the disappearance of the voltage boost in the common secondary winding of the transformer, therefore, the voltage of the stator windings AD will take the values U a = U A , U b = U C , U c = U B. In the second cycle, the inclusion of VT1 and VT2 with the VT3 off state will lead to a change in the instantaneous stator voltages U a = U B , U b = U A , U c = U C. The period of formation of stator voltages will end with the inclusion of transistors VT1 and VT3 with VT2 turned off. Then the voltage of the stator windings will take the values U a = U C , U b = U B , U c = U A. In the steady state mode of rotation of the engine with a constant speed n = const, the indicated transistor switching is repeated, and when the speed changes, the switching frequency should be changed. It is seen that these switches can lead to the appearance in the stator windings of an induction motor of a symmetric system of phase voltages and currents, the main harmonics of which i a 1 , i b1 , i c1 are known to participate in obtaining a rotating electromagnetic field. It is known that regulation of the speed and electromagnetic moment of induction motors is achieved by a coordinated change in the frequency and voltage of the stator windings.

Представленные на фиг. 3 диаграммы дополняют картину частотного регулирования маловентильного асинхронного привода процессами изменения не только частоты, но величины выходного напряжения импульсного регулятора. Наиболее целесообразным в указанной схеме оказывается способ широтно-импульсного регулирования (ШИР), реализация которого должна осуществляться с помощью блоков ШИР1,…ШИР3 на высокой несущей частоте изменением длительности нулевых пауз Δt=var в составе выходного напряжения регулятора. Как следует из выше описанного принципа работы регулятора, получение паузы в фазных напряжениях статора U a =Ub=Uc=0 обеспечивается без прерывания токов включением транзистора VT1 с одновременным выключением транзисторов VT2 и VT3.Presented in FIG. 3 diagrams supplement the picture of frequency regulation of a low-fan asynchronous drive by processes of changing not only the frequency, but the magnitude of the output voltage of the pulse regulator. The most appropriate in this scheme is the method of pulse-width regulation (WID), the implementation of which should be carried out using blocks WID1, WID3 at a high carrier frequency by changing the duration of zero pauses Δt = var in the output voltage of the controller. As follows from the above described principle of operation of the controller, a pause in the stator phase voltages U a = U b = U c = 0 is obtained without interrupting the currents by turning on the transistor VT1 while turning off the transistors VT2 and VT3.

Проверка работоспособности маловентильного частотно-регулируемого электропривода проведена путем компьютерного моделирования данного устройства в программе MatLab/Simulink. Представленные на фиг. 4 результаты моделирования отражают традиционный характер изменения напряжений и токов статорных обмоток, а так же скорости вала n(t) и электромагнитного момента M(t) в процессе пуска асинхронного двигателя, подтверждая эффективность предлагаемого технического решения.The performance check of a low-fan variable frequency drive was carried out by computer simulation of this device in the MatLab / Simulink program. Presented in FIG. 4, the simulation results reflect the traditional nature of changes in the voltages and currents of the stator windings, as well as the shaft speed n (t) and electromagnetic moment M (t) during the start-up of an induction motor, confirming the effectiveness of the proposed technical solution.

Claims (2)

1. Маловентильный частотно-регулируемый электропривод, содержащий регулятор импульсного напряжения, выполненный на основе трехфазного вольтодобавочного трансформатора с двумя соединенными по схемам звезды первичными обмотками и одной общей вторичной обмоткой, включенной последовательно с трехфазным сетевым источником питающих напряжений, имеющих чередование фаз А-С-В, и статорными обмотками асинхронного двигателя, причем обе первичные обмотки своими первыми выводами подключены к фазам сетевого источника таким образом, что первая из них оказывается присоединенной встречно, а вторая - согласно с сетевыми напряжениями, способствуя созданию в общей вторичной обмотке трансформатора с помощью первой обмотки встречного напряжения вольтодобавки с чередованием фаз А-С-В и с помощью второй обмотки - согласного напряжения вольтодобавки с чередованием фаз В-А-С, при этом нулевая точка звезды каждой из указанных первичных обмоток образована присоединением вторых выводов этих обмоток к зажимам переменного тока одинаково выполненных первого и второго трехфазных выпрямителей на диодах, между зажимами постоянного тока каждого из которых в проводящем направлении включен, соответственно, первый и второй силовые транзисторные ключи, каждый с параллельно присоединенной с помощью разделительного диода RC-цепью для защиты ключа от коммутационных перенапряжений, отличающийся наличием третьей, соединенной по схеме звезды, первичной обмотки, первыми выводами присоединенной к фазам сетевого источника питания для создания в общей вторичной обмотке вольтодобавочного трансформатора согласного напряжения вольтодобавки с чередованием фаз С-В-А, при этом нулевая точка звезды в схеме соединений третьей первичной обмотки выполнена аналогичным образом присоединением вторых выводов этой обмотки к зажимам переменного тока третьего трехфазного выпрямителя на диодах, между зажимами постоянного тока которого в проводящем направлении включен третий силовой транзисторный ключ с параллельно присоединенной с помощью разделительного диода RC-цепью для защиты этого ключа от коммутационных перенапряжений.1. Low-fan frequency-controlled electric drive containing a pulse voltage regulator, based on a three-phase boost transformer with two primary windings connected according to star circuits and one common secondary winding connected in series with a three-phase network voltage supply source having phase rotation A-C-B , and the stator windings of the induction motor, and both primary windings are connected to the phases of the network source with their first leads in such a way that the first and of them it turns out to be connected counterclockwise, and the second one, in accordance with the mains voltages, contributing to the creation of a counter voltage in the common secondary winding of the transformer with the help of the first winding of the counter voltage of alternating voltage with alternating phases A-C-B and with the second winding of a consonant voltage of alternating voltage with alternating phases of B- A-C, while the star’s zero point of each of these primary windings is formed by attaching the second terminals of these windings to the AC terminals of the same first and second three-phase rectifiers on diodes, between the DC clamps of each of which, in the conductive direction, the first and second power transistor switches are connected, each with an RC circuit connected in parallel with a diode to protect the switch from overvoltage, characterized by the presence of a third star connected , the primary winding, the first conclusions connected to the phases of the mains power supply to create in the General secondary winding of the boost transformer a consonant voltage boost ki with alternating phases C-B-A, while the star’s zero point in the connection diagram of the third primary winding is made in the same way by connecting the second terminals of this winding to the AC terminals of the third three-phase rectifier on the diodes, between the DC terminals of which in the conducting direction the third power a transistor switch with an RC circuit connected in parallel with a diode to protect the switch from overvoltage. 2. Способ управления маловентильным частотно-регулируемым электроприводом путем изменения частоты трех чередующихся друг за другом подключений статорных обмоток асинхронного двигателя на периоде статорного напряжения с помощью последовательно соединенной вторичной обмотки трехфазного вольтодобавочного трансформатора, имеющего единичный коэффициент трансформации, к фазам сетевого источника питания, при этом каждую из указанных первичных обмоток указанного трансформатора поочередно подключают к сетевому источнику с помощью индивидуального силового транзисторного ключа, отличающийся тем, что каждое высокочастотное переключение первичных обмоток вольтодобавочного трансформатора на периоде сопровождается изменением чередования фаз напряжений питающего источника, при этом для получения чередования фаз источника А-С-В все указанные транзисторные ключи при первом переключении на периоде выключают; при втором подключении для создания питающего напряжения с чередованием фаз В-А-С включают транзисторные ключи в цепях питания первой и второй из указанных первичных обмоток вольтодобавочного трансформатора, а при третьем подключении для создания напряжения питания с чередованием фаз С-В-А включают транзисторные ключи в цепях первой и третьей из числа указанных первичных обмоток вольтодобавочного трансформатора, причем для создания нулевых пауз в результирующем напряжении статора включают силовой транзистор в цепи первой и выключают силовые транзисторы в цепях второй и третьей из числа указанных первичных обмоток вольтодобавочного трансформатора.2. A method for controlling a low-fan frequency-controlled electric drive by changing the frequency of three alternating connections of the stator windings of an induction motor over a period of stator voltage using a series-connected secondary winding of a three-phase boost transformer having a single transformation ratio to the phases of the mains power supply, each from the specified primary windings of the specified transformer are alternately connected to a network source using indie idualnogo power transistor switch, characterized in that each high frequency switching boost transformer primary winding in a period accompanied by changes of alternation of the supply source voltage phases, wherein for interleaving the source phases A-C In all these transistor switches the first switch to turn off period; at the second connection, to create a supply voltage with alternating phases, B-A-C include transistor switches in the power circuits of the first and second of these primary windings of a boost transformer, and at the third connection, to create a supply voltage with phase rotation C-B-A, turn on transistor switches in the circuits of the first and third of the indicated primary windings of the boost transformer, and to create zero pauses in the resulting stator voltage, turn on the power transistor in the first circuit and turn it off power transistors in the circuits of the second and third of said boost transformer primary windings.
RU2017140726A 2017-11-22 2017-11-22 Low-vibration frequency-controlled electric drive and method of controlling said electric drive RU2702761C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017140726A RU2702761C2 (en) 2017-11-22 2017-11-22 Low-vibration frequency-controlled electric drive and method of controlling said electric drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017140726A RU2702761C2 (en) 2017-11-22 2017-11-22 Low-vibration frequency-controlled electric drive and method of controlling said electric drive

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017140726A RU2017140726A (en) 2019-05-23
RU2017140726A3 RU2017140726A3 (en) 2019-08-19
RU2702761C2 true RU2702761C2 (en) 2019-10-11

Family

ID=66635988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017140726A RU2702761C2 (en) 2017-11-22 2017-11-22 Low-vibration frequency-controlled electric drive and method of controlling said electric drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2702761C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2249895C2 (en) * 2003-05-20 2005-04-10 Ульяновский государственный технический университет Balanced three-phase voltage regulator
RU2294592C1 (en) * 2005-12-02 2007-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Device for smooth launch of asynchronous engine
US8390238B2 (en) * 2009-11-30 2013-03-05 Abb Research Ltd. Softstarter for controlling an asynchronous three-phase motor
RU2596218C1 (en) * 2015-05-12 2016-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Regulating device for asynchronous motor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2249895C2 (en) * 2003-05-20 2005-04-10 Ульяновский государственный технический университет Balanced three-phase voltage regulator
RU2294592C1 (en) * 2005-12-02 2007-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Device for smooth launch of asynchronous engine
US8390238B2 (en) * 2009-11-30 2013-03-05 Abb Research Ltd. Softstarter for controlling an asynchronous three-phase motor
RU2596218C1 (en) * 2015-05-12 2016-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Regulating device for asynchronous motor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017140726A3 (en) 2019-08-19
RU2017140726A (en) 2019-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Talukder et al. Speed control of induction motor drive using universal controller
Mohamadian et al. Design of an efficient starting circuit for LCI-fed synchronous motor drives
US11201558B2 (en) Operating circuit for coupling a synchronous machine with a voltage network and method for operating it
RU2702761C2 (en) Low-vibration frequency-controlled electric drive and method of controlling said electric drive
US6992907B2 (en) Wave transformation method and device
Brindha et al. Speed control of single and three phase induction motor using full bridge cycloconverter
Abdollahi A novel t-connected autotransformer based 30-pulse acdc converter for power quality improvement
Darbali-Zamora et al. Single phase induction motor alternate start-up and speed control method for renewable energy applications
Amudhavalli et al. Speed control of an induction motor by V/F method using an improved Z source inverter
RU2418356C1 (en) Electric drive with three-phase asynchronous motor
Biabani et al. Performance analysis of step up and step down cyclo converter
Bhardwaj et al. Performance analysis of SPRS-based induction motor drive using multi-level inverter and buck-boost chopper
Thanyaphirak et al. Soft starting control scheme for three-phase induction motor fed by PWM AC chopper
CN106100455B (en) Three-phase AC asynchronous motor starting circuit and its control method
Jyothi et al. Comparison of five leg inverter and five phase full bridge inverter for five phase supply
RU2582654C1 (en) Triphase-triphase frequency converter
Narayanan MATLAB Simulation of Single Phase Mid–Point Step Up and Step Down Cycloconverter
RU2566668C1 (en) Alternating voltage regulator
RU2464695C1 (en) Electric drive with three-phase asynchronous motor
Tanaka et al. Improved performance of independent two induction motor drives fed by a four-leg inverter with vector control method
RU2622898C1 (en) System for generating electric energy of three-phase alternating current
RU2479102C1 (en) Ac voltage controller
RU2337461C1 (en) Device of ac generator frequency and voltage transformation
William Christopher et al. 1-Phase Induction Motor Control Using Modified H-Bridge 11-level Inverter
Lazim et al. Multi-phase current source cycloconverter using discrete amplitude modulation technique

Legal Events

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

Effective date: 20191123