SU1443110A1 - Method and device for controlling induction motor - Google Patents

Method and device for controlling induction motor Download PDF

Info

Publication number
SU1443110A1
SU1443110A1 SU813371816A SU3371816A SU1443110A1 SU 1443110 A1 SU1443110 A1 SU 1443110A1 SU 813371816 A SU813371816 A SU 813371816A SU 3371816 A SU3371816 A SU 3371816A SU 1443110 A1 SU1443110 A1 SU 1443110A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
stator current
output
input
rotor
control
Prior art date
Application number
SU813371816A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владислав Алексеевич Мищенко
Original Assignee
Предприятие П/Я Р-6930
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 Предприятие П/Я Р-6930 filed Critical Предприятие П/Я Р-6930
Priority to SU813371816A priority Critical patent/SU1443110A1/en
Priority to BG7165885A priority patent/BG48440A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1443110A1 publication Critical patent/SU1443110A1/en

Links

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

(56)Авторское свидетельство СССР № 782114, кл. Н 02 Р 7/42, 1978.(56) USSR Copyright Certificate No. 782114, cl. H 02 R 7/42, 1978.

Ковач К.II. и др. Переходные процессы в машинах переменного тока. - М.- Л.: Государственное электротехническое изд-во, 1963, с. 744.Kovach K.II. and others. Transients in AC machines. - M.-L.: State Electrotechnical Publishing House, 1963, p. 744.

Авторское свидетельство СССР № 1185526, 1.1.11 .84.USSR Author's Certificate No. 1185526, 1.1.11 .84.

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ11ЕСТВЛЕНИЯ(54) METHOD OF MANAGING THE ASYNCHRONOUS MOTOR MOTOR AND DEVICE FOR IMPLEMENTING IT

(57)1. Способ управлени  асинхронным электродвигателем, при котором измер ют частоту вращени  ротора асинхронного электродвигател , формируют величину частоты тока статора суммированием частоты вращени  ротора с дополнительной частотой dw, а величину тока статора is регулируют в функции требуемого момента М , при этом в установившемс  режиме работы Ли Rr/L(57) 1. A method of controlling an asynchronous electric motor, in which the rotor speed of an induction motor is measured, form the magnitude of the stator current frequency by summing the rotor speed with an additional frequency dw, and the stator current is adjusted as a function of the required torque M, while in the established Lee Rr / L

к i s VM , отличающийс  тем, что, с целью повыщени  быстродействи  и точности управлени  и увеличени  среднего момента асинхронного электродвигател  за счет поддержани  режима посто нства сдвига фаз тока статора и потокосцеплени  ротора на t45 в переходных режимах, при скачкообразном законе изменени  требуемого момента М формируют величину тока статора ig и дополнительную частоту Лиз по законам:k is VM, characterized in that, in order to increase speed and control accuracy and increase the average torque of an induction motor by maintaining the constant phase shift mode of the stator current and the rotor flux linkage on t45 in transient modes, with a stepwise change in the required torque M, the value stator current ig and additional frequency Liz according to the laws:

где ./R(-; R (- I г электромаг- нитна  посто нна  времени, активное сопротивление и индуктивность ротора;where ./R(-; R (- I g is the electromagnetic time constant, resistance and inductance of the rotor;

взаимна  индуктивность статора и ротора; mutual inductance of the stator and rotor;

ZP - число пар полюсов;ZP is the number of pole pairs;

М - начальна  величина момента, „ пропорциональна  начальной S величине входного воздействи .M - the initial value of the moment, is proportional to the initial S value of the input action.

(L

4;;four;;

2. Устройство по п. 1, содержащее блок задани  момента, формирователь с управл ющих воздействий с выходами заданий величины и частоты тока статора , формирователь фазных задающих сигналов тока статора, силовой преобразователь тока и датчик скорости вра - 2. The device according to claim 1, comprising a torque setting unit, a driver with control actions with outputs for setting the magnitude and frequency of the stator current, a driver for setting the stator current phase signals, a power current converter and a rotor speed sensor

iCOiCO

щени , установленньш на валу асинх- jScheni, installed on the shaft asynh- j

ройного двигател  и подключенный к первому входу формировател  управл ю- щих воздействий, второй вход которо- го подключен к выходу блока задани  момента, выходы заданий величины и частоты тока статора формировател  -управл ющих воздействий подключены к входам- формировател  фазных задающих сигналов тока статора, св занного выходами с входами управлени  силового преобразовател  тока, выходы которого подключены к статорным обмоткам асинхронного двигател , при этом фор- , мирователь управл ющих воздействий выполней в виде апериодического звена, двух элементов делени  и сумматора, первый вход и выход которого образзг- ют соответственно первый вход и выход задани  частоты формировател  управл ющих воздействий, второй вход сумматора подключен к выходу первого элемента делени , причем вход делимого второго элемента делени  образует второй вход формировател  управл ющих воздействий, выход второго элемента делени  св зан с выходом задани  величины тока статора формировател  управл ющих воздействий и подключен к входу делимого первого элемента делени , входы делителей обоих элементоof the rotary motor and connected to the first input of the control driver, the second input of which is connected to the output of the torque command unit, the outputs of the tasks of the magnitude and frequency of the stator current of the driver, the control actions of the phase generator signals of the stator current, connected to the outputs of the control inputs of the power converter, the outputs of which are connected to the stator windings of the induction motor, while forming the control actions in the form of aperiod of a common link, two dividing elements and an adder, the first input and output of which respectively form the first input and output of the frequency setting of the control action generator, the second input of the adder is connected to the output of the first division element, and the input of the divisible second division element forms the second input of the control form generator the effects of the second dividing element are connected to the output of setting the stator current of the driver for controlling actions and are connected to the input of the divisible first dividing element, the inputs of teley both elements

делени  объединены между собой и подключены к выходу апериодического звена , о тличающеес  тем, что, с целью улучшени  энергетических показателей за счет уменьшени  потерь в ас.инхронном двигателе, в формирователь управл5пощих воздействий введен элемент пропорционального преобразовани  с коэффициентом /, вход которого подключен к выходу второго элемента делени , а выход образует в ыход задани  величины тока статора формировател  управл ющих воздействий, при это вход апериодического звена подключен к выходу второго элемента делени .the divisions are interconnected and connected to the aperiodic link output, which is different from the fact that, in order to improve energy performance by reducing losses in ac. synchronous motor, a proportional conversion element with coefficient I is inserted into the control driver, the input of which is connected to the output of the second the dividing element, and the output forms the output of setting the magnitude of the stator current of the control action generator, with this the input of the aperiodic link is connected to the output of the second division element.

1one

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к регулируемому электроприводу переменного тока, и может быть использовано дл  управлени  моментом, регулировани  скорости и отработки перемещени  рабочих органов промышленных роботов, станков и других машин и механизмов, оснащенных асинхронными двигател ми с короткозам- кнутым ротором.The invention relates to electrical engineering, in particular, to an adjustable AC electric drive, and can be used to control the torque, control the speed and refine the movement of the working parts of industrial robots, machine tools and other machines and mechanisms equipped with asynchronous motors with a short-circuited rotor.

Цель изобретени  - повьш1ение быстродействи  и точности управлени , увеличение среднего момента асинхронного электродвигател  за счет поддержани  режима посто нства сдвига фаз тока статора и потокосцеплени  ротора на ±45° в переходных режимах, а также улучшение энергетических показателей .The purpose of the invention is to increase the speed and accuracy of control, increase the average torque of an asynchronous motor by maintaining the constant mode of phase shift of the stator current and the rotor flux linkage by ± 45 ° in transient modes, as well as improving energy performance.

На фиг, 1 представлена структурна  схема моментного асинхронного электропривода; на фиг, 2 - структзфна  схема формировател  з равл ющих воздействий; на фиг, 3 - векторна  диаграмма , по сн юща  способ управлени .Fig, 1 shows a structural diagram of a torque asynchronous electric drive; FIG. 2 is a structural diagram of a generator of equalizing effects; Fig. 3 is a vector diagram explaining the control method.

Устройство дл  управлени  асинх- ронньм электродвигателем содержит блок I задани  момента (фиг. 1), формирователь 2 управл ющих воздействий с выходом 3 задани  величины тока статорами с выходом 4 задани , частоты тока статора, формирователь 5 фазных задающих сигналов то,ка статора, силовой преобразователь 6 тока и датчик 7 скорости вращени , установленный на валу асинхронного электродвигател  8 с короткоеамкнутым ротором и подключенный к входу 9 формировател  2 управл ющих воздействий, вход 10 которого подключен к выходу блока 1 задани  момента. Выходы 3 и 4 заданий величины и частоты тока статора соот0 ветственно формировател  2 управл ющих воздействий подключены к входам формировател  5 фазных задающих сигналов тока статора, св занного выходами через регул торы 11-13 мгновенныхThe device for controlling an asynchronous electric motor contains a torque setting block I (Fig. 1), a driver 2 of control actions with an output 3 setting a current value by a stator with an output 4 of a task, a frequency of a stator current, a driver of 5 phase setting signals, a cattor, a power current converter 6 and rotational speed sensor 7 mounted on the shaft of an asynchronous electric motor 8 with a short-circuited rotor and connected to input 9 of the driver 2 of control actions, input 10 of which is connected to the output of block 1 ta. The outputs 3 and 4 of the tasks of the magnitude and frequency of the current of the stator, respectively, of the driver 2, of the control actions are connected to the inputs of the generator of the 5 phase setting signals of the stator current connected by the outputs through the instantaneous regulators 11-13

5 фазных токов с входами управлени  силового преобразовател  6 тока, выходы которого подключены к статорным обмоткам асинхронного электродвигател  8,5 phase currents with control inputs of the power converter 6 current, the outputs of which are connected to the stator windings of the asynchronous motor 8,

Формирователь 2 управл ющих воздействий содержит апериодическое звено 14 (фиг, 2), первый 15 и второй 16 элементы делени  и сумматор 17, пер5 вый вход которого образует вход 9 формировател  2 управл ющих воздействий . Выход сумматора 17 образует выход 4 задани  частоты формировател  2 управл ющих воздействий. ВторойThe shaper 2 of control actions contains an aperiodic link 14 (FIG. 2), the first 15 and second 16 division elements and the adder 17, the first input of which forms the input 9 of the shaper 2 of control actions. The output of the adder 17 forms the output 4 sets the frequency of the driver 2 control actions. Second

Q вход су ®1атора 17 подключен к выходу первого элемента I5 делени . Вход делимого второго элемента 16 делени  образует вход 10 формировател  2 уп- равл ющ1гх воздействий. Выход второгоThe Q input of the cy11atator 17 is connected to the output of the first dividing element I5. The input of the divisible second dividing element 16 forms the input 10 of the driver 2 for control actions. Output second

314314

элемента 16 деленнр подключен к элементу 18 пропорционального преобра- . зовани , выход которого образует выход 3 задани  величины тока статора формировател  2 управл ющих воздей- ствий. Выход второго элемента 1-6 де- лени  подключен также к входу апериодического звена 14, выход которого подключен к объединенным между собой входам делителей элементов 15 и 16 делени . К вьтоду сумматора 17 подключен релейньй элемент 19.element 16, the division is connected to element 18 of the proportional transform. The output of which forms the output 3 sets the value of the stator current of the driver 2 of the control actions. The output of the second element 1-6 of the division is also connected to the input of the aperiodic link 14, the output of which is connected to the interconnected inputs of the dividers of the elements 15 and 16 of the division. A relay element 19 is connected to the image of adder 17.

Устройство работает следующим образом . „ „ Входное воздействие электропривода с выхода блока 1 задани  момента поступает на вход 10 формировател  2 управл ющих воздействий. ВеличинаThe device works as follows. The input effect of the electric drive from the output of the moment setting unit 1 is fed to the input 10 of the driver 2 of the control actions. Magnitude

входного воздействи  электропривода пропорциональна величине требуемого момента М .input effect of the drive is proportional to the magnitude of the required torque M.

В формирователе 2 управл ющих воздействий формируютс  задающие сигналы величины тока статора is и частоты тока статора w,-5, которые поступают с выходов 3 и 4 соответственно на соответствующие входы формировател  5 фазных задающих сигналов тока статора i soo isfc -sc которые подаютс  на входы регул торов 11-13 мгновенных фазных токов и практически безынерционно отрабатываютс  силовым преобразователем 6 тока, например транзисторНЫМ импульсным инвертором, с помощью In the control driver 2, the drive signals of the stator current is and the stator current frequencies w, -5 are generated, which are received from outputs 3 and 4, respectively, to the corresponding inputs of the driver of the stator current phase current signals i soo isfc -sc, which are fed to the control inputs tori 11-13 of the instantaneous phase currents and almost inertia-free work off the power current converter 6, for example, a transistor pulse inverter, using

отрицательных обратных св зей по мгновенным фазным токам, подаваемым с выходов силового преобразовател  6 тока на входы регул торов П-13 мгновенных фазных токов. В результате переключе- ни  ключевых элементов силового преобразовател  6 тока в статорньтх обмотках асинхронного электродвигател  8 фазные токи измен ютс  в соответствии с заданными величинами мгновенной ам- плитуды и мгновенной частоты в зависимости от входного воздействи  М и измеренной частоты вращени  ротора и, величина которой измер етс  с помощью датчика 7. скорюсти вращени , negative feedback on the instantaneous phase currents supplied from the outputs of the power converter 6 current to the inputs of the regulators P-13 instantaneous phase currents. As a result of switching the key elements of the power converter 6 in the stator windings of the induction motor 8, the phase currents change in accordance with the set values of the instantaneous amplitude and instantaneous frequency depending on the input action M and the measured rotor speed and which value is measured using the rotational speed sensor 7.

Дл  обеспечени  безынерционного управлени  моментом двигател  М в соответствии с требуемым моментом М , пропорциональным величине входного воздействи , т.е. дл  обеспечени  ра- венства , необходимо обеспечить управление мгновенной амплитудой фазных токов статора ij и мгновенной частотой фазных токов статора Ug приTo ensure torqueless control of the engine torque M in accordance with the required torque M proportional to the magnitude of the input action, i.e. to ensure equality, it is necessary to control the instantaneous amplitude of the stator phase currents ij and the instantaneous frequency of the stator phase currents Ug when

104104

котором фаза тока статора (пространственный угол вектора тока статора is) и фаза потокосцеплени  ротора (пространственный угол вектора потокосцеплени  ротора должны быть сдвинуты на угол, который либо поддерживаетс  посто нным в направлении, определ емом направлением требуемого момента, либо св занно измен етс  при изменении требуемого момента М по закону, определ емому критери ми качества асинхронного электропривода.where the stator current phase (spatial angle of the stator current vector) and the rotor flux linkage phase (the spatial angle of the rotor flux linkage vector must be shifted by an angle that is either kept constant in the direction determined by the direction of the required moment, or is connected with the required moment M according to the law defined by the quality criteria of an asynchronous electric drive.

Закон управлени  при безыкнерци- онном управлении моментом в динамике определ еус  из дифференциальных уравнений роторной цепи, выраженных через ортогональные составл ющие вектора тока статора в системе координат х, у, ориентированной относительно вектора потокосцеплени  ротора «у.The control law for torqueless torque control in the dynamics is determined by the eus from the differential equations of the rotor chain, expressed in terms of the orthogonal components of the stator current vector in the x, y coordinate system, oriented relative to the rotor flux vector.

Услови  ориентировани  имеют вид:Orientation conditions are:

(1)(one)

где ( углова  скорость вращени  координат , равна  угловой частоте потокЪсцеплени  рото- ра; U) - углова  скорость (частота)where (angular velocity of rotation of coordinates, is equal to the angular frequency of the flow of the coupling of the rotor; U) is the angular velocity (frequency)

вращени  ротора;rotor rotation;

До)- дополнительна  частота, равна  скольжению потокосцеплени  ротора относительно ротора .Do) - additional frequency, equal to the slip of the rotor flux linkage relative to the rotor.

Скольжение потокосцеплени  ротора йиКфиг. 3) равно скорости изменени  угла между вектором потокосцеплени Slip the rotor flux linkage 3) equal to the rate of change of the angle between the flux vector

ротора Ц ., и осью ротора (ли ;5г-) rotor C., and the axis of the rotor (li; 5d-)

О-ЪO-b

При. соблюдении услови  (1) известные дифференциальные уравнени , определ ющие св зь между модулем вектора потокосцеплени  ротора «f, ортогоиаль нь1ми составл ющими вектора is is , igv) и моментом двигател , имеют видAt. following condition (1), the known differential equations defining the relation between the module of the rotor flux-coupling vector f, orthogonal components of the vector is is, igv) and the motor torque are

Lr dVr . ,, т ч . р- зг- Lr dVr. ,, t h p-zg-

R dtR dt

I- I-

М- - rj I , - о Zp -- M- - rj I, - o Zp -

(2) (3) (A)(2) (3) (A)

Z 2 P L,Z 2 P L,

гласно векторной диаграмме (фиг. З) is is-sin i/; I J- 51443 .1According to the vector diagram (fig. 3) is is-sin i /; I J- 51443 .1

Угол f-if в уравнени х (5) и на век- торной диаграмме (фиг. 3) составлен между пространственным вектором тока статора ip и пространственным вектором потокосцеплени  ротора V и ха- рактеризует сдвиг фаз тока статора и потокосцеплеки  ротора дл  каждой из фаз а, Ъ, с асинхронного двигател .The f-if angle in equations (5) and in the vector diagram (Fig. 3) is made between the spatial vector of the stator current ip and the spatial vector of the rotor flux linkage V and characterizes the phase shift of the stator current and the rotor flux linkage for each of the phases a , B, with asynchronous motor.

Из дифференциального уравнени  (2) с учетом (5) получают передаточную функцию дл  модул  вектора потокосцеплени  ротораFrom the differential equation (2), taking into account (5), the transfer function for the modulus of the rotor flux-coupling vector is obtained

VP VP

где Т -- - электромагнитна  посто-  нна  времени ротора; L - индуктивность ротора; Rf, - активное сопротивлениеwhere T is the electromagnetic constant of the rotor time; L is the inductance of the rotor; Rf, - active resistance

ротора. Из уравнений (З) и (5) следуетrotor. From equations (W) and (5) follows

М 2 ZP i.sini. (7) M 2 ZP i.sini. (7)

Статический коэффициент передачиStatic transfer coefficient

по, моменту дл  заданной квадратичнойon, moment for given quadratic

л величины тока статора ij с учетомl the magnitude of the stator current ij given

(6) и (7) зависит от угла ,фазово- го сдвига тока статора относительно потокосцеплени  ротора(6) and (7) depends on the angle, the phase shift of the stator current relative to the rotor flux linkage

3 L 2 Р bf os i sinfc. .3 L 2 P bf os i sinfc. .

Из (8.) следует, что дл  обеспече- ни  максимума момента при заданной величине тока статора необходимо управл ть фазой тока статора с фазовымFrom (8.) it follows that in order to ensure the maximum moment at a given stator current, it is necessary to control the phase of the stator current with phase

(8)(eight)

сдвигом относительно фазы потокосцеплени  ротора, удовлетвор ющим условиюshift relative to the phase of the rotor flux linkage, satisfying the condition

L-.. 0 (9)L- .. 0 (9)

5Т. ц.5T. c.

Из уравнени  (9) с учетом условий ориентировани  (1), согласно которым справедливо условие:From equation (9) with regard to the orientation conditions (1), according to which the condition is true:

COSilf-70,(10)COSilf-70, (10)

следует оптимальный закон управлени  асинхронным двигателем по максимуму моментаthe optimal control law of the asynchronous motor follows the maximum moment

IIII

F - + Л L Lf - -ТF - + L L L - - T

(11)(eleven)

55 55

Знак + в выражении (11) соответствует йоложительному направлению момента двигател .The + sign in the expression (11) corresponds to the positive direction of the engine torque.

.1.one

.106.106

Следствием оптимального закона управлени  (11)  вл етс  равенство величин ортогональных составл юищх проекций вектора тока статора 1 при ориентации по вектору потокосцеплени  ротора ,:The consequence of the optimal control law (11) is the equality of the values of the orthogonal components of the stator 1 current vector projections with orientation along the rotor flux linkage vector:

i5, ±is, .(12)i5, ± is,. (12)

Проекци  вектора тока статора i не измен ет своего знака при изменении направлени  момента и характеризует потокообразуюЕО ю составл ющую тока статора, равную проекции вектора тока статора на ось, направление которой совпадает с вектором потокосцеплени  ротора.The projection of the stator current vector i does not change its sign when the direction of the moment changes and characterizes the stream-forming EO component of the stator current equal to the projection of the stator current vector on the axis, the direction of which coincides with the rotor flux linkage vector.

Ортогональна  к этой оси составл юща  тока статора i характеризует моментообразующую составл ющую тока статора, знак которой определ етс  направлением момента.The component of the stator current i, orthogonal to this axis, characterizes the torque-forming component of the stator current, the sign of which is determined by the direction of the moment.

Согласно векторной диаграмме (фиг. 3) углова  частота вращени  вектора тока статора относительно оси статораAccording to the vector diagram (Fig. 3), the angular frequency of rotation of the stator current vector relative to the stator axis

(О i + Ellf S dt dt dt at(About i + Ellf S dt dt dt at

(13)(13)

0 0

00

5five

00

5five

где д - фаза тока статора;where d is the stator current phase;

А - угловое положение ротора; Ч., - фазовый сдвиг потокосцеплени  ротора относительно оси ротора.And - the angular position of the rotor; Particle phase shift of the rotor flux linkage relative to the rotor axis.

Так как угол сдвига между фазами ic и (посто нен по величине соглас л сSince the shift angle between the phases ic and (is constant in magnitude is consistent with

НО закону управлени  (11) и г- 0,BUT the control law (11) and g- 0,

о. иabout. and

то при оптимальном управлении по закону и 1J частота тока статора равна частоте потокосцеплени  ротора, в том числе и в динамических режимах изменени  момента:Then, with optimal control according to the law and 1J, the stator current frequency is equal to the rotor flux linkage frequency, including in dynamic modes of torque variation:

(14)(14)

мгновенна  частоШд ам-лы,instantly often amd

где 0.5 gта тока статора и потокосцеплени  ротора;where 0.5 gta stator current and rotor flux linkage;

(л) углова  частота вращени  ротора;(l) angular frequency of rotation of the rotor;

йы - дополнительна  частота или скольжение потокосцеплени  ротора, характеризующее скорость относительного вращени  вектора потокосцеплени  ротора относительно ротора. Скольжение тока статора и потоко- сцепление ротора в режиме управлени yy is an additional frequency or slip of the rotor flux linkage, which characterizes the speed of relative rotation of the flux linkage vector of the rotor relative to the rotor. Stator current slip and rotor flow in control mode

(ll) одинаковы, н св зи с чем режим оптимального управлени  фазой тока статора (11) может быть реализован при управлении в пол рных координатах путем изменени  модул  вектора тока статора (мгновенной амплитуды тока статора) и аргумента вектора тока статора (фазы тока статора). Фаза тока статора 5 формируетс  с помощью формировател  5 фазных задающих сигналов тока статора -sfc sc и отрабатываетс  силовым преобразователем 6 тока с помощью отрицательных обратных св зей по мгновенным фаз- ным токам и регул торов 11-13 мгновенных фазных токов(ll) are the same, in connection with which the optimal control mode of the stator current phase (11) can be implemented by controlling in polar coordinates by changing the stator current vector modulus (instantaneous stator current amplitude) and stator current vector argument (stator current phase) . The phase current of the stator 5 is formed by the driver 5 phase setting signals of the stator current -sfc sc and is processed by the power converter 6 current using negative feedback on the instantaneous phase currents and regulators 11-13 instantaneous phase currents

isc((t) is,,(t); isfc(t)i sb(t); i5c(t)i sc(t).isc ((t) is ,, (t); isfc (t) i sb (t); i5c (t) i sc (t).

Дл  исключени  обратной св зи по положению ротора А в моментном асинхронном электроприводе (фиг, 1) используетс  управление частотой тока статора как суммы измеренной скорости вращени  ротора u; (с помощью датчика 7 скорости.вращени , например с помощью тахогенератора) и дополнительной частоты Ли), равной скольжению тока статора и потокосцеплени  ротора, с последующим преобразованием сигнала задани  частоты тока WSB заДани  фазы тока статора 5 Su.(|t)dt.To eliminate feedback on the position of the rotor A in the torque asynchronous electric drive (Fig. 1), the stator current frequency control is used as the sum of the measured rotor speed u; (using speed transducer 7, for example, using a tachogenerator) and an additional Lee frequency) equal to the slip current of the stator and the rotor flux linkage, followed by conversion of the frequency setting signal WSB of the stator current phase 5 Su. (| t) dt.

При оптимальном законе управлени  (и) дополнительна  частота определ етс  согласно уравнению (3 ) пропорционально отношению моментообразу- ющей составл ющей тока статора i к величине потокосцеплени  ротора, равной модулю вектора потокосцеплени  ротора is .(t)At the optimal control (s), the additional frequency is determined according to equation (3) in proportion to the ratio of the torque component of stator current i to the rotor flux ratio equal to the modulus of the rotor flux vector is. (T)

.,, Rf т. ,, Rf t

/ILu - -- Ь / Ilu - - b

L (t)L (t)

(15)(15)

При изменении момента М в режиме (11) в функции момента измен ютс  как амплитуда тока статора ig так и амплитуда потокосцеплени  ц) в св зи с тем, что согласно уравнени м (5) JQWhen the moment M changes in mode (11) as a function of moment, both the amplitude of the stator current ig and the amplitude of the flux linking c) change due to the fact that according to equations (5) JQ

i - 1i - 1

v /Т/Тv / t / t

-ST -St

S2S2

Согласно уравнению (б) величина . потокосцеплени  ротора v,,(t) измен According to equation (b) value. rotor flux linkage v ,, (t)

етс  с запаздыванием по отношению к изменению величины тока статора is(t). Посто нна  времени апериодического процесса изменени  величины потокосцеплени  ротора равна электромагнитной ПОСТОЧ.-1НОЙ времени ротора Т,,, в св зи С чем через врем  Т ДТ,, после изменени  момента величина потокосцеплени  ротора достигает своего установившегос  значени , определ емого в функции момента согласно уравнени м (2), (4), (16) и (17):It is delayed with respect to the change in the value of the stator current is (t). The time constant of the aperiodic process of changing the magnitude of the rotor flux linkage is equal to the electromagnetic time of the rotor TORCH-1N, T because with the time T DT, after the moment change, the magnitude of the flux linkage of the rotor reaches its fixed value, determined as a function of the moment according to the equation m (2), (4), (16) and (17):

(18)(18)

где Lf - установившеес  значение величины потокосцеплени  ротора , равной модулю вектора потокосцеплени  ротора. Установившеес  значение величины тока статора определ етс  установившейс  величиной потокосцеплени  ротора согласно уравнени м (2) и (16);where Lf is the steady-state value of the rotor flux linkage equal to the modulus of the rotor flux link vector. The steady-state value of the stator current is determined by the steady-state magnitude of the rotor flux linkage according to equations (2) and (16);

i,i,

(19)(nineteen)

25 30 25 30

ос 40 os 40

Переходный процесс изменени  ве - потокосцеплени  ротора из одного установившегос  значени  в другое установившеес  значение v вы- зьшает необходимость дл  выполнени  закона (11) формировать . св занные переходные процессы изменени  величины тока статора и дополнительной частоты 3ц; в функции текущей величины потокосцеплени  ротора Vr( t).The transient process of changing the flux linkage of the rotor from one steady-state value to another steady-state value v makes it necessary to form to fulfill law (11). associated transients of variation in the magnitude of the stator current and the additional frequency 3c; as a function of the current value of the rotor flux linkage Vr (t).

Из уравнений (4) и- (17) следует уравнение, св зывающее процессы изменени  мгновенных амплитуд тока статора и потокосцеплени  ротора в функции времени при изменении момента двигател  в режиме управлени  по Зепко- ну (11):Equations (4) and (17) imply the equation relating the processes of variation of the instantaneous amplitudes of the stator current and the rotor flux linkage as a function of time when the engine torque changes in the Zepkön control mode (11):

,- (tb-/2 . 3ZpL -цГДП , - (tb- / 2. 3ZpL -GDP

(20)(20)

QQ

a из уравнений (15) и (17) следует уравнение св зи процессов изменени  скольжени  тока статора (дополнительной частоты Ли)) и мгновенной амплитуды потокосцеплени  ротораa from equations (15) and (17) follows the equation of the processes of variation of the stator current slip (additional Lie frequency) and the instantaneous amplitude of the rotor flux linkage

5555

R 2L M(t)  R 2L M (t)

Г/зг vFtT  G / sg vFtT

(21)(21)

Процессы управлени  током статора по предлагаемому способу описываютс  уравнени ми (20), (14) и (21) и определ ют процессы выполнени  взаимосв занных действий над двигателем путем изменени  величины и частоты тока статора при изменении входного воздействи  момеитного электропривода М (t)M(t).The stator current control processes according to the proposed method are described by equations (20), (14) and (21) and determine the processes for performing interrelated actions on the engine by changing the magnitude and frequency of the stator current when the input effect of the Momeite actuator M (t) M changes ( t).

Дл  исключени  информации о величине сложно измер емого потокосцеплени  ротора используют решение дифференциального уравнени  (2) при ус- ловии выполнени  закона оптимального управлени  (11) и его следстви  - равенства моментообразующей и пото- кообразующих составл ющих тока статора 15,, lij Nis/T.To exclude information about the size of the rotor flux linkage that is difficult to measure, a solution of the differential equation (2) is used under the condition of fulfilling the optimal control law (11) and its consequence — the equality of the moment-forming and flow-forming components of the stator current 15, lij Nis / T.

Из уравнений (16) и (20) следует, что при управлении по закону (11) по- токообразующа  составл клца  тока статора ijy, равна  проекции вектора то- ка статора i j на ось вектора потоко- сцеплени  ротора V., определ етс  отношением величины момента двигател  к текущей величине потокосцеплени  ротора 4 p(t) :It follows from equations (16) and (20) that, when controlled by law (11), the current-forming component of stator current ijy is equal to the projection of the stator current vector ij on the axis of the rotor flux vector V. torque of the engine to the current value of the flux linkage of the rotor 4 p (t):

, 2Lr M(t), 2Lr M (t)

5.- , у;ш 5.-, y; w

Требуема  св зь величины потоков сцеплени  ротора 4 f и величины момен- та двигател  М, пропорциональной входному воздействию, определ етс  подстановкой выражени  дл  потокооб- разующей составл ющей тока статора в правую часть дифференциально- го уравнени  (2):The required relationship between the magnitude of the rotor coupling flows 4 f and the motor torque M proportional to the input action is determined by substituting the expression for the current-generating component of the stator current into the right-hand side of the differential equation (2):

br.l.(j).,,(...),.,23, откуда с учетом равенстваbr.l. (j). ,, (...),., 23, whence, taking into account equality

%Ш .v.(t) % W .v. (T)

(22)(22)

Ч dt H dt

(24)(24)

получают дифференциальное уравнение дл  квадратичной величины потокосцеп-45 лени  ротора при изменении момента в режиме управлени  по закону (11)get the differential equation for the quadratic value of the flow-chain-45 of the rotor when the moment changes in the control mode according to the law (11)

1 (l + i(t) bM(.t). (25) R atf J/jp1 (l + i (t) bM (.t). (25) R atf J / jp

При скачке момента двигател  от начального значени  Мд до конечного значени  М квадратична  величина потокосцеплени  ротора измен етс  по закону, определ емому решением диф- When the engine torque jumps from the initial value of Md to the final value M, the square value of the rotor flux linkage changes according to the law determined by solving the differential

ференциального уравнени  (25):Efficient Equation (25):

2t2t

V ,(t) (M,-M), (26)V, (t) (M, -M), (26)

где M(j; - начальное значение момента при установившейс  начальной величине потокосцеплени  poTofa, определ емой условием установившегос  режима (18).where M (j; is the initial value of the moment at the established initial value of the flux linkage poTofa, determined by the condition of the steady state (18).

Как следует из уравнени  (26), в режиме управлени  по закону (11) переходный процесс изменени  величины потокосцеплени  ротора происходит в два раза быстрее, чем следует непосредственно из уравнени  (2), что обеспечиваетс  резкой форсировкой величины тока статора и потокообразующей составл ющей тока статора в начальный период времени после скачка момента согласно уравнени м (20) и (22) с последующим быстрым ослаблением форсиро ки по мере нарастани  потокосцеплени  ротора до нового установившегос  значени . Это обеспечивает инвариантное управление моментом независимо от текущих Величин потокосцеплени  ротора и тока статора в переходном процессе формировани  оптимального уровн  величины потокосцеплени  ротора.As follows from equation (26), in the control mode according to the law (11), the transient change in the rotor flux magnitude occurs twice as fast as follows directly from equation (2), which is ensured by sharply increasing the stator current and the current-forming component of the stator in the initial period of time after the moment jump in accordance with Eqs. (20) and (22), followed by a rapid weakening of the forcing as the rotor's flux linkage increases to a new steady-state value. This provides invariant torque control regardless of the current values of the rotor flux linkage and the stator current in the transient process of forming the optimal flux link value of the rotor.

Подставл   закон изменени  величины потокосцеплени  ротора из уравнени  (26) в уравнени  (20) и (2), получают законы инвариантного управлени  моментом при оптимальном по максимуму моменте управлени  потокосцеп- лением ротора дл  систем с фазо-ча- стотно-токовым управлением, исход  из услови  инвариантности момента M(t)M (t):Substituting the law of variation of the rotor flux linkage from equation (26) into equations (20) and (2), we obtain the laws of invariant moment control at optimal maximum moment control of the rotor flux linkage for systems with phase-frequency-current control, starting from conditions of the moment invariance M (t) M (t):

(27)(27)

(28)(28)

Способ управлени  величиной тока статора is(t) в зависимости от входного воздействи  реализуетс  дл  случа  одной пол рности зада1ш  по моменту с помощью второго элемента 16 делени , апериодического звена 14, элемента пропорционального преобразовани  18 и описанных св зей между ними.The method of controlling the value of the stator current is (t) depending on the input action is implemented for the case of one polarity of the moment setpoint using the second division element 16, aperiodic link 14, proportional conversion element 18 and the described relations between them.

Управление мгновенной частотой тока статора осуществл етс  с помощью сумматора 17, на первый вход 9 которого поступает сигнал с выхода датчика 7 скорости вращени  (например, выходное напр жение тахогенератора), который пропорционален частоте вращени  ротора и). На второй вход сумматора 17 поступает выходной сигнал пер вого элемента 15 делени , с помощью которого осуществл ют управление до- « полнительной частотой.3w, равной скольжению тока статора и потокосцеп- лени  ротора относительно ротора с заданным соотношением коэффициентов делимого и делител  дл  первого элемента 15 делени .The instantaneous frequency of the stator current is controlled by the adder 17, the first input 9 of which receives a signal from the output of the rotational speed sensor 7 (for example, the output voltage of the tachogenerator), which is proportional to the rotor speed and). The second input of the adder 17 receives the output signal of the first division element 15, with which it controls an additional frequency of 3w equal to the slip current of the stator and the rotor flux relative to the rotor with the specified ratio of the dividend and divider for the first element 15 division.

Входные сигналы и выходной сигнал сумматора 17 могут принимать как по- ложительные, так и отрицательные значени , направление вращени  векторов тока статора и потокосцеплени  ротора задают в зависимости от знака выходного сигнала сумматора 17 с помощью релейного элемента 19, выходной сиг/У The input signals and the output signal of the adder 17 can take both positive and negative values. The direction of rotation of the stator current and rotor flux vector vectors is set, depending on the sign of the output signal of the adder 17, using a relay element 19, the output signal / V

10ten

нал которого О или I определ ет направление вращени  вектора ig, который формируетс  с помощью формировател  5 фазных задающих сигналов тока статора в зависимости от сигнала задани  мгновенной амплитуды тока статора ig, поступающего с выхода 3, который образован элементом 18 пропорционального преобразовани , и в зависимости от сигнала задани  мгновенной частоты тока статора Ujg, поступающего с выхода 4, который образован выходом сумматора 17.The current of which O or I determines the direction of rotation of the vector ig, which is formed by using the shaper of 5 phase driving signals of the stator current, depending on the setting signal of the instantaneous amplitude of the stator current ig, coming from output 3, which is formed by the proportional conversion element 18, and depending on the signal sets the instantaneous frequency of the stator current Ujg, coming from the output 4, which is formed by the output of the adder 17.

При изменении входного воздействи  моментного электропривода, поступающего с выхода блока I задани  момента , с помощью формировател  2 управл ющих воздействий задают величину и частоту тока статора.When the input action of the torque electric drive, coming from the output of the block I of the torque setting, changes with the help of the driver 2, it determines the magnitude and frequency of the stator current.

-Sh

WW

1515

17 (О s17 (Oh s

Х)X)

сиsi

from

-to

Piie.2 Piie.2

Ось ротораRotor axis

Ось статораStator axis

XX

uz.3uz.3

Claims (2)

1. Способ управления асинхронным электродвигателем, при котором измеряют частоту вращения ротора асинхронного электродвигателя, формируют величину частоты тока статора суммированием частоты вращения ротора с дополнительной частотой ώω, а величину тока статора is регулируют в функции требуемого момента М', при этом в установившемся режиме работы Δω =Rr/Lr и i s Ум 1, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности управления и увеличения среднего момента асинхронного электродвигателя за счет поддержания режима постоянства сдвига фаз тока статора и потокосцепления ротора на 145° в переходных режимах, при скачкообразном законе изменения требуемого момента М( формируют величину тока статора is и дополнительную частоту Δω по законам:1. The method of controlling an induction motor, in which the rotor speed of the induction motor is measured, the stator current frequency is formed by summing the rotor speed with an additional frequency ώω, and the stator current i s is regulated as a function of the required moment M ', while in steady-state operation Δω = R r / L r and i s Mind 1 , characterized in that, in order to increase speed and accuracy of control and increase the average torque of an induction motor by maintaining a constant phase shift of the stator current and rotor flux linkage by 145 ° in transient conditions, with an abrupt law of change in the required moment M ( form the stator current value i s and the additional frequency Δω according to the laws: J2LXJ 2L X JL37A__________А________ Lrn /м; + (м'-м})(1-е41^ Lf М'+(М'-М') (l-e2tir) где Tr=Lr/Rr; Rr Lr- электромагнитная постоянная времени, активное сопротивление и индуктивность ротора;JL37A __________ A ________ Lrn / m; + (m'-m}) (1st 41 ^ L f М '+ (М'-М') (le 2tir ) where T r = L r / R r ; R r L r is the electromagnetic time constant, active rotor resistance and inductance; L- взаимная индуктивность статора и ротора;L - mutual inductance of the stator and rotor; Zp - число пар полюсов;Z p is the number of pairs of poles; - начальная величина момента, пропорциональная начальной sg величине входного воздействия.is the initial value of the moment proportional to the initial sg value of the input action. 2. Устройство по п. 1, содержащее· блок задания момента, формирователь управляющих воздействий с выходами заданий величины и частоты тока статора, формирователь фазных задающих сигналов тока статора, силовой преобразователь тока и датчик скорости вра· щения, установленный на валу асинх- I ронного двигателя и подключенный к ' первому входу формирователя управляющих воздействий, второй вход которо го подключен к выходу блока задания момента, выходы заданий величины и частоты тока статора формирователя управляющих воздействий подключены к входам- формирователя фазных задающих сигналов тока статора, связанного выходами с входами управления силового преобразователя тока, выходы которого подключены к статорным обмоткам асинхронного двигателя, при этом фор- . мирователь управляющих воздействий вы443110 полнен в виде апериодического звена, двух элементов деления и сумматора, первый вход и выход которого образуют соответственно первый вход и выход задания частоты формирователя управляющих воздействий, второй вход сумматора подключен к выходу первого элемента деления, причем вход делимого второго элемента деления образует второй вход формирователя управляющих воздействий, выход второго элемента деления связан с выходом задания величины тока статора формирователя управляющих воздействий и подключен к входу делимого первого элемента деления, входы делителей обоих элементов деления объединены между собой и подключены к выходу апериодического звена, о тличающееся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей за счет уменьшения потерь в асинхронном двигателе, в формирователь управляющих воздействий введен элемент пропорционального преобразования с коэффициентом ?2, вход которого подключен к выходу второго элемента деления, а выход образует выход задания величины тока статора формирователя управляющих воздействий, при этом вход апериодического звена подключен к выходу второго элемента деления.2. The device according to claim 1, comprising: · a unit for setting the moment, a driver of control actions with outputs for setting the magnitude and frequency of the stator current, a driver of phase driving signals of the stator current, a power current transducer, and a rotational speed sensor mounted on an asynchronous I shaft the motor and connected to the 'first input of the driver of the control actions, the second input of which is connected to the output of the unit for setting the moment, the outputs of the tasks of the magnitude and frequency of the stator current of the driver of the control actions are connected to the inputs of the driver of the phase driving signals of the stator current, connected by the outputs to the control inputs of the power current converter, the outputs of which are connected to the stator windings of the induction motor, while the control action terminator is completed in the form of an aperiodic link, two elements of division and an adder, the first input and output of which respectively form the first input and output of the frequency generator of the control actions, the second input of the adder is connected to the output of the first division element, and the input of the divisible second division element forms the second input of the driver of the control actions, the output of the second division element is connected with the output of the job value of the stator current of the driver of the control actions and by is connected to the input of the divisible first division element, the inputs of the dividers of both division elements are interconnected and connected to the output of the aperiodic link, characterized in that, in order to improve energy performance by reducing losses in the induction motor, an element of proportional conversion is introduced into the control shaper with coefficient? 2, the input of which is connected to the output of the second division element, and the output forms the output of the task of the stator current value of the shaper of control actions, When input of this delay element is connected to the output of the second division element.
SU813371816A 1981-12-16 1981-12-16 Method and device for controlling induction motor SU1443110A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813371816A SU1443110A1 (en) 1981-12-16 1981-12-16 Method and device for controlling induction motor
BG7165885A BG48440A1 (en) 1981-12-16 1985-09-11 Method and device for controlling of asynchronous electric motors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813371816A SU1443110A1 (en) 1981-12-16 1981-12-16 Method and device for controlling induction motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1443110A1 true SU1443110A1 (en) 1988-12-07

Family

ID=20988740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813371816A SU1443110A1 (en) 1981-12-16 1981-12-16 Method and device for controlling induction motor

Country Status (2)

Country Link
BG (1) BG48440A1 (en)
SU (1) SU1443110A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2771794C1 (en) * 2021-07-23 2022-05-12 Общество с ограниченной отвественностью "Инжиниринговый центр "Русэлпром" (ООО "Инжинириговый центр "Русэлпром") Method for identifying the time constant of the rotor and the mutual inductance of the stator and rotor of an asynchronous motor in a vector field-oriented control system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2771794C1 (en) * 2021-07-23 2022-05-12 Общество с ограниченной отвественностью "Инжиниринговый центр "Русэлпром" (ООО "Инжинириговый центр "Русэлпром") Method for identifying the time constant of the rotor and the mutual inductance of the stator and rotor of an asynchronous motor in a vector field-oriented control system

Also Published As

Publication number Publication date
BG48440A1 (en) 1991-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gabriel et al. Field-oriented control of a standard ac motor using microprocessors
US3720863A (en) Electrically driven vehicle steered by control of power and speed of tractive elements
US4361794A (en) Induction motor drive apparatus
US3805135A (en) Apparatus for field-oriented control or regulation of asynchronous machines
CN110061671B (en) Permanent magnet synchronous motor control method and system based on speed change approach rate
KR900007109B1 (en) Speed control apparatus for synchronous motor
CN107947669B (en) Nonlinear back-thrust tracking control method for hybrid excitation synchronous motor
US4458193A (en) Method and apparatus for controlling an AC induction motor
JP3765437B2 (en) Control system for synchronous motor for machine tool spindle drive
SU1443110A1 (en) Method and device for controlling induction motor
US4267498A (en) Drive equipment with two-phase synchronous motor
SU1458962A1 (en) Method and apparatus for controlling induction electric drive
SU864476A1 (en) Electric drive
JPS62272889A (en) Vector control arithmetic unit for electric motor
SU1436263A1 (en) Electric drive
JPH0681547B2 (en) Control method of voltage type PWM inverter in AC servo motor
JPH0619350Y2 (en) AC motor vector controller
JPH05344694A (en) Reluctance type rotating machine
SU828356A1 (en) Ac electric drive
JPS6330236Y2 (en)
JPS6042711B2 (en) Transmission motor rotation control device
SU517126A1 (en) Electric drive with asynchronous machine with a phase rotor
SU1010714A1 (en) Frequency-controlled electric drive
JPH0546794B2 (en)
SU809461A1 (en) Induction electric drive