RU2719629C1 - Способ стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя - Google Patents

Способ стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя Download PDF

Info

Publication number
RU2719629C1
RU2719629C1 RU2019114944A RU2019114944A RU2719629C1 RU 2719629 C1 RU2719629 C1 RU 2719629C1 RU 2019114944 A RU2019114944 A RU 2019114944A RU 2019114944 A RU2019114944 A RU 2019114944A RU 2719629 C1 RU2719629 C1 RU 2719629C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
motor
voltage
rotation frequency
commutator motor
speed
Prior art date
Application number
RU2019114944A
Other languages
English (en)
Inventor
Виктор Иванович Суздорф
Александр Сергеевич Мешков
Александр Сергеевич Гудим
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный 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 "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет"
Priority to RU2019114944A priority Critical patent/RU2719629C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2719629C1 publication Critical patent/RU2719629C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/26—Automatic controllers electric in which the output signal is a pulse-train
    • G05B11/28—Automatic controllers electric in which the output signal is a pulse-train using pulse-height modulation; using pulse-width modulation
    • 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
    • H02P25/10—Commutator motors, e.g. repulsion motors
    • 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
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements 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
    • H02P27/06—Arrangements 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
    • H02P27/08—Arrangements 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 with pulse width modulation

Abstract

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования числа оборотов электрифицированного инструмента, бытовых и промышленных электроприборов, приборов специального назначения, содержащих электродвигатели. Технический результат заключается в повышении КПД электропривода при сохранении устойчивости. В способе стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя измеряют приращение тока за фиксированный период времени, формируют пропорциональное полученному приращению отрицательное напряжение обратной связи, которое суммируют с задающим напряжением. 3 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам регулирования числа оборотов электродвигателей и может быть использовано для регулирования числа оборотов электрифицированного инструмента, бытовых и промышленных электроприборов, приборов специального назначения, содержащих электродвигатели.
Известны способ и устройство стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя (SU 997216 А1, МПК5 Н02Р 5/12, опубл. 15.02.1983 г.), содержащее электрический двигатель постоянного тока последовательного возбуждения, включенный в диагональ полууправляемого вентильного моста (усилителя мощности) и зашунтированный обратным диодом и разрядным резистором, общая точка которых подключена ко входу промежуточного усилителя, состоящего из операционного усилителя и транзистора. Выход промежуточного усилителя является входом интегратора, состоящего из транзистора и конденсатора, который подключен ко входу коммутирующего устройства, выполняющего функции блока управления усилителем мощности, включающий конденсатор, на котором формируется заданное напряжение, транзистор, напряжение отпирания которого является опорным напряжением.
Недостатком этого способа является то, что однофазный коллекторный электродвигатель в диапазоне рабочих нагрузок работает в режиме прерывистых токов.
Известно устройство, реализующее вышеуказанный способ, стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя (RU 2444838 С1, МПК Н02Р 7/285 (2006.01), Н02Р 7/29 (2006/01), Н02Р 7/292 (2006.01), опубл. 10.03.2012), выбранное в качестве прототипа, содержащее двигатель постоянного тока последовательного возбуждения, питаемый от усилителя мощности и зашунтированный обратным диодом и разрядным резистором, общая точка которых подключена к входу промежуточного усилителя. Выход промежуточного усилителя является входом интегратора, состоящего из транзистора и конденсатора, который подключен ко входу коммутирующего устройства, выполняющего функции блока управления усилителем мощности, включающего конденсатор, на котором формируется заданное напряжение, транзистор, напряжение отпирания которого является опорным напряжением. Усилитель мощности состоит из неуправляемого выпрямителя и широтно-импульсного преобразователя. В цепи обратной связи включен компаратор.
Недостатками способа являются: необходимость наличия фазового пространства для измерения длительности протекания тока под действием ЭДС самоиндукции, что принципиально ограничивает возможность повышения частоты коммутации ШИМ и, соответственно улучшить форму тока и энергетические показатели электропривода; положительная обратная связь позволяет полностью скомпенсировать действие возмущения в системе, однако, может привести к неустойчивости системы, тем более, что параметры электропривода с однофазным коллекторным двигателем последовательного возбуждения (ОКД) зависят от рабочего режима двигателя (тока и скорости).
Способ стабилизации частоты вращения двигателя позволяет улучшить энергетические показатели электропривода за счет увеличения частоты коммутации ШИМ и улучшения формы тока двигателя.
Технический результат предлагаемого решения заключается в повышении КПД электропривода при сохранении устойчивости.
Предложенный способ стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя, также как в прототипе, формирует управление скоростью двигателя постоянного тока последовательного возбуждения, зашунтированный обратным диодом и разрядным резистором, коммутирующее устройство при питании от неуправляемого выпрямителя и широтно-импульсного преобразователя.
Согласно предлагаемому способу неуправляемый выпрямитель соединен с широтно-импульсным преобразователем, к которому подключен однофазный коллекторный двигатель. В цепь питания двигателя включен датчик тока (например, шунт). Датчик тока подключен к входу микропроцессорного узла для формирования управления скважностью ШИМ. Сигнал с датчика тока формируют путем вычисления разности между значениями в момент соответствующий заднему фронту импульса напряжения ШИМ и в момент заданный таймером контроллера (в примере принят 0,00001 с). Полученный сигнал используют, согласно принципу управления по отклонению.
На фиг. 1 показан график изменения тока самоиндукции при изменении частоты вращения электродвигателя.
На фиг. 2 представлена функциональная схема реализации способа стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного двигателя, где 1 - неуправляемый мостовой выпрямитель, 2 - транзистор с широтно-импульсной модуляцией, 3 - однофазный коллекторный двигатель, 4 - датчик тока, 5 - контроллер, 6 - драйвер.
На фиг. 3 представлена схема устройства для стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного двигателя.
Ток, вызванный действием ЭДС самоиндукции, спадает во времени, как это показано в прототипе, в соответствии с выражением TL=kI/ω (TL - электромагнитная постоянная времени). Тогда за время отсчета таймера (см. фиг. 1, где оно для примера принято, как 0,00001 с) он снизится до значений I1, I2, I3 - в зависимости от скорости двигателя. Очевидно (из подобия треугольников), что ΔI/I=Δt/TL, где ΔI=I1-I2. если учесть, что Δt - константа (это уставка таймера), то ΔI=I/kI/ω=к'ω. Таким образом, величина тока от начала действия ЭДС самоиндукции до момента, заданного таймером, изменяется на величину, пропорциональную скорости двигателя. Время измерения определяется таймером, не зависит от режима работы двигателя и позволяет устанавливать оптимальную частоту коммутации ШИМ (так как выбирается много меньше, чем период коммутации), чем обеспечивать максимальное значение КПД электропривода.
Стабилизирующую скорость обратную связь формируют, согласно принципу регулирования по отклонению, следующим образом: по заднему фронту импульса ШИМ запускают таймер с уставкой времени Δt, одновременно считывают с датчика мгновенное значение тока. После отсчета заданного интервала времени Δt считывают значение тока I1 (это значение, как было указано выше, зависит от скорости двигателя), затем вычисляют ΔI=I-I1 и это значение (пропорциональное скорости двигателя) используют с соответствующим коэффициентом пропорциональности в качестве сигнала отрицательной обратной связи.
Таким образом, заявленный технический результат достигнут по той причине, что, согласно предложенному способу, в цепь питания двигателя включают датчик тока (например, шунт). Датчик тока подключают к входу микропроцессорного узла для формирования управления скважностью ШИМ. Сигнал с датчика тока формируют путем вычисления разности между значениями в момент соответствующий заднему фронту импульса напряжения ШИМ и в момент заданный таймером контроллера (в примере принят 0, 00001 с). Полученный сигнал используют, согласно принципу управления по отклонению.

Claims (1)

  1. Способ стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя, при котором формируют напряжение обратной связи, суммируют напряжение обратной связи с заданным напряжением, полученный результат сравнивают с опорным напряжением и в момент равенства суммарного и опорного напряжения подают питание на двигатель, отличающийся тем, что с целью повышения КПД и сохранения устойчивости измеряют приращение тока за фиксированный период времени, формируют пропорциональное полученному приращению отрицательное напряжение обратной связи, которое суммируют с задающим напряжением.
RU2019114944A 2019-05-15 2019-05-15 Способ стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя RU2719629C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019114944A RU2719629C1 (ru) 2019-05-15 2019-05-15 Способ стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019114944A RU2719629C1 (ru) 2019-05-15 2019-05-15 Способ стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2719629C1 true RU2719629C1 (ru) 2020-04-21

Family

ID=70415414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019114944A RU2719629C1 (ru) 2019-05-15 2019-05-15 Способ стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2719629C1 (ru)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1177415A (en) * 1966-02-18 1970-01-14 Janome Sewing Machine Co Ltd Speed Control Circuit for a Single Phase Commutator Electric Motor
SU545056A1 (ru) * 1974-10-07 1977-01-30 Научно-Исследовательский Институт Автоматики И Электромеханики При Томском Институте Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники Устройство дл стабилизации скорости коллекторного двигател
DE2806907A1 (de) * 1977-02-17 1978-08-24 Janome Sewing Machine Co Ltd Drehzahlsteuerschaltung fuer elektrische motore
JPH0740799B2 (ja) * 1984-06-16 1995-05-01 ローベルト・ボツシユ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 交流モータの回転数およびトルク調整装置
US7781994B2 (en) * 2005-12-29 2010-08-24 Robert Bosch Gmbh Method and circuit for regulating the speed of a commutator series-wound motor
RU2444838C1 (ru) * 2010-08-24 2012-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ГОУВПО "КнАГТУ") Устройство для стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя
EP2509212A3 (en) * 2011-04-05 2014-12-17 Makita Corporation Drive device for single-phase series commutator motor
RU2568816C1 (ru) * 2014-09-05 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") Устройство для стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя повышенной надежности

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1177415A (en) * 1966-02-18 1970-01-14 Janome Sewing Machine Co Ltd Speed Control Circuit for a Single Phase Commutator Electric Motor
SU545056A1 (ru) * 1974-10-07 1977-01-30 Научно-Исследовательский Институт Автоматики И Электромеханики При Томском Институте Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники Устройство дл стабилизации скорости коллекторного двигател
DE2806907A1 (de) * 1977-02-17 1978-08-24 Janome Sewing Machine Co Ltd Drehzahlsteuerschaltung fuer elektrische motore
JPH0740799B2 (ja) * 1984-06-16 1995-05-01 ローベルト・ボツシユ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 交流モータの回転数およびトルク調整装置
US7781994B2 (en) * 2005-12-29 2010-08-24 Robert Bosch Gmbh Method and circuit for regulating the speed of a commutator series-wound motor
RU2444838C1 (ru) * 2010-08-24 2012-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ГОУВПО "КнАГТУ") Устройство для стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя
EP2509212A3 (en) * 2011-04-05 2014-12-17 Makita Corporation Drive device for single-phase series commutator motor
RU2568816C1 (ru) * 2014-09-05 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") Устройство для стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя повышенной надежности

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5524925B2 (ja) 電気機械の制御方法
EP0534761B1 (en) Control of switched reluctance machines
JP6089978B2 (ja) スイッチトリラクタンスモータのｐａｍ駆動装置
US8796978B2 (en) Predictive pulse width modulation for an open delta H-bridge driven high efficiency ironless permanent magnet machine
RU2719629C1 (ru) Способ стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя
KR19980033924A (ko) 스윗스드 릴럭턴스 모터의 속도제어장치
RU2396696C2 (ru) Электропривод переменного тока
Lee et al. Current control of a high speed SRM with an advanced 4-level converter
RU2444838C1 (ru) Устройство для стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя
CN109660174B (zh) 控制系统、电驱动系统及控制方法
RU2568816C1 (ru) Устройство для стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя повышенной надежности
Lee et al. Implementation of a novel brushless DC motor controller
CN103618487B (zh) 励磁电压控制的电动势闭环串励电动机调压调速控制方法
RU2487459C1 (ru) Устройство для стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя
RU2399147C1 (ru) Электропривод
KR20210073596A (ko) 무브러시 영구 자석 모터의 제어 방법
RU218518U1 (ru) Устройство стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя
JPH10234195A (ja) 電動機の速度制御方法及び装置
KR100226409B1 (ko) 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 전류 제어 장치
JP2706968B2 (ja) 多相モータの制御回路
Doss et al. A cost effective speed control method for bldc motor drive
Balasubramaniam SRM drive for electric vehicles with solar PV-powered and hysteresis current controller based minimization of torque ripple
SU1656658A1 (ru) Способ торможени асинхронного электродвигател
Sinha et al. Speed Control of DC Motor Using Chopper
RU2491706C1 (ru) Устройство для стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя