RU2706340C1 - Control method of synchronous motor in oscillation mode - Google Patents
Control method of synchronous motor in oscillation mode Download PDFInfo
- Publication number
- RU2706340C1 RU2706340C1 RU2019101730A RU2019101730A RU2706340C1 RU 2706340 C1 RU2706340 C1 RU 2706340C1 RU 2019101730 A RU2019101730 A RU 2019101730A RU 2019101730 A RU2019101730 A RU 2019101730A RU 2706340 C1 RU2706340 C1 RU 2706340C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- synchronous motor
- frequency
- oscillation
- windings
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/032—Reciprocating, oscillating or vibrating motors
Abstract
Description
Предполагаемое изобретение относится к электромашиностроению, машиностроению, измерительной, испытательной техники, трибологии.The alleged invention relates to electrical engineering, mechanical engineering, measuring, testing equipment, tribology.
Известны способы управления синхронным двигателем в режиме колебаний, при которых в одну из обмоток подается регулируемый по частоте и амплитуде переменный ток, а во вторую - регулируемый постоянный. Управление параметрами колебаний осуществляется амплитудой и частотой переменного тока, а также величиной постоянного тока. (Копейкин А.И., Малафеев С.И., Лыков А.Ю. Синхронный колебательный электропривод. Проблемы конверсии, разработка и испытания приборных устройств. Материалы Междунар. науч.-техн. конф . - М.: Информ. техника, 1993. - с. 117-120 / Копейкин А.И., Малафеев С.И. Способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний. - Патент РФ №2025890. - Опубл. в БИ, 1994, №24)Known methods for controlling a synchronous motor in oscillation mode, in which an alternating current, adjustable in frequency and amplitude, is supplied to one of the windings, and an adjustable direct current to the second. The oscillation parameters are controlled by the amplitude and frequency of the alternating current, as well as the magnitude of the direct current. (Kopeikin A.I., Malafeev S.I., Lykov A.Yu. Synchronous oscillatory electric drive. Conversion problems, development and testing of instrumentation devices. Materials of the International scientific and technical conference. - M.: Inform. Technique, 1993 - pp. 117-120 / Kopeikin A.I., Malafeev S.I. Method for controlling a synchronous motor in oscillation mode - RF Patent No. 2025890. - Publ. in BI, 1994, No. 24)
Известные способы позволяют управлять параметрами механических колебаний, но не указывают, как можно увеличить диапазон частот и использование установленной мощности выбранного исполнительного синхронного двигателя.Known methods allow you to control the parameters of mechanical vibrations, but do not indicate how you can increase the frequency range and the use of installed power of the selected Executive synchronous motor.
Следовательно, недостатками известных способов являются ограниченные функциональные возможности и снижение использования установленной мощности выбранного исполнительного синхронного двигателя.Therefore, the disadvantages of the known methods are limited functionality and reduced use of the installed power of the selected Executive synchronous motor.
Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому по достигаемому результату является способ управления, при котором в электрической машине переменного тока с трехфазной обмоткой на статоре регулируемый источник постоянного тока подключен к одной из обмоток статора, выход последовательно соединенных фазосдвигающего звена и усилителя подключен к другой обмотке статора, а ротор электрической машины выполнен активным. (Копейкин А.И., Малафеев С.И. Электропривод колебательного движения. Патент РФ №2050687. - Опубл. в БИ, 1995, №35).Of the known technical solutions, the closest to the proposed achieved result is a control method in which in an electric AC machine with a three-phase winding on the stator an adjustable DC source is connected to one of the stator windings, the output of the phase-shifting link and the amplifier connected in series is connected to another stator winding and the rotor of the electric machine is made active. (Kopeikin A.I., Malafeev S.I. Electric drive of oscillatory motion. RF patent №2050687. - Publ. In BI, 1995, No. 35).
При реализации известного способа увеличивается КПД электропривода, надежность за счет работы в резонансной области.When implementing the known method increases the efficiency of the electric drive, reliability due to work in the resonance region.
Вместе с тем при использовании этого известного способа ограничены диапазон частот колебаний и возможность увеличения мощности колебательного движения.However, when using this known method, the range of oscillation frequencies and the possibility of increasing the power of oscillatory motion are limited.
Недостатками известного способа являются ограниченные функциональные возможности и недостаточное использование установленной трехфазной машины по мощности колебательного движения.The disadvantages of this method are the limited functionality and insufficient use of the installed three-phase machine for the power of the oscillatory motion.
Цель предполагаемого изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение мощности колебательного движения синхронного двигателя.The purpose of the proposed invention is the expansion of functionality and increase the power of the oscillatory motion of a synchronous motor.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе управления электрической машиной переменного тока с трехфазной обмоткой статора регулируемый источник постоянного тока подключен к одной из обмоток статора, выход последовательно соединенных фазосдвигающего звена и усилителя подключен к другой обмотке статора, при этом вход фазосдвигающего звена соединен с третьей обмоткой статора, а ротор электрической машины выполнен активным, а в предполагаемом изобретении регулируемый источник постоянного тока подключают на две последовательно соединенные обмотки статора и амперметр, третью обмотку статора подключают на выход регулируемого источника переменного тока, состоящего из маломощного задающего устройства (низкочастотного генератора электрических колебаний) и усилителя мощности, изменяют величину постоянного тока или частоту колебаний задающего устройства до значений, при которых будет минимум тока в третьей обмотке статора.This goal is achieved by the fact that in the known method of controlling an electric AC machine with a three-phase stator winding, an adjustable DC source is connected to one of the stator windings, the output of the phase-shifting link and amplifier connected in series is connected to the other stator winding, while the input of the phase-shifting link is connected to the third the stator winding, and the rotor of the electric machine is made active, and in the proposed invention, an adjustable constant current source is connected to the two last The stator windings and the ammeter are connected together, the third stator winding is connected to the output of an adjustable alternating current source, consisting of a low-power driver (low-frequency generator of electric oscillations) and a power amplifier, the value of the direct current or oscillation frequency of the driver is changed to values at which there will be a minimum of current in the third stator winding.
По сравнению с наиболее близким аналогичным техническим решением предполагаемый способ включает следующие новые операции:Compared with the closest similar technical solution, the proposed method includes the following new operations:
- соединяют последовательно две обмотки статора и подключают их на выход регулируемого источника постоянного тока;- connect two stator windings in series and connect them to the output of an adjustable constant current source;
- выполняют источник регулируемого переменного тока в виде двух блоков: маломощного низкочастотного задающего генератора электрических колебаний и усилителя мощности;- perform a source of controlled alternating current in the form of two blocks: a low-power low-frequency master oscillator of electrical oscillations and a power amplifier;
- ведут постоянный контроль величины переменного тока измерительным устройством;- conduct constant monitoring of the magnitude of the alternating current measuring device;
- поддерживают значение переменного тока в третьей обмотке на экстремальном (минимальном) уровне;- maintain the value of alternating current in the third winding at an extreme (minimum) level;
- регулируют величину постоянного тока в двух последовательно соединенных обмотках статора до получения минимума переменного тока в третьей обмотке статора;- regulate the value of direct current in two series-connected stator windings to obtain a minimum of alternating current in the third stator winding;
- регулируют частоту на выходе задающего низкочастотного генератора 2 до минимума тока в обмотке 8;- adjust the frequency at the output of the master low-
- осуществляют комбинированное регулирование частоты на выходе ЗУ и величины постоянного тока в обмотках 7 и 9 до наступления минимума переменного тока в обмотке 8.- carry out combined frequency control at the output of the charger and the magnitude of the direct current in the
При реализации предполагаемого способа расширяются регулировочные и функциональные возможности, снижаются трудности технического исполнения, повышаются показатели надежности.When implementing the proposed method, the regulatory and functional capabilities are expanded, the technical performance difficulties are reduced, and reliability indicators are increased.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «положительный эффект».Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of "positive effect".
По каждому отличительному признаку проведен поиск известных технических решений в области электротехники, электромашиностроения, электропривода.For each distinguishing feature, a search is made for well-known technical solutions in the field of electrical engineering, electrical engineering, and electric drives.
Операции:Operations:
- последовательное соединение двух обмоток статора и подключение их к регулируемому источнику постоянного тока;- serial connection of two stator windings and connecting them to an adjustable constant current source;
- контроль величины постоянного тока в последовательно соединенных обмотках;- control of the DC value in series-connected windings;
- контроль величины переменного тока в третьей обмотке статора;- control of the magnitude of the alternating current in the third stator winding;
- регулирование постоянного тока в двух последовательно соединенных обмотках до получения минимума тока в третьей обмотке статора;- DC regulation in two series-connected windings to obtain a minimum current in the third stator winding;
- установка максимального значения частоты механических колебаний постоянным током;- setting the maximum value of the frequency of mechanical vibrations by direct current;
- двухканальное управление параметрами задающего устройства 2 (частотой) и величиной постоянного тока в обмотках 7 и 9 для достижения минимума тока в обмотке 8.- two-channel control of the parameters of the driver 2 (frequency) and the magnitude of the direct current in the
В известных способах аналогичного назначения не обнаружены.In the known methods of similar purpose are not found.
Таким образом, указанные признаки обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие требованию «существенные отличия».Thus, these features provide the claimed technical solution according to the requirement of "significant differences".
Предполагаемый способ показан на фиг.1, на которой:The proposed method is shown in figure 1, in which:
1 - регулируемый генератор переменного тока, состоящий из задающего устройства (ЗУ) 2 (маломощный низкочастотный генератор электрических колебаний) и усилителя мощности (УМ) 3; 4 - регулируемый источник постоянного тока вместе с его измерителем (амперметром) 10; 5 - измеритель (амперметр) переменного тока на выходе УМ;. 6 - бесконтактную трехфазную машину (синхронный исполнительный двигатель (СИД) с активным ротором 11 (с постоянными магнитами); 7, 8, 9 - обмотки (фазы) статора СИД.1 - adjustable alternating current generator, consisting of a master device (charger) 2 (low-power low-frequency generator of electrical oscillations) and a power amplifier (PA) 3; 4 - an adjustable direct current source together with its meter (ammeter) 10; 5 - meter (ammeter) of alternating current at the output of the PA ;. 6 - a non-contact three-phase machine (synchronous actuator (LED) with an active rotor 11 (with permanent magnets); 7, 8, 9 - windings (phases) of the LED stator.
Обмотки двигателя 7 и 9, соединенные последовательно, подключают к регулируемому источнику постоянного тока 4 через амперметр 10, создавая эффект «электрической» пружины, т.е. двигатель приобретает упругие свойства. Обмотку 8 СИД через амперметр 5 подключают на выход усилителя мощности 3, на вход которого поступают электрические колебания необходимой величины и частоты с задающего устройства (генератора малой мощности).The
Постоянные магниты ротора 11 создают магнитное поле в зазоре синхронного двигателя с рабочим потоком Фо. При подключении обмоток 7 и 9 к регулируемому источнику постоянного тока 4 создается магнитное поле статора. При взаимодействии этих полей ротор установится в нулевое (исходное) положение, соответствующее минимуму электромагнитной энергии.Permanent magnets of the
Подключением обмотки статора 8 на выход усилителя мощности 3 создается управляющий магнитный поток, под действием которого ротор совершает колебания относительно исходной (нулевой) точки. При этом частота колебаний определяется частотой задающего устройства 2. Амплитуда колебаний θm зависит от параметров двигателя, величины переменного тока в обмотке 8 и жесткости «электрической» пружины. Для максимального использования установленной мощности синхронного двигателя при любых изменениях параметра двигателя, внешних воздействий, нагрузки необходима работа в резонансной области, где амплитуда колебаний ротора максимальна, а ток потребления по цепи управляющей обмотки 8 минимален. С целью выявления и контроля этого режима установлен измеритель 5 (амперметр) в цепи обмотки 8, минимум показаний которого достигается частотой электрического сигнала низкочастотного генератора колебаний (НГК), регулировкой жесткости «электрической» пружины величиной постоянного тока в обмотках 7 и 9 двигателя либо комбинированное регулирование по обоим каналам. Требуемые значения частоты ω и амплитуды колебаний задают НГК и по градуировочным зависимостям амплитуды от величины выходного напряжения Uвых. нгк при фиксированных жесткостях, которые предварительно снимаются на конкретной экспериментальной установке.By connecting the stator winding 8 to the output of the
С целью аналитического подтверждения новизны и преимуществ способа перед известными техническими решениями рассмотрим физическую сущность управления механическими колебаниями.In order to analytically confirm the novelty and advantages of the method over the well-known technical solutions, we consider the physical essence of controlling mechanical vibrations.
Известно, что собственная частота ω угловых незатухающих колебаний систем с восстанавливающей силой определяется уравнением (Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний. - М.: Наука, Физматлит, 1980. - с. 26-27)It is known that the natural frequency ω of angular undamped oscillations of systems with restoring force is determined by the equation (Pankov Y. Introduction to the theory of mechanical vibrations. - M .: Nauka, Fizmatlit, 1980. - pp. 26-27)
где С - обобщенный коэффициент жесткости, - момент инерции колеблющейся механической частиwhere C is the generalized stiffness coefficient, - moment of inertia of the oscillating mechanical part
Применительно к используемому в данном способе исполнительному синхронному двигателю (СД) формулу (1) следует интерпретировать какIn relation to the executive synchronous motor (SD) used in this method, formula (1) should be interpreted as
где Сэ - электромагнитная жесткость СД; Мm - максимальный электромагнитный момент двигателя; Кф - коэффициент формы его угловой характеристики.where C e - electromagnetic rigidity of diabetes; M m - maximum electromagnetic torque of the engine; To f - the shape coefficient of its angular characteristics.
Из (2) следует, что диапазон частот, в котором можно применять заявляемый способ, зависит от величины Мm при известных других параметрах (Кф, ), определяемых конструкцией СД. В свою очередь из теории электромеханического преобразования энергии (Ивоботенко Б.А, Рубцов В.П., Садовский Л.А., Цаценкин В.К., Чиликин М.Г. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями, под общ. Ред. М.Г. Чиликина - М., Энергия, 1971. - с. 56-58) известно, чтоFrom (2) it follows that the frequency range in which the inventive method can be applied depends on the value of M m with other known parameters (K f , ) determined by the design of the SD. In turn, from the theory of electromechanical energy conversion (Ivobotenko B.A., Rubtsov V.P., Sadovsky L.A., Tsatsenkin V.K., Chilikin M.G. Discrete electric drive with step motors, under the general ed. M. G. Chilikin - M., Energy, 1971. - S. 56-58) it is known that
где Dp, Lp - диаметр и длина ротора; Вm - максимальная индукция, создаваемая ротором в зазоре; W7,9 - число витков, последовательно соединенных обмоток 7 и 9; I7,9 - постоянный ток в обмотках 7 и 9.where D p , L p is the diameter and length of the rotor; In m is the maximum induction created by the rotor in the gap; W 7.9 - the number of turns in series connected
Следовательно, при допустимом по нагреву токе I7,9 максимальный электромагнитный момент Мm в заявляемом способе будет больше, нежели при питании постоянным током только одной обмотки, т.к. W7,9>W8 (W8 - число витков одной обмотки 8 статора).Therefore, with a permissible heating current I of 7.9, the maximum electromagnetic moment M m in the claimed method will be greater than when supplying with direct current only one winding, because W 7.9 > W 8 (W 8 is the number of turns of one stator winding 8).
Кроме того, обмотки 7 и 9 находятся в одинаковом температурном режиме, обтекаются одним и тем же постоянным током I7,9, т.е. равнозначны по вкладу в общую электромагнитную жесткость и соответственно в диапазон частот угловых колебаний и электромагнитное усилие.In addition, the
Как показано в работе (Копейкин А.А. Исследование, моделирование и идентификация механических подсистем электроприводов: метод незатухающих колебаний. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, Владимир, 2007 - с. 175-178) наибольшее использование по мощности выбранного исполнительного СД достигается в резонансной области ввиду гармонического характера движения и где максимальная динамическая мощность, а также ее среднее значение соответственно равныAs shown in the work (Kopeikin A. A. Research, modeling and identification of mechanical subsystems of electric drives: the method of undamped oscillations. The dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences, Vladimir, 2007 - pp. 175-178) the maximum use of the power of the selected executive LED is achieved in the resonance region due to the harmonic nature of the motion and where the maximum dynamic power and its average value are respectively equal
где W, f соответственно угловая частота и число механических колебаний в одну секунду, связанных известным соотношением W=2 πf; θm - амплитуда колебаний.where W, f, respectively, the angular frequency and the number of mechanical vibrations in one second, related by the known relation W = 2 πf; θ m is the amplitude of the oscillations.
Из (4) следует, что при последовательном соединении обмоток статора 7 и 9 и подключении их на регулируемый источник постоянного тока ввиду возрастания электромагнитного момента Мm и W существенно увеличивается максимальная динамическая и средняя мощности, пропорциональные кубу частоты. А поскольку работа происходит в резонансной области, то достигается и большее использование (больший КПД) установленной мощности выбранного СД. А из-за создания «электрической» пружины двумя обмотками статора 7 и 9 увеличивается диапазон частот, в котором обеспечивается резонанс. Т.е. можно управлять резонансом по цепям постоянного и переменного тока при вариации различных воздействий на колебательную систему. Именно с этих позиций целесообразно использование регулируемого генератора переменного тока в виде двух блоков. В этом случае управление по частоте и амплитуде колебаний ведется маломощным низкочастотным генератором электрических сигналов, не затрагивая силовых цепей усилителя мощности УМ. Такое исполнение повышает надежность генератора переменного тока, упрощает его техническую реализацию из-за открытой архитектуры, т.е. модульности, и вместе с увеличением жесткости «электрической» пружины последовательным соединением обмоток 7 и 9, расширяет функциональные возможности способа. Следовательно, заявляемый способ обеспечивает достижение поставленной цели.From (4) it follows that when the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019101730A RU2706340C1 (en) | 2019-01-22 | 2019-01-22 | Control method of synchronous motor in oscillation mode |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019101730A RU2706340C1 (en) | 2019-01-22 | 2019-01-22 | Control method of synchronous motor in oscillation mode |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2706340C1 true RU2706340C1 (en) | 2019-11-18 |
Family
ID=68579999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019101730A RU2706340C1 (en) | 2019-01-22 | 2019-01-22 | Control method of synchronous motor in oscillation mode |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2706340C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1307530A1 (en) * | 1985-12-27 | 1987-04-30 | Томский политехнический институт им.С.М.Кирова | Oscillatory-motion elecric drive |
RU2050687C1 (en) * | 1992-08-18 | 1995-12-20 | Анатолий Иванович Копейкин | Electric motor drive of oscillatory motion |
JP2000050659A (en) * | 1998-07-30 | 2000-02-18 | Canon Inc | Drive controller for oscillation wave motor, apparatus equipped with oscillation wave motor, and imaging apparatus |
WO2002054573A2 (en) * | 2000-12-28 | 2002-07-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Vibration motor and apparatus using the same |
US9000691B2 (en) * | 2010-05-31 | 2015-04-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of controlling vibration motor |
CN104113267B (en) * | 2013-04-15 | 2017-08-11 | 点晶科技股份有限公司 | Drive circuit for vibrating motor |
-
2019
- 2019-01-22 RU RU2019101730A patent/RU2706340C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1307530A1 (en) * | 1985-12-27 | 1987-04-30 | Томский политехнический институт им.С.М.Кирова | Oscillatory-motion elecric drive |
RU2050687C1 (en) * | 1992-08-18 | 1995-12-20 | Анатолий Иванович Копейкин | Electric motor drive of oscillatory motion |
JP2000050659A (en) * | 1998-07-30 | 2000-02-18 | Canon Inc | Drive controller for oscillation wave motor, apparatus equipped with oscillation wave motor, and imaging apparatus |
WO2002054573A2 (en) * | 2000-12-28 | 2002-07-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Vibration motor and apparatus using the same |
US9000691B2 (en) * | 2010-05-31 | 2015-04-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of controlling vibration motor |
CN104113267B (en) * | 2013-04-15 | 2017-08-11 | 点晶科技股份有限公司 | Drive circuit for vibrating motor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2018121521A (en) | Control device | |
AU2016203729A1 (en) | Rectifier and inverter based torsional mode damping system and method | |
Harrouz et al. | Modelling and simulation of synchronous inductor machines | |
RU2706340C1 (en) | Control method of synchronous motor in oscillation mode | |
CN102835023A (en) | Rectifier based torsional mode damping system and method | |
EP2634912A2 (en) | Method for controlling an inverter | |
RU2320073C1 (en) | Device for controlling a double-way feed motor | |
RU133990U1 (en) | DEVICE FOR CONTROLLING A TWO-PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR IN A PULSE MOTION MODE | |
RU2587545C1 (en) | Control device of two-phase asynchronous motor in oscillating flow mode | |
Darbali-Zamora et al. | Single phase induction motor alternate start-up and speed control method for renewable energy applications | |
Shahaj | Mitigation of vibration in large electrical machines | |
RU145562U1 (en) | DEVICE FOR CONTROLLING A TWO-PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR IN THE INTERMEDIATE MOTION MODE | |
RU2725897C1 (en) | Excitation method of mechanical self-oscillations | |
RU2462810C1 (en) | Control device of two-phase asynchronous motor in oscillating flow mode | |
RU2213409C2 (en) | Method for controlling off-line induction generator | |
RU2025890C1 (en) | Method of control over synchronous motor under oscillation condition | |
Bondar | Research of the magnetoelectric linear oscillatory motor characteristics during operation on elastoviscous loading | |
RU2632817C1 (en) | Method to produce high output voltage | |
RU131254U1 (en) | DEVICE FOR CONTROLLING A TWO-PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR IN INTERMEDIATE MOTION | |
RU2410826C1 (en) | Method to excite and control autoresonance vibrations in electric drive of swinging motion | |
RU2466492C1 (en) | Method of startup and deceleration vector control of asynchronised machine | |
SU1415400A1 (en) | Method of controlling two-phase induction motor in oscillatory mode | |
Bodrov et al. | Sensorless Control of a Linear Generator for Energy Harvesting Applications | |
RU97882U1 (en) | DEVICE FOR CONTROLLING A TWO-PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR IN INTERMEDIATE MOTION | |
SU1307530A1 (en) | Oscillatory-motion elecric drive |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210123 |