RU2737953C1 - Asynchronous motor starting control device - Google Patents

Asynchronous motor starting control device Download PDF

Info

Publication number
RU2737953C1
RU2737953C1 RU2020125839A RU2020125839A RU2737953C1 RU 2737953 C1 RU2737953 C1 RU 2737953C1 RU 2020125839 A RU2020125839 A RU 2020125839A RU 2020125839 A RU2020125839 A RU 2020125839A RU 2737953 C1 RU2737953 C1 RU 2737953C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
voltage
active power
regulator
output
Prior art date
Application number
RU2020125839A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Иванович Малафеев
Original Assignee
Сергей Иванович Малафеев
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 Сергей Иванович Малафеев filed Critical Сергей Иванович Малафеев
Priority to RU2020125839A priority Critical patent/RU2737953C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2737953C1 publication Critical patent/RU2737953C1/en

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
    • H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/26—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual polyphase induction motor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and is intended for use in industrial drives with squirrel-cage induction motors. Control device is realized using the principle of subordinate adjustment of coordinates. Main feedback is closed by voltage on stator winding of asynchronous motor (12) by means of serially connected voltage sensor (13) and measuring transducer of active value of voltage (14). Setting of voltage on stator winding of asynchronous motor is performed by means of setter (14). Voltage regulator (10) performs the mismatch signal conversion in accordance with the standard regulation law, for example proportional or proportional integral. Output signal of voltage regulator (10) acts at input of current limiting unit (9), which provides limiting the setting signal for current controller (6) corresponding to the current of the power supply allowed during the specified time interval. Subordinate current control loop is arranged with the help of current sensor (7), root-mean-square current converter (8) and current controller (6) implementing the standard control law. Asynchronous motor (12) active power control circuit is arranged by means of active power transducer (4) and active power controller (1) implementing the standard control law. Output signal of active power controller (1) operates at input of pulse-phase control unit (2), which generates pulses for thyristor regulator (5). As a result of three feedbacks, the actual voltage value at the output of thyristor regulator (5) during start-up is always maintained so that the current does not exceed the level set by the current limiting unit (9), and the active power does not exceed the value set by the active power limitation unit (3). Thus, during start-up of the asynchronous motor, active power consumed from the power supply does not exceed the specified value.
EFFECT: technical result consists in improvement of efficiency of power supply source energy source usage.
1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электроприводах промышленного оборудования с асинхронными двигателями, получающими питание от источников ограниченной мощности, например, от автономных энергетических установок.The proposed invention relates to electrical engineering and is intended for use in electric drives of industrial equipment with asynchronous motors, powered by limited power sources, for example, from autonomous power plants.

Известны устройства управления пуском асинхронного двигателя, содержащие подключенный выходом к статорным обмоткам асинхронного двигателя тиристорный регулятор с блоком импульсно-фазового управления, датчики напряжения и тока, включенные на выходе тиристорного регулятора переменного напряжения, и блок задания (Патент РФ №2497267, МПК Н02Р 1/26; Н02Р 1/28, 2013; Патент РФ №2235410, МПК Н02Р 1/26, 2004; Патент РФ №2596165, МПК Н02Р 1/26; Н02Р 3/24, 2016).Known control devices for starting an asynchronous motor containing a thyristor regulator connected to the output of the stator windings of an asynchronous motor with a pulse-phase control unit, voltage and current sensors included at the output of the thyristor AC voltage regulator, and a task unit (RF Patent No. 2497267, IPC Н02Р 1 / 26; Н02Р 1/28, 2013; RF Patent No. 2235410, IPC Н02Р 1/26, 2004; RF Patent No. 2596165, IPC Н02Р 1/26; Н02Р 3/24, 2016).

Известные устройства обеспечивают плавное увеличение напряжения на статорных обмотках асинхронного двигателя с помощью тиристорного регулятора. При этом пуск асинхронного двигателя происходит при уменьшенном по сравнению с прямым пуском токе. Благодаря этому уменьшаются колебания напряжения в питающей сети при пусках двигателей. При пуске асинхронного двигателя потребляемый ток содержит активную и реактивную составляющие, соотношение между которыми, следовательно, и коэффициент мощности изменяются.Known devices provide a smooth increase in voltage across the stator windings of an induction motor using a thyristor controller. In this case, the start of the asynchronous motor occurs at a reduced current compared to direct start. This reduces voltage fluctuations in the supply network during motor starts. When starting an asynchronous motor, the consumed current contains active and reactive components, the ratio between which, therefore, and the power factor change.

Потребляемая активная мощность достигает максимального значения в конце пуска; при достижении скоростью двигателя установившегося значения активная мощность принимает значение, определяемое механической нагрузкой. При пуске асинхронного двигателя в электрической сети с источником ограниченной мощности, например, дизель-генераторной установкой, импульсный характер потребления активной мощности служит причиной снижения эффективности использования энергетического ресурса источника питания.The consumed active power reaches its maximum value at the end of the start; when the motor speed reaches a steady-state value, the active power takes on a value determined by the mechanical load. When starting an induction motor in an electric network with a source of limited power, for example, a diesel generator set, the impulse nature of active power consumption causes a decrease in the efficiency of using the energy resource of the power source.

Таким образом, недостаток известных устройств управления пуском асинхронного двигателя состоит в низкой эффективности использования энергетического ресурса источника питания.Thus, the disadvantage of the known control devices for starting an induction motor is the low efficiency of using the energy resource of the power source.

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство управления пуском асинхронного двигателя, содержащее подключенный выходом к статорным обмоткам асинхронного двигателя тиристорный регулятор с блоком импульсно-фазового управления, датчики напряжения и тока, включенные на выходе тиристорного регулятора, измерительные преобразователи действующих значений напряжения и тока, подключенные к выходам соответственно датчиков напряжения и тока, блок токоограничения и блок задания (Патент РФ №2461951, МПК Н02Р 1/28; Н02Р 1/58; Н02Р 5/46, 2012).Of the known devices, the closest to the proposed technical solution is a control device for starting an asynchronous motor, containing a thyristor regulator connected with an output to the stator windings of an asynchronous motor with a pulse-phase control unit, voltage and current sensors connected at the output of the thyristor regulator, measuring converters of effective voltage values and current connected to the outputs of the voltage and current sensors, respectively, a current limiting unit and a setting unit (RF Patent No. 2461951, IPC Н02Р 1/28; Н02Р 1/58; Н02Р 5/46, 2012).

Известные устройства обеспечивают плавное увеличение напряжения на статорных обмотках асинхронного двигателя с помощью тиристорного регулятора. При этом пуск асинхронного двигателя происходит при уменьшенном по сравнению с прямым пуском токе, потребляемом из сети. Благодаря этому уменьшаются колебания напряжения в питающей сети при пусках двигателей. При пуске асинхронного двигателя потребляемый ток содержит активную и реактивную составляющие, соотношение между которыми, следовательно, и коэффициент мощности изменяются. Потребляемая от источника активная мощность достигает максимального значения в конце пуска. При достижении скоростью двигателя установившегося значения активная мощность принимает значение, определяемое механической нагрузкой. При пуске асинхронного двигателя в электрической сети с источником ограниченной мощности, например, дизель-генераторной установкой, импульсный характер потребления активной мощности служит причиной снижения эффективности использования энергетического ресурса источника питания. Допустимая перегрузка дизельного двигателя по мощности обычно составляет 10% в течение 1 часа (ГОСТ Р 55006-2012. Национальный стандарт Российской Федерации. Стационарные дизельные и газопоршневые электростанции с двигателями внутреннего сгорания). При этом допустимая токовая нагрузка синхронного генератора может составлять до 300% от номинального значения в течение 20 с и 50% в течение 2 мин.Known devices provide a smooth increase in voltage across the stator windings of an induction motor using a thyristor controller. In this case, the start of an asynchronous motor occurs at a reduced current, compared to direct start, consumed from the network. This reduces voltage fluctuations in the supply network during motor starts. When starting an asynchronous motor, the consumed current contains active and reactive components, the ratio between which, therefore, and the power factor change. The active power consumed from the source reaches its maximum value at the end of the start. When the motor speed reaches a steady-state value, the active power takes on a value determined by the mechanical load. When starting an induction motor in an electric network with a source of limited power, for example, a diesel generator set, the impulse nature of active power consumption causes a decrease in the efficiency of using the energy resource of the power source. The permissible overload of a diesel engine in terms of power is usually 10% within 1 hour (GOST R 55006-2012. National standard of the Russian Federation. Stationary diesel and gas piston power plants with internal combustion engines). In this case, the permissible current load of the synchronous generator can be up to 300% of the nominal value for 20 s and 50% for 2 minutes.

Таким образом, недостаток известного устройства управления пуском асинхронного двигателя состоит в низкой эффективности использования энергетического ресурса источника питания.Thus, the disadvantage of the known control device for starting an asynchronous motor is the low efficiency of using the energy resource of the power source.

Цель предлагаемого изобретения - повышение эффективности использования энергетического ресурса источника питания.The purpose of the present invention is to improve the efficiency of using the energy resource of the power source.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство управления пуском асинхронного двигателя, содержащее подключенный выходом к статорным обмоткам асинхронного двигателя тиристорный регулятор с блоком импульсно-фазового управления, датчики напряжения и тока, включенные на выходе тиристорного регулятора переменного напряжения, измерительные преобразователи действующих значений напряжения и тока, подключенные к выходам соответственно датчиков напряжения и тока, блок токоограничения и блок задания, дополнительно введены регулятор напряжения, регулятор тока, регулятор активной мощности, блок ограничения активной мощности и измерительный преобразователь активной мощности, входы которого подключены к выходам соответственно датчиков напряжения и тока, а выход соединен с вычитающим входом регулятора активной мощности, выход которого подключен к входу блока импульсно-фазового управления, а суммирующий вход через блок ограничения активной мощности соединен с выходом регулятора тока, вычитающий вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя действующего значения тока, а суммирующий вход через блок токоограничения соединен с выходом регулятора напряжения, вычитающий вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя действующего значения напряжения, а суммирующий вход соединен с выходом блока задания.This goal is achieved by the fact that in a known control device for starting an asynchronous motor, containing a thyristor regulator connected to the output of the stator windings of an asynchronous motor with a pulse-phase control unit, voltage and current sensors connected at the output of the thyristor AC voltage regulator, measuring converters of effective voltage values and current connected to the outputs of the voltage and current sensors, the current limiting unit and the setting unit, additionally a voltage regulator, a current regulator, an active power regulator, an active power limiting unit and an active power measuring transducer, whose inputs are connected to the outputs of the voltage and current sensors, respectively, and the output is connected to the subtractive input of the active power regulator, the output of which is connected to the input of the pulse-phase control unit, and the summing input through the active power limiting unit is connected to the output of the current regulator, you whose reading input is connected to the output of the measuring transducer of the effective current value, and the summing input through the current limiting unit is connected to the output of the voltage regulator, the subtractive input of which is connected to the output of the measuring transducer of the effective voltage value, and the summing input is connected to the output of the setting unit.

По сравнению с наиболее близким аналогичным техническим решением предлагаемое устройство имеет следующие новые признаки:In comparison with the closest similar technical solution, the proposed device has the following new features:

- регулятор напряжения;- voltage regulator;

- регулятор тока;- current regulator;

- регулятор активной мощности;- active power regulator;

- блок ограничения активной мощности;- active power limiting unit;

- измерительный преобразователь активной мощности,- active power measuring transducer,

при этом входы измерительного преобразователя активной мощности подключены к выходам соответственно датчиков напряжения и тока, а выход соединен с вычитающим входом регулятора активной мощности, выход которого подключен к входу блока импульсно-фазового управления, а суммирующий вход через блок ограничения активной мощности соединен с выходом регулятора тока, вычитающий вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя тока, а суммирующий вход через блок токоограничения соединен с выходом регулятора напряжения, вычитающий вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя напряжения, а суммирующий вход соединен с выходом блока задания.In this case, the inputs of the active power measuring transducer are connected to the outputs of the voltage and current sensors, respectively, and the output is connected to the subtractive input of the active power regulator, the output of which is connected to the input of the pulse-phase control unit, and the summing input through the active power limiting unit is connected to the output of the current regulator , the subtractive input of which is connected to the output of the current measuring transducer, and the summing input through the current limiting unit is connected to the output of the voltage regulator, the subtractive input of which is connected to the output of the voltage measuring transducer, and the summing input is connected to the output of the setting unit.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «новизна».Consequently, the proposed technical solution meets the requirement of "novelty".

По каждому из отличительных признаков проведен поиск известных технических решений в области электротехники, электропривода и автоматики.For each of the distinctive features, a search was made for known technical solutions in the field of electrical engineering, electric drive and automation.

Регулятор напряжения; регулятор тока; регулятор активной мощности; блок ограничения активной мощности; измерительный преобразователь активной мощности, в известных технических решениях аналогичного назначения не обнаружены.Voltage regulator; current regulator; active power regulator; active power limiting unit; active power measuring transducer, in the known technical solutions for a 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 with compliance with the requirement of "significant differences".

При реализации предлагаемого технического решения обеспечивается повышение эффективности использования энергетического ресурса источника питания при пуске асинхронного двигателя. При переходном процессе в результате действия отрицательной обратной связи по активной мощности, последняя не превышает заданного значения, определяемого техническими характеристиками энергетического источника, например, дизельного двигателя. При этом потребляемый полный ток, содержащий активную и реактивную составляющие, ограничен значением, допустимым для электрической сети и электромеханического преобразователя энергии, например, синхронного генератора. В начале пуска генератор работает с перегрузкой по реактивному току при малой потребляемой активной мощности, благодаря чему обеспечивается высокая скорость электромагнитных процессов в асинхронном двигателе. В процессе пуска ограничиваются как полный ток, так и активная мощность, определяющая скорость разгона двигателя.When implementing the proposed technical solution, an increase in the efficiency of using the energy resource of the power source when starting an asynchronous motor is ensured. In the transient process as a result of the negative feedback on the active power, the latter does not exceed the specified value determined by the technical characteristics of the energy source, for example, a diesel engine. In this case, the consumed total current, containing active and reactive components, is limited to the value admissible for the electrical network and an electromechanical energy converter, for example, a synchronous generator. At the beginning of the start-up, the generator operates with reactive current overload at low active power consumption, which ensures a high speed of electromagnetic processes in the asynchronous motor. During starting, both the total current and the active power are limited, which determines the speed of the motor acceleration.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «положительный эффект».Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of "positive effect".

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показана упрощенная схема устройства управления пуском асинхронного двигателя. На фиг. 2 приведена осциллограмма процессов при пуске асинхронного двигателя, иллюстрирующая работу устройства. На фиг. 1 обозначено: 1 - регулятор активной мощности; 2 - блок импульсно-фазового управления; 3 - блок ограничения активной мощности; 4 -измерительный преобразователь активной мощности; 5 - тиристорный регулятор; 6 - регулятор тока; 7 - датчик тока; 8 - измерительный преобразователь действующего значения тока; 9 - блок токоограничения; 10 - регулятор напряжения; 11 - датчик напряжения; 12 - асинхронный двигатель; 13 - измерительный преобразователь действующего значения напряжения; 14 - задатчик.The essence of the invention is illustrated by drawings. FIG. 1 shows a simplified diagram of an induction motor starting control device. FIG. 2 shows an oscillogram of processes when starting an asynchronous motor, illustrating the operation of the device. FIG. 1 marked: 1 - active power regulator; 2 - pulse-phase control unit; 3 - block of active power limitation; 4 - active power measuring transducer; 5 - thyristor regulator; 6 - current regulator; 7 - current sensor; 8 - measuring transducer of effective current value; 9 - current limiting unit; 10 - voltage regulator; 11 - voltage sensor; 12 - asynchronous motor; 13 - measuring transducer of the effective voltage value; 14 - setter.

Устройство управления пуском асинхронного двигателя 12 содержит подключенный выходом к статорным обмоткам асинхронного двигателя 12 тиристорный регулятор 5 с блоком импульсно-фазового управления 2, датчики напряжения 11 и тока 7, включенные на выходе тиристорного регулятора 5, измерительные преобразователи действующих значений напряжения 13 и тока 8, подключенные к выходам соответственно датчиков напряжения 11 и тока 7, блок токоограничения 9 и блок задания 14, регулятор напряжения 10, регулятор тока 6, регулятор активной мощности 1, блок ограничения активной мощности 3 и измерительный преобразователь активной мощности 4, входы которого подключены к выходам соответственно датчиков напряжения 11 и тока 7, а выход соединен с вычитающим входом регулятора активной мощности 1, выход которого подключен к входу блока импульсно-фазового управления 2, а суммирующий вход через блок ограничения активной мощности 3 соединен с выходом регулятора тока 6, вычитающий вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя тока 11, а суммирующий вход через блок токоограничения 9 соединен с выходом регулятора напряжения 10, вычитающий вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя действующего значения напряжения 13, а суммирующий вход соединен с выходом блока задания 14.The control device for starting an asynchronous motor 12 contains a thyristor regulator 5 with a pulse-phase control unit 2 connected by the output to the stator windings of an asynchronous motor 12, voltage sensors 11 and current 7, connected at the output of the thyristor regulator 5, measuring transducers of effective values of voltage 13 and current 8, connected to the outputs of the voltage sensors 11 and current 7, respectively, the current limiting unit 9 and the setting unit 14, the voltage regulator 10, the current regulator 6, the active power regulator 1, the active power limiting unit 3 and the active power measuring transducer 4, the inputs of which are connected to the outputs, respectively voltage sensors 11 and current 7, and the output is connected to the subtractive input of the active power regulator 1, the output of which is connected to the input of the pulse-phase control unit 2, and the summing input through the active power limiting unit 3 is connected to the output of the current regulator 6, the subtractive input of which is connected to the exit and measuring current transducer 11, and the summing input through the current limiting unit 9 is connected to the output of the voltage regulator 10, the subtractive input of which is connected to the output of the measuring transducer of the effective voltage value 13, and the summing input is connected to the output of the task unit 14.

Устройство управления реализовано с использованием принципа подчиненного регулирования координат. Главная обратная связь замкнута по напряжению на статорной обмотке асинхронного двигателя 12 с помощью последовательно соединенных датчика напряжения 11 и измерительного преобразователя действующего значения напряжения 13. Задание напряжения на статорной обмотке асинхронного двигателя осуществляется с помощью задатчика 14. Регулятор напряжения 10 выполняет сравнение сигнала задания угловой скорости и сигнала обратной связи, действующего на выходе измерительного преобразователя действующего значения напряжения 13 и преобразование сигнала рассогласования в соответствии с пропорциональным (или пропорционально-интегральным) законом регулирования.The control device is implemented using the principle of slave coordinate control. The main feedback is closed in voltage on the stator winding of the asynchronous motor 12 using a series-connected voltage sensor 11 and a measuring transducer of the effective voltage value 13. The voltage on the stator winding of the induction motor is set using a setpoint 14. The voltage regulator 10 compares the signal for setting the angular speed and a feedback signal acting at the output of the measuring transducer of the effective voltage value 13 and converting the error signal in accordance with the proportional (or proportional-integral) regulation law.

Подчиненный контур регулирования тока асинхронного двигателя 12 организован с помощью датчика тока 7, преобразователя действующего значения тока 8 и регулятора тока 6, реализующего пропорциональный или пропорционально-интегральный закон регулирования. Выходной сигнал регулятора напряжения 10 поступает на вход блока токоограничения 9, в котором установлено ограничение, соответствующее допустимому в течение установленного интервала времени току источника питания. Сигнал задания для регулятора тока 6 формируется на выходе блока токоограничения 9.The slave current control loop of the asynchronous motor 12 is organized using a current sensor 7, an effective current value converter 8 and a current controller 6, which implements a proportional or proportional-integral control law. The output signal of the voltage regulator 10 is fed to the input of the current limiting unit 9, in which a limitation is set corresponding to the current of the power supply allowed during a set time interval. The reference signal for the current regulator 6 is formed at the output of the current limiting unit 9.

Подчиненный контур регулирования активной мощности асинхронного двигателя 12 организован с помощью измерительного преобразователя активной мощности 4, и регулятора активной мощности 1, реализующего пропорциональный или пропорционально-интегральный закон регулирования. Выходной сигнал регулятора активной мощности 1 действует на входе блока импульсно-фазового управления 2, который формирует импульсы для тиристорного регулятора 5.The slave control loop of the active power of the induction motor 12 is organized using an active power measuring transducer 4, and an active power regulator 1, which implements a proportional or proportional-integral control law. The output signal of the active power regulator 1 acts at the input of the pulse-phase control unit 2, which generates pulses for the thyristor regulator 5.

Работа устройства управления пуском асинхронного двигателя происходит следующим образом. С помощью задатчика 14 для регулятора напряжения 10 формируется сигнал управления в виде возрастающего от начального значения до максимальной величины, соответствующей действующему значению номинального напряжения источника питания. Регулятор напряжения 10 выполняет сравнение заданного напряжения и действующего значения выходного напряжения тиристорного регулятора 5 и преобразует полученную разность в соответствии с пропорциональным или пропорционально-интегральным (в зависимости от выбранной настройки) законом регулирования. Выходной сигнал регулятора напряжения 10 через блок токоограничения 9 поступает на суммирующий вход регулятора тока 6, который выполняет сравнение входного сигнала и действующего значения тока двигателя, формируемого с помощью измерительного преобразователя действующего значения тока 8, и преобразует полученную разность в соответствии с пропорциональным или пропорционально-интегральным (в зависимости от выбранной настройки) законом регулирования. При этом максимальное значение тока при регулировании определяется значением уровня ограничения блока токоограничения 9.The operation of the control device for starting an asynchronous motor is as follows. With the help of the setpoint 14 for the voltage regulator 10, a control signal is generated in the form of increasing from the initial value to the maximum value corresponding to the effective value of the rated voltage of the power supply. The voltage regulator 10 compares the set voltage and the effective value of the output voltage of the thyristor regulator 5 and converts the resulting difference in accordance with the proportional or proportional-integral (depending on the selected setting) regulation law. The output signal of the voltage regulator 10 through the current limiting unit 9 is fed to the summing input of the current regulator 6, which compares the input signal and the effective value of the motor current generated by the measuring transducer of the effective current value 8, and converts the resulting difference in accordance with the proportional or proportional-integral (depending on the selected setting) by the regulation law. In this case, the maximum value of the current during regulation is determined by the value of the limitation level of the current limiting unit 9.

Выходной сигнал регулятора тока 6 через блок ограничения активной мощности 3 поступает на суммирующий вход регулятора активной мощности 1, который выполняет сравнение входного сигнала контура регулирования активной мощности и сигнала, пропорционального активной мощности, формируемого с помощью измерительного преобразователя активной мощности 1, и преобразует полученную разность в соответствии с пропорциональным или пропорционально-интегральным (в зависимости от выбранной настройки) законом регулирования. При этом максимальное значение активной мощности при регулировании определяется значением уровня ограничения блока ограничения активной мощности 3.The output signal of the current regulator 6 through the active power limiting unit 3 is fed to the summing input of the active power regulator 1, which compares the input signal of the active power control loop and the signal proportional to the active power generated by the active power measuring transducer 1 and converts the resulting difference into according to proportional or proportional-integral (depending on the selected setting) regulation law. In this case, the maximum value of active power during regulation is determined by the value of the limitation level of the active power limitation block 3.

Тиристорный регулятор 5 в соответствии с выходным сигналом регулятора активной мощности 1 формирует напряжение на статорной обмотке асинхронного двигателя 12. При этом действующее значение напряжения на выходе тиристорного регулятора 5 в процессе пуска всегда поддерживается таким образом, что ток не превышает уровня, заданного блоком токоограничения 9, а активная мощность не превышает значения, установленного блоком ограничения активной мощности 3. Таким образом, в процессе пуска асинхронного двигателя активная мощность, потребляемая от источника питания, не превышает заданного значения. В результате этого обеспечивается повышение эффективности использования энергетического ресурса источника питания.С целью подтверждения положительного эффекта, достигаемого при использовании предлагаемого технического решения было выполнено моделирование процесса управления пуском асинхронного двигателя с помощью MATLAB. При моделировании использовались двигатель АИР90 с параметрами: номинальная мощность 2,2 кВт; номинальное напряжение 220 В; номинальный ток 7 А; номинальная частота вращения 1450 об/мин; номинальный момент 15 Н⋅м. В Simulink-модели, составленной в соответствии со схемой, изображенной на фиг. 1, использованы П-регулятор напряжения с передаточной функциейThe thyristor regulator 5, in accordance with the output signal of the active power regulator 1, forms a voltage on the stator winding of the induction motor 12. In this case, the effective voltage value at the output of the thyristor regulator 5 during the start-up process is always maintained in such a way that the current does not exceed the level set by the current limiting unit 9, and the active power does not exceed the value set by the active power limiting unit 3. Thus, in the process of starting the asynchronous motor, the active power consumed from the power source does not exceed the set value. As a result, an increase in the efficiency of using the energy resource of the power supply is provided. In order to confirm the positive effect achieved when using the proposed technical solution, the process of controlling the start of an induction motor using MATLAB was simulated. In the simulation, the AIR90 engine was used with the following parameters: rated power 2.2 kW; rated voltage 220 V; rated current 7 A; rated speed 1450 rpm; nominal torque 15 N⋅m. In a Simulink model constructed in accordance with the circuit shown in FIG. 1, P-voltage regulator with transfer function is used

Figure 00000001
Figure 00000001

где kрн - коэффициент передачи регулятора напряжения, kрн=10;where kрн - transmission coefficient of the voltage regulator, kрн = 10;

П-регулятор тока с передаточной функциейP-current regulator with transfer function

Figure 00000002
Figure 00000002

где kрн - коэффициент передачи регулятора напряжения, крн=5;where kрн - transmission coefficient of the voltage regulator, crn = 5;

ПИ-регулятор активной мощности с передаточной функциейPI active power controller with transfer function

Figure 00000003
Figure 00000003

где kрм - коэффициент передачи регулятора активной мощности, kрм=0,625;where kpm is the transmission coefficient of the active power regulator, kpm = 0.625;

Трм - постоянная времени регулятора тока, Трм=0,05 с.Trm - time constant of the current regulator, Trm = 0.05 s.

В блоках токоограничения 9 и ограничения активной мощности 5 установлены следующее значения ограничений: действующего значения тока 25А; активной мощности 2 кВт.In the blocks of current limiting 9 and limiting active power 5, the following limitation values are set: effective current value 25A; active power 2 kW.

Механическая нагрузка двигателя зависит от угловой скорости Ω в соответствии с уравнениемThe mechanical load of the motor depends on the angular speed Ω according to the equation

Мд=0,0004Ω2.Md = 0.0004Ω2.

Приведенный к валу двигателя момент инерции двигателя равен 0,09 кг⋅м2.The moment of inertia of the motor reduced to the motor shaft is 0.09 kg⋅m 2 .

На фиг. 2 показаны осциллограммы для тока i; действующего значения напряжения U на статорной обмотке асинхронного двигателя 12; угловой скорости Ω; активной Р и реактивной Q мощностей при пуске асинхронного двигателя. Общее время пуска составляет 2,5 с. В интервале времени 0…0,5 с потребляемая активная мощность возрастает от 0 до заданного предельного значения 2 кВт. При этом происходит потребление большого реактивного тока. Действующее значение полного тока ограничено значением 25 А. В интервале времени 0,5…2,5 с потребляемая активная мощность практически не изменяется и составляет 2 кВт.FIG. 2 shows oscillograms for current i; the effective value of the voltage U on the stator winding of the induction motor 12; angular velocity Ω; active P and reactive Q powers when starting an asynchronous motor. The total starting time is 2.5 s. In the time interval 0 ... 0.5 s, the consumed active power increases from 0 to the set limit value of 2 kW. In this case, a large reactive current is consumed. The effective value of the total current is limited to 25 A. In the time interval 0.5 ... 2.5 s, the consumed active power practically does not change and is 2 kW.

Следовательно, использование в известном устройстве управления пуском асинхронного двигателя, содержащем подключенный выходом к статорным обмоткам асинхронного двигателя тиристорный регулятор с блоком импульсно-фазового управления, датчики напряжения и тока, включенные на выходе тиристорного регулятора переменного напряжения, измерительные преобразователи действующих значений напряжения и тока, подключенные к выходам соответственно датчиков напряжения и тока, блок токоограничения и блок задания, дополнительно регулятора напряжения, регулятора тока, регулятора активной мощности, блока ограничения активной мощности и измерительного преобразователя активной мощности, входы которого подключены к выходам соответственно датчиков напряжения и тока, а выход соединен с вычитающим входом регулятора активной мощности, выход которого подключен к входу блока импульсно-фазового управления, а суммирующий вход через блок ограничения активной мощности соединен с выходом регулятора тока, вычитающий вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя действующего значения тока, а суммирующий вход через блок токоограничения соединен с выходом регулятора напряжения, вычитающий вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя действующего значения напряжения, а суммирующий вход соединен с выходом блока задания, повышает эффективность использования энергетического ресурса источника питания.Consequently, the use in a known control device for starting an asynchronous motor containing a thyristor regulator with a pulse-phase control unit connected to the output of the stator windings of an asynchronous motor, voltage and current sensors included at the output of an AC voltage thyristor regulator, measuring transducers of effective values of voltage and current connected to the outputs of voltage and current sensors, respectively, a current limiting unit and a setting unit, additionally a voltage regulator, a current regulator, an active power regulator, an active power limiting unit and an active power measuring transducer, the inputs of which are connected to the outputs of the voltage and current sensors, respectively, and the output is connected to subtractive input of the active power regulator, the output of which is connected to the input of the pulse-phase control unit, and the summing input through the active power limiting unit is connected to the output of the current regulator, the subtractive input which is connected to the output of the measuring transducer of the effective current value, and the summing input through the current limiting unit is connected to the output of the voltage regulator, the subtractive input of which is connected to the output of the measuring transducer of the effective voltage value, and the summing input is connected to the output of the setting unit, increases the efficiency of using the energy resource of the power source ...

Использование предлагаемого способа в промышленных системах электроприводов будет способствовать повышению энергетической эффективности, надежности и качества работы электрооборудования.The use of the proposed method in industrial systems of electric drives will improve energy efficiency, reliability and quality of electrical equipment.

Claims (1)

Устройство управления пуском асинхронного двигателя, содержащее подключенный выходом к статорным обмоткам асинхронного двигателя тиристорный регулятор с блоком импульсно-фазового управления, датчики напряжения и тока, включенные на выходе тиристорного регулятора переменного напряжения, измерительные преобразователи действующих значений напряжения и тока, подключенные к выходам соответственно датчиков напряжения и тока, блок токоограничения и блок задания, отличающееся тем, что дополнительно введены регулятор напряжения, регулятор тока, регулятор активной мощности, блок ограничения активной мощности и измерительный преобразователь активной мощности, входы которого подключены к выходам соответственно датчиков напряжения и тока, а выход соединен с вычитающим входом регулятора активной мощности, выход которого подключен к входу блока импульсно-фазового управления, а суммирующий вход через блок ограничения активной мощности соединен с выходом регулятора тока, вычитающий вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя действующего значения тока, а суммирующий вход через блок токоограничения соединен с выходом регулятора напряжения, вычитающий вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя действующего значения напряжения, а суммирующий вход соединен с выходом блока задания.A control device for starting an asynchronous motor containing a thyristor regulator with a pulse-phase control unit connected by the output to the stator windings of an asynchronous motor, voltage and current sensors connected at the output of the thyristor AC voltage regulator, measuring transducers of voltage and current rms values connected to the outputs of the voltage sensors, respectively and current, a current limiting unit and a setting unit, characterized in that a voltage regulator, a current regulator, an active power regulator, an active power limiting unit and an active power measuring transducer are additionally introduced, the inputs of which are connected to the outputs of the voltage and current sensors, respectively, and the output is connected to subtractive input of the active power regulator, the output of which is connected to the input of the pulse-phase control unit, and the summing input through the active power limiting unit is connected to the output of the current regulator, the subtractive input of which is connected is connected to the output of the effective current value measuring transducer, and the summing input through the current limiting unit is connected to the output of the voltage regulator, the subtractive input of which is connected to the output of the effective voltage measuring transducer, and the summing input is connected to the output of the setting unit.
RU2020125839A 2020-07-28 2020-07-28 Asynchronous motor starting control device RU2737953C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020125839A RU2737953C1 (en) 2020-07-28 2020-07-28 Asynchronous motor starting control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020125839A RU2737953C1 (en) 2020-07-28 2020-07-28 Asynchronous motor starting control device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2737953C1 true RU2737953C1 (en) 2020-12-07

Family

ID=73792566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020125839A RU2737953C1 (en) 2020-07-28 2020-07-28 Asynchronous motor starting control device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2737953C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2065660C1 (en) * 1992-10-30 1996-08-20 Сергей Иванович Малафеев Automatic direct-current electric drive
RU2079962C1 (en) * 1994-01-17 1997-05-20 Сергей Иванович Малафеев Electric drive control method
WO2011063851A1 (en) * 2009-11-30 2011-06-03 Abb Research Ltd. A softstarter for controlling an asynchronous three-phase motor
CN102594224A (en) * 2012-02-13 2012-07-18 河海大学常州校区 Soft starter for line-start permanent magnet synchronous motor (LS-PMSM)
RU2461951C1 (en) * 2011-07-07 2012-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Югорский государственный университет" Adaptation method of current limitation set point for formation of start-up and braking trajectories of asynchronous motors of pump units
RU2497267C1 (en) * 2012-05-11 2013-10-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Method of smooth start of asynchronous motor with squirrel-cage rotor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2065660C1 (en) * 1992-10-30 1996-08-20 Сергей Иванович Малафеев Automatic direct-current electric drive
RU2079962C1 (en) * 1994-01-17 1997-05-20 Сергей Иванович Малафеев Electric drive control method
WO2011063851A1 (en) * 2009-11-30 2011-06-03 Abb Research Ltd. A softstarter for controlling an asynchronous three-phase motor
RU2461951C1 (en) * 2011-07-07 2012-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Югорский государственный университет" Adaptation method of current limitation set point for formation of start-up and braking trajectories of asynchronous motors of pump units
CN102594224A (en) * 2012-02-13 2012-07-18 河海大学常州校区 Soft starter for line-start permanent magnet synchronous motor (LS-PMSM)
RU2497267C1 (en) * 2012-05-11 2013-10-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Method of smooth start of asynchronous motor with squirrel-cage rotor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Seyoum et al. Terminal voltage control of a wind turbine driven isolated induction generator using stator oriented field control
Cárdenas et al. Power smoothing using a flywheel driven by a switched reluctance machine
Cardenas et al. Control of a switched reluctance generator for variable-speed wind energy applications
Valenciaga et al. Power control of a solar/wind generation system without wind measurement: A passivity/sliding mode approach
Kioskeridis et al. Optimal efficiency control of switched reluctance generators
SE469758B (en) PROCEDURES FOR CONTROL OF EFFICIENCY GENERATED BY A GAS TURBIN AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION OF THE PROCEDURE
RU2737953C1 (en) Asynchronous motor starting control device
CN108258880B (en) Electrical system for an electromechanical power transmission chain
RU2745149C1 (en) Method of controlling a diesel generator set when an asynchronous motor is turned on
Monti et al. Energy storage management as key issue in control of power systems in future all electric ships
RU2402865C1 (en) Method for optimal frequency control of asynchronous motor
RU168788U1 (en) Stable AC voltage generating device
Vongmanee Emulator of wind turbine generator using dual inverter controlled squirrel cage induction motor
RU194333U1 (en) AUTONOMOUS GENERATOR POWER PLANT
RU75178U1 (en) SYSTEM OF AUTOMATED CONTROL OF ENGINE-POWER GENERATOR
RU185883U1 (en) Wind power plant
Aljarhizi et al. Static Power Converters for a Wind Turbine Emulator Driving a Self-Excited Induction Generator
Vilar et al. Effectiveness of generator control strategies on meeting pulsed load requirements in ship electric systems
RU2096902C1 (en) Method and device for starting synchronous machines
Kvashnin et al. Modeling systems direct torque control using а three-phase mathematical model
KR101966199B1 (en) How to Reduce the Noise of an Electric Motor
RU2268392C2 (en) Device for control of starter-generator
RU2706449C1 (en) Method for testing asynchronous engines by mutual load
RU2742889C1 (en) Method of electric power supply for autonomous consumers by wind power devices
Cho et al. Self-excitation system using high-efficiency low-power PM generator