SU1515322A1 - A.c. electric drive - Google Patents
A.c. electric drive Download PDFInfo
- Publication number
- SU1515322A1 SU1515322A1 SU843739068A SU3739068A SU1515322A1 SU 1515322 A1 SU1515322 A1 SU 1515322A1 SU 843739068 A SU843739068 A SU 843739068A SU 3739068 A SU3739068 A SU 3739068A SU 1515322 A1 SU1515322 A1 SU 1515322A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- torque
- current
- stator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл регулировани момента, скорости и положени рабочих органов производственных механизмов, дл привода роботов, в станках с числовым программным управлением. Целью изобретени вл етс повышение энергетических и динамических показателей. Указанна цель достигаетс тем, что в электропривод переменного тока введен адаптивный регул тор (АР) 7 момента с двум входами и трем выходами. АР 7 снабжен блоком 8 управл емого ограничени , двум блоками 9,10 делени , четырьм блоками 11,12,13,14 нелинейности, двум блоками 15,16 выделени модул , апериодическим звеном 17 и двум сумматорами 18,19. Первый вход АР 7 подключен к выходу пропорционально-интегрального регул тора 6 скорости. Второй вход АР 7 подключен к выходу датчика 3 частоты вращени . Первый выход АР 7 подключен к управл ющему входу импульсного преобразовател (ИП) 2 тока. В электроприводе обеспечиваетс инвариантное и оптимальное управление моментом во всем требуемом диапазоне изменени момента и частоты вращени . Это достигаетс адаптивным управлением в динамике и статике степенью использовани магнитопровода путем св занного изменени момента и амплитуды потокосцеплени ротора, взаимосв занных действий над фазой, частотой и амплитудой тока статора с помощью АР 7. 6 ил.The invention relates to electrical engineering and can be used to adjust the torque, speed and position of the working bodies of production mechanisms, to drive robots, in machine tools with numerical program control. The aim of the invention is to increase the energy and dynamic performance. This goal is achieved by introducing an adaptive torque regulator (AP) 7 with two inputs and three outputs into the AC drive. The AP 7 is equipped with a controlled limit unit 8, two division blocks 9, 10, four non-linearity blocks 11,12,13,14, two modulus extraction blocks 15,16, aperiodic link 17 and two adders 18,19. The first input of the AP 7 is connected to the output of the proportional-integral speed controller 6. The second input AP 7 is connected to the output of the rotational speed sensor 3. The first output of the AP 7 is connected to the control input of a pulse converter (PI) 2 current. In the electric drive, an invariant and optimal torque control is provided over the entire required range of variation of the torque and rotation frequency. This is achieved by adaptive control in dynamics and statics of the degree of use of the magnetic circuit by means of the associated variation of the rotor torque and amplitude of the rotor flux linkage, interrelated actions on the phase, frequency and amplitude of the stator current using AP 7. 6 Il.
Description
3151532231515322
Изобретение относитс к электротехнике , в частности к регулируемому асинхронному электроприводу, и может быть использовано дл регулировани The invention relates to electrical engineering, in particular to an adjustable asynchronous electric drive, and can be used to control
момента, скорости и положени рабочих органов производственных механизмов, оснащенных асинхронньми электроприводами , которые включают импульсный инвертор, асинхронный двигатель с ко- роткозамкнутым ротором и датчик скорости , например дл электроприводов роботов, электроприводов подачи и главного движени станков с числовым программньм управлением.torque, speed and position of the working bodies of production mechanisms equipped with asynchronous electric drives, which include a pulse inverter, a short-circuited rotor asynchronous motor, and a speed sensor, for example, electric drives of robots, electric drives of feed and main motion of machine tools with numerical program control.
Целью изобретени вл етс повышение энергетических и динамических по- казателей за счет повышени развиваемого ускорени , уменьшени потерь и нагрева двигател , увеличени испаль- зовани двигател по моменту и мощности и расширени диапазона регулировани скорости.The aim of the invention is to increase the energy and dynamic performance by increasing the developed acceleration, reducing losses and heating the engine, increasing the use of the engine in terms of torque and power, and expanding the range of speed control.
На фиг. 1 представлена функциональна схема электропривода переменного тока; на фиг. 2-5 - характеристики блоков нелинейностей в адаптивном регул торе момента; на фиг. 6 - диаграммы , по сн ющие трехзонное изменение фазы тока статора и амплитуды потокосцеплени ротора в зависимости от требуемого момента и измеренной скорости. I .FIG. 1 shows a functional diagram of the AC drive; in fig. 2-5 - characteristics of nonlinearity blocks in the adaptive torque controller; in fig. 6 shows diagrams explaining the three-zone variation of the phase of the stator current and the amplitude of the rotor flux linkage depending on the required torque and measured speed. I.
Вход блока 8 управл емого ограничени , образующий первый вход адаптивного регул тора 7 момента, подключен к выходу пропорционально-интегральног регул тора 6 скорости.The input of the controlled limiting unit 8, which forms the first input of the adaptive torque controller 7, is connected to the output of the proportional-integral speed controller 6.
Выход блока 8 управл емого ограничени подключен к входу делимого первого блока 9 делени , а его управл ющий вход - к выходу первого блока 11 нелинейности. Выход первого блока 9 делени подключен к входу делимого второго блока 10 делени , соединенного выходом с первым входом первого сумматора 18.The output of the controlled limit unit 8 is connected to the input of the dividend first dividing unit 9, and its control input to the output of the first nonlinearity unit 11. The output of the first dividing unit 9 is connected to the input of the divisible second dividing unit 10 connected by an output to the first input of the first adder 18.
Входы делителей блоков 9 и 10 делени объединены между собой и подключены к выходу второго блока 12 нелинейности, соединенного входом с выходом апериодического звена 17.The inputs of the dividers of blocks 9 and 10 division combined with each other and connected to the output of the second block 12 of the nonlinearity connected by the input with the output of the aperiodic link 17.
Выход первого блока 9 делени подключен к входу третьего блока 13 нелинейности , соединенного выходом с входом первого блока вьщелени модул , входы первого и четвертого блоков нелинейностей 11 и 14 объединены между собой и подключены к выходу второго блока 16 вьщелени модул , вход которого объединен с вторым входом первого сумматора 18 и образует второй вход адаптивного регул тора 7 момента , подключенньз к выходу датчика 3 частоты вращени .The output of the first dividing unit 9 is connected to the input of the third nonlinearity unit 13 connected by an output to the input of the first block of the module, the inputs of the first and fourth blocks of nonlinearity 11 and 14 are interconnected and connected to the output of the second block of the 16 block module, the input of which is combined with the second input the first adder 18 and forms the second input of the adaptive torque regulator 7, connected to the output of the rotational speed sensor 3.
Выход четвертого блока 14 нелинейThe output of the fourth block 14 nonline
Электропривод переменного тока со- г нести и выход первого блока 15 вьщедержит асинхронный двигатель 1 (фУ1г.1) подключенный статорными обмотками к выходам импульсного преобразовател The AC motor drive and carry the output of the first unit 15 hold the asynchronous motor 1 (FU1G.1) connected by stator windings to the outputs of the pulse converter
2тока, выполненный с управл ющими входами дл частоты и дл ортогональ- 40 ных составл ющих тока статора, датчик2 currents, made with control inputs for frequency and for orthogonal 40 stator current components, sensor
3частоты вращени , установленный на валу асинхронного двигател 1, последовательно соединенные блок 4 задани скорости, элемент 5 сравнени и про- 45 порционально-интегральный регул тор3 rotational frequencies mounted on the shaft of the induction motor 1, serially connected speed setting unit 4, comparison element 5 and proportional-integral proportional controller 45
6 скорости, при этом другой вход элемента 5 сравнени подключен к выходу датчика 3 частоты вращени .6 speed, while another input of the comparison element 5 is connected to the output of the rotational speed sensor 3.
В электропривод переменного тока 50 введен адаптивный регул тор 7 момента , выполненный с двум входами и трем выходами и снабженный блоком 8 управл емого ограничени , двум блоками 9 и 10 делени , четырьм блоками 55 11-14 нелинейности, двум блоками 15 и 16 вьделени модул , апериодическим звеном 17 и двум сумматорами 18 и 19.An adaptive torque regulator 7, made with two inputs and three outputs and equipped with a controllable limit unit 8, two division blocks 9 and 10, four nonlinearity blocks 55 11-14, two modulus 15 and 16 modules, aperiodic link 17 and two adders 18 and 19.
ле ш модул подключены к соответству ющим входам второго сумматора 19, соединенного выходом с входом апериодического звена 17.The module module is connected to the corresponding inputs of the second adder 19 connected by an output to the input of the aperiodic link 17.
Выходы первого 18 и второго 19 сум маторов и выход первого блока 9 делени , образующие соответственно первый второй и третий выходы адаптивного ре гул тора 7 момента, подключены соответственно к управл ющим входам дл частоты и дл ортогональных составл ю щих тока статора импульсного преобразовател 2 тока.The outputs of the first 18 and second 19 summers and the output of the first dividing unit 9, respectively, forming the first second and third outputs of the adaptive torque controller 7, are connected respectively to the control inputs for the frequency and for the orthogonal stator component currents of the pulse current converter 2.
Импульсный преобразователь 2 тока содержит преобразователь 20 аналог- код, выход которого соединен с входами двух посто нных программирующих запоминающих устройств 21 и 22. Выходы первого посто нного программирующего запоминающего устройства 21 соединены с цифровыми входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей 23 и 24. Выходы второго посто н ноге программирующего запоминающего Pulse converter 2 current contains converter 20 analog-code, the output of which is connected to the inputs of two permanent programming memories 21 and 22. The outputs of the first permanent programming memory 21 are connected to digital inputs of the first and second digital-analog converters 23 and 24. The outputs of the second constant n leg programming memory
ле ш модул подключены к соответствующим входам второго сумматора 19, соединенного выходом с входом апериодического звена 17.Le w module connected to the corresponding inputs of the second adder 19, the output connected to the input of the aperiodic link 17.
Выходы первого 18 и второго 19 сумматоров и выход первого блока 9 делени , образующие соответственно первый, второй и третий выходы адаптивного регул тора 7 момента, подключены соответственно к управл ющим входам дл частоты и дл ортогональных составл ющих тока статора импульсного преобразовател 2 тока.The outputs of the first 18 and second 19 adders and the output of the first dividing unit 9, forming the first, second and third outputs of the adaptive torque controller 7, respectively, are connected respectively to the control inputs for the frequency and for the orthogonal stator current components of the pulse current converter 2.
Импульсный преобразователь 2 тока содержит преобразователь 20 аналог- код, выход которого соединен с входами двух посто нных программирующих запоминающих устройств 21 и 22. Выходы первого посто нного программирующего запоминающего устройства 21 соединены с цифровыми входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей 23 и 24. Выходы второго посто н- ноге программирующего запоминающего Pulse converter 2 current contains converter 20 analog-code, the output of which is connected to the inputs of two permanent programming memories 21 and 22. The outputs of the first permanent programming memory 21 are connected to digital inputs of the first and second digital-analog converters 23 and 24. The outputs of the second constant n leg of programming memory
устройства 22 подключены к цифровым входам третьего и четвертого цифроана- логовых преобразователей 25 и 26. Выходы четырех цифроаналоговьгх преобразователей 23-26 подключены к входам блока 27 сумматоров, три выхода которого через соответствующие узлы 28, 29 и 30 сравнени соединены с входами регул торов тока 31, 32 и 33, выходы последних подключены к входам импульсного инвертора 34, три выхода которого через датчики 35, 36 и 37 мгновенного фазного тока подсоединены к асин20devices 22 are connected to digital inputs of third and fourth digital-to-analog converters 25 and 26. The outputs of four digital-to-analog converters 23-26 are connected to the inputs of the block 27 of adders, three outputs of which are connected to the inputs of current regulators 31 via the corresponding comparison nodes 28, 29 and 30 , 32 and 33, the outputs of the latter are connected to the inputs of a pulse inverter 34, three outputs of which are connected to asyn20 via sensors 35, 36 and 37
2525
30thirty
3535
4040
ни текущей амплитуды потокосцеплени ротора в зависимости от потокообразую щей составл ющей тока и от характерис тики намагничивани двигател (фиг.З) и путем вычислени управл емой составл ющей синхронной частоты и момен- тообразующей составл ющей тока в обратной зависимости от вычисленной амплитуды потокосцеплени ротора, а потокообразующую составл ющую тока измен ют в зависимости от вычисленной моментообразующей составл ющей тока путем переключени их св зи в зависимости от граничных величин и частоты вращени (фиг. 4 и 5), причем вектор тока статора is задают с помощью . адаптивного регул тора 2 момента трем параметраьи (фиг, 6), требуемой синхронной частотой tj , требуемой моментообразующей составл ющей тока статора ithe current amplitude of the rotor flux linkage depending on the current-forming component of the current and on the motor magnetization characteristic (Fig. 3) and by calculating the controlled component of the synchronous frequency and the torque-generating component of the current in inverse relation to the calculated amplitude of the rotor flux coupling, the current-forming component of the current is changed depending on the calculated moment-forming component of the current by switching their connection depending on the boundary values and the frequency of rotation (Fig. 4 and 5), And the stator current vector is given by. adaptive time regulator 2 with three parameters (FIG. 6), the required synchronous frequency tj, the required moment-forming component of the stator current i
sxsx
хронному двигателю 1, вход преобразо-t5 щей- составл ющей тока путем вычисле- вател 20 аналог-код и объединенные между собой попарно аналоговые входы цифроанапоговых преобразователей 23, 25 и 24, 26 образуют соответственно управл ющие входы дл частоты и дл ортогональных составл ющих тока статора импульсного преобразовател 2 тока.motor 1, the converter input-t5 component of the current by calculator 20 analog-code and interconnected in pairs analog inputs of digital-to-analog converters 23, 25 and 24, 26 form, respectively, control inputs for frequency and for orthogonal current components stator pulse converter 2 current.
Сущность функционировани электропривода переменного тока заключаетс в том, что скорость асинхронного двигател 1 регулируют за счет адаптивного св занного регулировани момента двигател и потокосцеплени ротора и измен емой степени насыщени магни- топровода путем адаптивного регулировани и трехзонного переключени струк структ фь регулировани фазы тока статора . При этом фазу тока измен ют с помощью четьфех блоков нелинейности 11-14, характеристики которых показаны соответственно на фиг. 2-5, как сумму двух взаимосв занных составл ющих фазы, одну из которых образуют разверткой синхронной частоты, соответствующей требуемой частоте потокосцеплени ротора и равной сумме величины измеренной частоты вращени и управл емой составл ющей синхронной частоты , а вторую образуют трехзонным ремещением св зи между моментообразующей и потокообразующей составл ющими тока в зависимости от требуемого момента , измеренной частоты вращени и граничных уровней требуемого момента 50 и измеренной частоты вращени (фиг.6); причем вторую составл ющую фазы, равную фазе тока статора относительно потокосцеплени ротора, задают посто нной и равной 145 при превьппении граничного момента до достижени граничной частоты вращени (фиг.6,в,г), а в зонах ниже граничного момента и вьпие граничной частоты вращени втосдвинутой по фазе относительно потокосцеплени ротора ff.The essence of the operation of the AC drive is that the speed of the induction motor 1 is controlled by adaptive coupled torque control and rotor flux coupling and variable magnet saturation by adjusting the three-zone stator current phase control. In this case, the phase of the current is changed using a set of nonlinearity blocks 11-14, the characteristics of which are shown respectively in FIG. 2-5, as the sum of two interrelated phase components, one of which is formed by a sweep of a synchronous frequency corresponding to the desired frequency of the rotor flux linkage and equal to the sum of the measured rotational frequency and the controlled component of the synchronous frequency, and the second is formed by a three-zone displacement of the connection between the moment-forming and current-forming current components, depending on the required torque, the measured rotational frequency and the boundary levels of the required torque 50 and the measured rotational frequency (Fig. 6); the second component of the phase, equal to the phase of the stator current relative to the rotor flux linkage, is set to be constant and equal to 145 when the boundary moment is exceeded until the boundary rotation frequency is reached (Fig.6, c, d), and in the zones below the limit moment the rotation frequency retracted relative to the flux linkage of the rotor ff.
на 190 , и требуемой потокообразуюi +at 190, and the required flow i +
щей составл ющей тока статора icommon current stator component i
S:;S :;
синфазной по отношению к потокосцеп- лению ротора ( . Цифроаналоговым способом преобразуют указанные параметры тока статора в требуемые величины мгновенных фазных токов i, , i, которые отрабатьшают способ широт но-импульсной модул ции рассогласовани заданного i, i i и действительного мгновенного фазного тока isa sb sc помощью внутреннего контура регулировани вектор а тока статора и импульсного инвертора.in-phase with respect to the rotor flux coupling (the digital-analog method converts the indicated stator current parameters into the required magnitudes of the instantaneous phase currents i, i, which adjust the pulse-width modulation method of the mismatch of the specified i, ii and real instantaneous phase current isa sb sc using an internal loop regulating the vector a of the stator current and a pulsed inverter.
При этом адаптивное регулироватгие фазой тока статора производ т по двум критери м одновременно (что определ ет характеристики блоков нелинейности и переключеш-ш св зей параметров в структуре электропривода): по динамическому критерию инвариантного управлени моментом двигател (равенрую составл юптую фазы измен ют в за-,; висимости от требуемого момента (фиг. 6 а,б) и измеренной частоты вращени (фиг. б, д,е) соответственно.In this case, the adaptive phase phase current regulation of the stator is produced according to two criteria simultaneously (which determines the characteristics of the nonlinearity blocks and the switch-wiring of parameters in the drive structure): according to the dynamic criterion of the motor torque invariant control (equal to ,; depending on the required torque (Fig. 6 a, b) and the measured rotational frequency (Fig. b, d, e), respectively.
При этом управл емую составл ющую синхронной частоты, асинхронную частоту , равную скорости изменени второй составл ющей фазы, амплитуду тока статора и потокообразующую составл ющую тока образуют процессом выполнени взаимосв занных действий над требуемым моментом электропривода, измеренной частотой вращени и потокообразую-At the same time, the controlled component of the synchronous frequency, the asynchronous frequency equal to the rate of change of the second component of the phase, the amplitude of the stator current and the current-forming component of the current are formed by the process of performing interrelated actions on the required torque of the electric drive, the measured rotation frequency and the flow forming
00
5five
00
5five
00
ни текущей амплитуды потокосцеплени ротора в зависимости от потокообразую- щей составл ющей тока и от характеристики намагничивани двигател (фиг.З) и путем вычислени управл емой составл ющей синхронной частоты и момен- тообразующей составл ющей тока в обратной зависимости от вычисленной амплитуды потокосцеплени ротора, а потокообразующую составл ющую тока измен ют в зависимости от вычисленной моментообразующей составл ющей тока путем переключени их св зи в зависимости от граничных величин и частоты вращени (фиг. 4 и 5), причем вектор тока статора is задают с помощью . адаптивного регул тора 2 момента трем параметраьи (фиг, 6), требуемой синхронной частотой tj , требуемой моментообразующей составл ющей тока статора ithe current amplitude of the rotor flux linkage depending on the current-forming component of the current and the motor magnetization characteristic (Fig. 3) and by calculating the controlled component of the synchronous frequency and the torque-generating component of the current inversely related to the calculated amplitude of the rotor flux, and the current-forming component of the current is changed depending on the calculated moment-forming component of the current by switching their connection depending on the boundary values and the rotation frequency (Fig. 4 and 5), p When in use, is stator current vector is given by. adaptive time regulator 2 with three parameters (FIG. 6), the required synchronous frequency tj, the required moment-forming component of the stator current i
sxsx
5 щей- составл ющей тока путем вычисле- 5 times the current component by calculating
j 0 j 0
сдвинутой по фазе относительно потокосцеплени ротора ff.out of phase with respect to the flux linkage of the rotor ff.
на 190 , и требуемой потокообразуюi +at 190, and the required flow i +
щей составл ющей тока статора icommon current stator component i
S:;S :;
синфазной по отношению к потокосцеп- лению ротора ( . Цифроаналоговым способом преобразуют указанные параметры тока статора в требуемые величины мгновенных фазных токов i, , i, которые отрабатьшают способ широт но-импульсной модул ции рассогласовани заданного i, i i и действительного мгновенного фазного тока isa sb sc помощью внутреннего контура регулировани вектор а тока статора и импульсного инвертора.in-phase with respect to the rotor flux coupling (the digital-analog method converts the indicated stator current parameters into the required magnitudes of the instantaneous phase currents i, i, which adjust the pulse-width modulation method of the mismatch of the specified i, ii and real instantaneous phase current isa sb sc using an internal loop regulating the vector a of the stator current and a pulsed inverter.
При этом адаптивное регулироватгие фазой тока статора производ т по двум критери м одновременно (что определ ет характеристики блоков нелинейности и переключеш-ш св зей параметров в структуре электропривода): по динамическому критерию инвариантного управлени моментом двигател (равенство требуемого момента М и действительного момента М во всех режимах)At the same time, the adaptive phase current regulation of the stator is carried out according to two criteria simultaneously (which determines the characteristics of the nonlinearity blocks and the switching parameters of the parameters in the drive structure): by the dynamic criterion of invariant control of the motor torque (equality of the required torque M and actual torque M all modes)
М - МM - M
(1)(one)
и по энергетическому критерию оптимального по максимуму момента двигател управлени магнитным полем (по- токосцепление ротора V) при ограни- чени х по току статора ig и напр жению статора U and according to the energy criterion of the optimal maximum torque of the motor by controlling the magnetic field (rotor current coupling V) at stator current limits ig and stator voltage U
М М,M M,
(2)(2)
приat
S conS con
.t.-s i.t.-s i
5 I5 I
и and
S макс S max
(3) (4)(3) (4)
где Lg tons заданна максимальна или текуща величина мгновенной амплитуды тока стато- ра;where Lg tons is the specified maximum or current value of the instantaneous amplitude of the stator current;
Us wvoiKc максимально достигаема мгновенна амплитуда напр жени статора.Us wvoiKc is the maximum instantaneous amplitude of the stator voltage.
Указанным процессом взаимосв занных действий над электроприводом достигают одновременного выполнени усло ВИЙ (1)-(4) во всем диапазоне изменени момента и частоты вращени до значений, в несколько раз превышающих номинальные величины момента и частоты вращени , с учетом энepгeтичecки возможностей импульсного преобразовател тока.The indicated process of interconnected actions on the electric drive achieves simultaneous fulfillment of the VIY (1) - (4) condition in the whole range of variation of the torque and rotation frequency to values several times higher than the nominal torque and rotation frequency values, taking into account the power capabilities of the current converter.
Электропривод переменного тока работает следующим образом.The AC drive works as follows.
В начальном состо нии электропри- вода отсутствуют напр жени на входах элемента 5 сравнени U О, Ujj О и на выходе пропорционально- интегрального регул тора скорости 6 получают и |и О. На входах адаптивного регул тора 7 момента напр жени равны нулю ( 0,0 ц) 0), в св зи с чем напр жени на выходах блока 8 управл емого ограничени , первого 9 и второго 10 блоков делени такжеIn the initial state of the electric drive, there are no voltages at the inputs of the element 5 of the comparison U O, Ujj O and the output of the proportional-integral speed controller 6 is received and | and O. At the inputs of the adaptive controller 7, the voltage moment is zero (0, 0 c) 0), in connection with which the voltage at the outputs of block 8 of the controlled limitation, the first 9 and second 10 blocks of division are also
равны нулю (Uj5, О, 0). Как следует из характеристики вход-выход первого блока 11 нелинейности (фиг. 2), его выходное напр жение U при Ui О также равно нулю. Напр жение на выходе второго блока нелинейности 12 определ етс характеристикой вход-выход, изображенной на фиг. 3, в функции потокообразующейare zero (Uj5, O, 0). As follows from the input-output characteristic of the first non-linear unit 11 (Fig. 2), its output voltage U at Ui 0 is also zero. The voltage at the output of the second nonlinearity unit 12 is determined by the input-output characteristic shown in FIG. 3, in the flow-forming function
составл ющей тока статора igy котора в начальном состо нии электропривода определ етс начальным участкомthe stator current component igy which in the initial state of the electric drive is determined by the initial portion
(о третьего блока 13 нелиней1(about the third block 13 nonline1
sy sy
ности. Начальное выходное напр жение блока 13 нелинейностиnosti. The initial output voltage of the block 13 nonlinearity
UiUi
SV,SV,
ISSj К:ISSj K:
пропорциональное начальной потокообразующей составл ющей тока статора ijy в зависимости от коэффициента передачи по току К ., устанавливают, как показано на характеристике фиг. 4, в несколько раз меньше максимального напр жени задани потокообразующей составл ющей тока статора i,, в зависиьУ„аксproportional to the initial current-forming component of the stator current ijy, depending on the current transfer ratio K., is set, as shown in the characteristic of FIG. 4, several times less than the maximum voltage of setting the current-forming component of the stator current i i, depending on the max.
МОСТИ ОТ требуемой форсировки потоко- образующей составл ющей тока статораBRIDGES FROM the Required Forcing of the Current-Flow Component of the Stator Current
17 yil -aSJSP 17 yil -aSJSP
(5)(five)
где - коэффициент форсировки потокообразующей состал ющей тока статора, определ емый требуемым диапазоном изменени амплитуды потокосцепле ни ротора v в зависимости от диапазона изменени требуемого момента М.where is the force ratio of the current-forming component of the stator current, determined by the required range of amplitude variation of the flux linkage of the rotor v depending on the range of variation of the required moment M.
Напр жение на входе второго блока 12 нелинейности, равное выходному напр жению апериодического звена 17, зависит от времени, посто нной времени апериодического звена и выходного напр жени третьего блока нелинейности 13 следующим образом.The voltage at the input of the second nonlinearity unit 12, equal to the output voltage of the aperiodic link 17, depends on time, the time constant of the aperiodic link, and the output voltage of the third nonlinearity block 13 as follows.
На выходе первого блока 15 выделени модул образуетс напр жение положительной пол рности, равное по величине начальному напр жению задани потокообразующей составл ющей тока статораAt the output of the first module 15 allocation module, a positive polarity voltage is formed, equal in magnitude to the initial voltage setting of the current-forming component of the stator current
иand
SV. SV.
II
1U1U
выл,5 Ihowled 5 I
(6)(6)
При отсутствии измеренной частоты вращени напр жение на выходе четвертого блока 14 нелинейности равно нулю , что следует из характеристики, представленной на фиг. 5.In the absence of a measured rotational frequency, the voltage at the output of the fourth nonlinearity unit 14 is zero, which follows from the characteristic shown in FIG. five.
Напр жение с выхода первого блока 15 вьщелени модул поступает через сумматор 19 на вход апериодического 91515322The voltage from the output of the first block 15 in the module is fed through the adder 19 to the aperiodic input 91515322
звена 17, имеющего передаточную функилиlink 17, having a transmission function
цию::
W,,(P)W ,, (P)
гдеWhere
Т -LL RrT -LL Rr
электромагнитна посто нна времени ротора, индуктивность ротора, активное сопротивление ротора.electromagnetic rotor time constant, rotor inductance, rotor resistance.
Установившеес значение выходного напр жени апериодического звена 17The established value of the output voltage of the aperiodic link 17
Lp RrLp rr
10ten
Посто нный фазный ток образуетс вследствие того, что преобразователь 20 аналог-код и посто нные программируемые запоминающие устройства 21 и 22 не переключают дискретные выборки синусной и косинусной функции, ввиду отсутстви напр жени наThe constant phase current is generated due to the fact that the analog-code converter 20 and the permanent programmable memories 21 and 22 do not switch discrete samples of the sine and cosine functions, due to the absence of voltage
входе. Напр жени на выходах цифро- аналоговых преобразователей 23-26 не бих, величине начального напр -|5 измен ютс , равны нулю на выходах циф- жени потокообразующей составл ющейроанапоговьк преобразователей 23 иthe entrance. The voltages at the outputs of digital-to-analog converters 23-26 are not big, the magnitude of the initial voltage - | 5 changes, is equal to zero at the digital outputs of the current-forming component of the transducer 23 and
тока и вих , I Uijvf I, а на выходе блока 12 устанавливаетс начальное напр жение задани амплитуды потокосцеплени ротора U( , в несколько раз меньшееcurrent and vih, I Uijvf I, and the output of block 12 is set to the initial voltage setting the amplitude of the flux linkage of the rotor U (several times lower
25 и равнь: напр жению iU ;5-,„1 на выхо5 025 and equal: voltage iU; 5 -, „1 at the output5 0
максимального напр жени Ui,maximum voltage Ui,
соответствующего требуемому максимальному потокосцеплению ротора iv при насыщении магнитопроводаcorresponding to the required maximum flux linkage of the rotor iv when the magnetic core is saturated
дах цифроаналоговых преобразователей 24 И 26. В результате этого на выхо- де блока 27 сумматоров образуютс dah digital-to-analog converters 24 and 26. As a result, at the output of the block 27 adders are formed
три напр жени задани посто нных фазных токов U,-sathree voltages set by the constant phase currents U, -sa
и,-зЬ . и isc , которыеand, -l. and isc which
г MClUtMr. MClUt
поступают через узлы 28, 29 и 30 сравнени на входы регул торов 31, 32arrive through nodes 28, 29 and 30 of comparison to the inputs of the regulators 31, 32
„У ЛМОИС „At LMOIS
КфпК(CFPC (
(8)(eight)
КTO
flii5 flii5
КфлКц;KflKz;
коэффициент форсировки амплитуды потоко сцепле- ни ротораJ коэффициент передачи По потокосцеплению ро30 ного фазного тока, выходные напр жени которых поступают на входы элементов 28, 29 и 30 сравнени .amplitude forcing the amplitude of the rotor coupling flowJ transmission coefficient For the flux coupling of the rotor phase current, the output voltages of which are fed to the inputs of the elements 28, 29 and 30 of the comparison.
В фазных обмотках статора асинхронного двигател 1 устанавливаетс постора .In the phase windings of the stator of the asynchronous motor 1, a postor is installed.
При отсутствии измеренной частотыIn the absence of a measured frequency
вращени (U 0) напр жение на выхо- о нный ток, соответствующий неподвиж- де второго блока 16 вьделени модул у начальному состо нию вектора торавно нулю. статора i , при этом модуль вектоТаким образом, в начальном состо - р, статора равен начальной пото- нии электропривода на выходе адаптив- кообразующей составл ющей тока стато- ного регул тора 7 момента, образован- 40 ра i 5 i s , в результате чего в ном выходом сумматора 18, напр жениеrotation (U 0), the voltage to the output current corresponding to the stationary second block 16 modulus of the modulus of the initial state of the vector is equal to zero. stator i, in this case the module is vectoSic, in the initial state, p, of the stator is equal to the initial flow of the electric drive at the output of the adaptive component of the current component of the static regulator nominal output of the adder 18, voltage
и отсутствует, на втором выходе, об- , разованном выходом первого блока 9 делени , напр жение V также отсутствует , а на третьем выходе, образованном выходом сумматора 19, устанавливаетс посто нное положительноеand is absent, at the second output, formed by the output of the first dividing unit 9, the voltage V is also absent, and at the third output, formed by the output of the adder 19, a constant positive
4545
асинхронном двигателе 1 образуетс посто нное начальное потокосцепление ротора, амплитуда которого в несколько раз меньше максимальной амплитуды Ч .Asynchronous motor 1 forms a constant initial rotor flux linkage, the amplitude of which is several times smaller than the maximum amplitude H.
р максp max
(11)(eleven)
напр жение ,, I, в несколько раз меньшее максимально возможного напр жени на третьем выходе. В результате этого импульсный преобразователь 2 тока формирует посто нный выходнойvoltage, I, several times lower than the maximum possible voltage at the third output. As a result, the pulse current converter 2 forms a constant output
ток 1current 1
ss
в несколько раз меньший номинального тока намагничивани iseveral times smaller than the rated magnetizing current i
создающего номинальный магнитный поток в воздушном зазоре V ,„ L р,-1(, при этом величина isso составл ет малую величину от ноьшнального тока статора (пор дка 5-20%)generating a nominal magnetic flux in the air gap V, "L p, -1 (and the value of isso is small from the stator current current (about 5-20%)
10 0,051,„10 0,051, „
0... 0 ...
(9i(9i
(10)(ten)
10ten
Посто нный фазный ток образуетс вследствие того, что преобразователь 20 аналог-код и посто нные программируемые запоминающие устройства 21 и 22 не переключают дискретные выборки синусной и косинусной функции, ввиду отсутстви напр жени наThe constant phase current is generated due to the fact that the analog-code converter 20 and the permanent programmable memories 21 and 22 do not switch discrete samples of the sine and cosine functions, due to the absence of voltage
25 и равнь: напр жению iU ;5-,„1 на выхо5 025 and equal: voltage iU; 5 -, „1 at the output5 0
дах цифроаналоговых преобразователей 24 И 26. В результате этого на выхо- де блока 27 сумматоров образуютс dah digital-to-analog converters 24 and 26. As a result, at the output of the block 27 adders are formed
три напр жени задани посто нных фазных токов U,-sathree voltages set by the constant phase currents U, -sa
и,-зЬ . и isc , которыеand, -l. and isc which
поступают через узлы 28, 29 и 30 сравнени на входы регул торов 31, 32arrive through nodes 28, 29 and 30 of comparison to the inputs of the regulators 31, 32
и 33 тока и отрабатьшаютс импульсным инвертором 34 благодар пофазной отрицательной обратной св зи по мгновенному фазному току, реализуемой с помощью датчиков 35, 36 и 37 мгновен30 ного фазного тока, выходные напр жени которых поступают на входы элементов 28, 29 и 30 сравнени . and 33 currents and are developed by a pulsed inverter 34 due to a phase negative feedback on the instantaneous phase current realized by sensors 35, 36 and 37 of the instantaneous phase current, the output voltages of which are fed to the inputs of the elements 28, 29 and 30 of the comparison.
В фазных обмотках статора асинхронного двигател 1 устанавливаетс посIn the phase windings of the stator of the induction motor 1 is set to
о нный ток, соответствующий неподвиж- у начальному состо нию вектора то р, статора равен начальной пото- кообразующей составл ющей тока стато- 40 ра i 5 i s , в результате чего в This current corresponding to the stationary initial state of the vector r, of the stator is equal to the initial flow-forming component of the stator current i 5 i s, as a result of which
4545
асинхронном двигателе 1 образуетс посто нное начальное потокосцепление ротора, амплитуда которого в несколько раз меньше максимальной амплитуды Ч .Asynchronous motor 1 forms a constant initial rotor flux linkage, the amplitude of which is several times smaller than the maximum amplitude H.
р максp max
к.„to."
(11)(eleven)
50 50
5555
Так как векторы тока статора i j. и потокосцеплени ротора v неподвижны и совпадают по направлению, то фазовый угол между ними равен нулю, начальный момент равен нулю (), частота вращени равна нулю, напр жение на выходе датчика 3 частоты вращени отсугствует (Uj 0).Since the stator current vectors are i j. and the rotor flux linkages v are stationary and coincide in direction, the phase angle between them is zero, the initial moment is zero (), the rotation frequency is zero, the output voltage of the rotation frequency sensor 3 is not present (Uj 0).
При подключении к входу элемента 5 сравнени напр жени задани час11151When connecting to the input of the element 5, the comparison of the voltage of the task clock 11151
тоты вращени U на выходе пропорционально-интегрального регул тора 6 скорости образуетс скачок напр жени пропорционального требуемому моментуU of rotation U at the output of the proportional-integral speed controller 6, a voltage jump proportional to the required torque
МM
KM-UM.KM-UM.
где К - коэффициент передачи электропривода по моменту. Величины скачкообразного приращени напр жени , и требуемого момента М завис т .от коэффициента усилени пропорциональной части регул тора и величины задани . При малых сигналах задани V /К скачкообразное приращение-требуемого момента в первьй момент времени не пре- вьшает граничный уровень требуемого момента М , составл ющего величину, в несколько раз меньшую номинального момента М .,where K is the transmission coefficient of the drive moment. The magnitude of the step-wise voltage increment and the required torque M depend on the gain factor of the proportional part of the controller and the magnitude of the reference. With small signals of the V / K setting, the jump-like increment of the required moment at the first moment of time does not exceed the boundary level of the required moment M, which is a value several times smaller than the nominal moment M.
М 1, . М о Ггр м M 1,. M o GGR m
(12)(12)
где ргр- относительный момент граничного уровн .where rgr is the relative moment of the boundary level.
Мгр 0,05-0,5.Mgr 0.05-0.5.
(13)(13)
Зона изменени требуемого момента от М О до ± М определ ет первую зону регулировани фазы тока статора с помощью адаптивного регул тора 7 момента следующим образом.The zone of change of the required moment from M 0 to ± M defines the first zone of regulation of the stator current phase using the adaptive moment regulator 7 as follows.
Скачок требуемого момента М Mj не превьшает минимальный уровень ограничени требуемого момента, задаваемый с помощью блока 8 управл емого ограничени , в св зи с чем на вход первого 40 блока 9 делени поступает выходное напр жение пропорционально-интегрального регул тора скорости 6The jump of the required torque M Mj does not exceed the minimum limit of the required torque specified by the controlled limit unit 8, which causes the output of the proportional-integral speed controller 6 to the input of the first 40 dividing unit 9
35 35
и,and,
и, and,
Так как на втором входе блока 9 делени начальное напр жение U i мало, то на его выходе напр жение задани моментообразующей составл ющей тока статора isx/K ; скачкообразно возрастает, причем скачок напр жени Uisx тем больше, чем выше UM и UM и чем ниже U . . Величина скачка не превьшиет величину, ограничиваемую с помощью адаптивного регул тора 7 момента заданным начальным потокосцепле- нием ротора согласно условию (11) и выражени м (5)-(10):Since the initial voltage U i is small at the second input of dividing unit 9, at its output the voltage setting the torque component of the stator current isx / K; the jump increases, and the voltage jump of Uisx is the greater, the higher UM and UM and the lower U. . The magnitude of the jump does not exceed the magnitude limited by the adaptive moment regulator 7 to the specified initial flux ratio of the rotor according to condition (11) and expressions (5) - (10):
53225322
1212
Ki-U,s.Ki-U, s.
VUVU
-l 2-l 2
S(oS (o
.(14).(14)
Скачкообразное увеличение выходного напр жени блока 9 делени приводит к скачку напр жени на выходе второго блока 10 делени .The spasmodic increase in the output voltage of the division unit 9 leads to a voltage jump at the output of the second division unit 10.
Напр жение на выходах первого 11 и второго 12 блоков нелинейности отсутствует .The voltage at the outputs of the first 11 and second 12 blocks of nonlinearity is missing.
В первой зоне регулировани при малых значени х трубемого момента М MO форсировка выходного напр жени первого блока делени 9 U isx меньше граничного уровн UIn the first control zone at small values of the torque moment M MO, the forcing of the output voltage of the first division block 9 U isx is less than the boundary level U
1SX,1SX,
K. K.
который задан характеристикой третьего блока 13 нелинейности (фиг. 14), так как граница излома нелинейности ij,, () определ етс в точках +is, -i с помощью настройки блока, исход из следующей св зи параметров элек25which is defined by the characteristic of the third nonlinearity block 13 (Fig. 14), since the nonlinearity kink boundary ij ,, () is determined at the points + is, -i using the block setting, based on the following connection of the electrical parameters
тропривода igXo, 0, drive igXo, 0,
2 L,2 L,
MoMo
3Zp-L3Zp-L
V V
(15)(15)
40 40
где ii p - число пар полюсов 30I- m взаимна индуктивность.where ii p is the number of pole pairs 30I- m mutual inductance.
Как следует из схемы на фиг. 1 и характеристики на фиг. 4, выходное напр жение первого блока 9 делени поступает на вход третьего блока 13 не- 35 ЛИНЕЙНОСТИ, но при lijx isKolfie измен ет выходное напр жение задани потокообразующей составл ющей токаAs follows from the diagram in FIG. 1 and the characteristics in FIG. 4, the output voltage of the first dividing unit 9 is fed to the input of the third unit 13 of non-35 LINEARITY, but when lijx isKolfie changes the output voltage of setting the current-forming component of the current
5Уо5W
. Выходные напр жени блоков 14 . Output voltages of blocks 14
17 и 19 также сохран ютс на указанных вьше начальных уровн х. На выходе сумматора 18 образуетс скачок напр жени задани управл емой составл ющей синхронной частоты йЮз , котора за--, даетс с помощью второго блока 10 делени равной отношению моментообразующей составл ющей тока к амплитуде по- токосцеплени ротора:17 and 19 are also maintained at the above initial levels. At the output of the adder 18, a voltage jump is generated to set the controlled component of the synchronous frequency UH, which is given by the second dividing unit 10 to the ratio of the torque-forming current component to the amplitude of the rotor flow coupling:
UW,Uw
I,T . . L, l I, T. . L, l
(16)(sixteen)
где индексом отмечены требуемые (задаваемые системой регулировани ) параметры асинхронного двигател .where the index indicates the required (specified by the control system) parameters of the asynchronous motor.
При отсутствии измеренной час-готы вращени (U i 0) напр жение на выходе сумматора 18 и на первом входе импульсного преобразовател 2 тока равно Напр жению задани управл емойIn the absence of the measured rotational clock (U i 0), the voltage at the output of the adder 18 and at the first input of the pulse current converter 2 is equal to the voltage reference of the controlled
J315J315
составл ющей синхронной частоты aws Utos , но в первый момент времени преобразователь 20 аналог-код и посто нные программируемые запоми- нающие устройства 21 и 22 определ ют начальную фазу синусной и косинусной функции Ц) , так как эта фаза дискретно измен етс на одну дискрету лишь после прихода импульса развертки напр жени и (д) S через интервал времени ut , равный:the component of the synchronous frequency aws Utos, but at the first moment of time the converter 20 analog-code and permanent programmable memories 21 and 22 determine the initial phase of the sine and cosine functions C), since this phase is discretely changed by one discrete only after the arrival of the voltage sweep pulse and (e) S after the time interval ut, equal to:
21Т21T
К -и To s
tosi tosi
(17)(17)
где К - коэффициент передачи по частоте преобразовател аналог-кодwhere K is the transfer coefficient for the frequency converter analog-code
.- входное напр жение преобразовател 20 аналог-код на i-M интервале времени. С помощью цифроаналоговых преобразователей 23-26 образуютс четыре напр жени , величина которых определ етс произведением второго и третьего входных аналоговых напр жений импульс ного преобразовател 2 тока Ufs, U isy на начальные выборки синусной и. косинусной функций sinifj и созц) , определ емые соответственно первьм и вторым посто нными программируемыми запоминающими устройствами 21 и 22, которые предварительно программируют по синусному и косинусному закону соответственно ..- The input voltage of the converter 20 analog-code on the i-M time interval. Using digital-to-analog converters 23-26, four voltages are generated, the magnitude of which is determined by multiplying the second and third analog input voltages of the pulse converter 2 of the current Ufs, U isy by the initial samples of the sinus and. cosine functions sinifj and sots), defined respectively by the first and second permanent programmable memories 21 and 22, which are preprogrammed according to the sine and cosine law, respectively.
С помощью указанных цифроаналоговых преобразователей и блока 27 сумматоров путем попарного суммировани выходных напр жений цифроаналоговых преобразователей производитс преобразование четырех напр жений в двухфазное напр жение U,s ,, Ц. согласно известному преобразованию декартовых координат из вращающейс системы ординат X, Y (с синхронной скоростью W ) в неподвижную систему координат Ы, В ( ориентированную относительно неподвижной оси фазы а статора);Using these digital-to-analog converters and adder block 27, pairwise summing the output voltages of the digital-to-analog converters transforms the four voltages into a two-phase voltage U, s ,, C. According to the known transformation of Cartesian coordinates from the rotating coordinate system X, Y (with synchronous speed W ) to the fixed coordinate system S, B (oriented relative to the stationary axis of the stator phase a);
и,-5с( U. isxSinc/, ) (18)and, -5s (U. isxSinc /,) (18)
U;5 Ujs,, sinews + U;s; COS Ifj . (19)U; 5 Ujs ,, sinews + U; s; Cos ifj. (nineteen)
С ПОМОЩЬЮ блока 27 сумматоров двухфазное напр жение U-jj,;, U j преобразуетс в трехфазное напр жение задани мгновенных фазных токов статора:With the help of block 27 adders, the two-phase voltage Uj,;, Uj is converted into a three-phase voltage to set the instantaneous phase currents of the stator:
53225322
1414
иand
г g
(2CQ(2CQ
isb- -(4-U 5c Ufsp); (21)isb- - (4-U 5c Ufsp); (21)
-(4-. -|- Uisp). (22) - (4-. - | - Uisp). (22)
Управл ющее трехфазное напр жение задани мгновенных фазных токов V., Ujb sc с выходов блока 27 суммато - ров поступает на задающие входы узлов 28, 29 и 30 сравнени , преобразуетс в управл ющие импульсы с помощью регу- л тJppoв 31, 32 и 33, силовые ключиThe three-phase control voltage setting the instantaneous phase currents V., Ujb sc from the outputs of the block 27 of the accumulators, goes to the master inputs of the nodes 28, 29 and 30 of the comparison, is converted into control pulses by means of the regulators 31, 32 and 33, power keys
импульсного инвертора 34 переключаютс и с помощью внутреннего контура регулировани мгновенного фазного тока согласно преобразовани м (18)-(22) от- рабатьтаетс скачок фазы тока статора Lg асинхронного двигател the pulse inverter 34 switches and using the internal control circuit of the instantaneous phase current according to the transformations (18) - (22) the phase jump of the stator current Lg of the induction motor is removed
4s + arctg - 4s + arctg -
(23)(23)
2525
ss
В результате скачка фазы тока статора 5 4 so tf Я втора составл юща фазы тока статора в первой зоне регулирова1)ИЯ равнаAs a result of the phase jump of the stator current 5 4 so tf I, the second component of the phase current of the stator in the first zone is regulated1)
30thirty
arccg -Н« 23„arccg -N "23„
(24)(24)
образуетс импульс момента М,, М асинхронного двигател 1. Поддержание момента М М на уровне первоначального импульса Ми„п обеспечиваетс тем, что через малый промежуток времени fit, определ емьш согласно (17) разр дQ ностью кода, происходит переключение дискретных выборок синусной и косинусной функций с помощью посто нных программируемых запоминающих устройств 21 и 22, начальна синхронна фаза tfythe momentum M, M of the asynchronous motor 1 is generated. The maintenance of the moment M M at the level of the initial impulse M i p is ensured by the fact that after a short period of time, determined according to (17) by the code width, the discrete samples are switched by sine and cosine functions using persistent programmable memories 21 and 22, the initial phase tfy
е получает приращение й в положительном или отрицательном-направлении, что определ етс положительной или отрицательной пол рностью напр жени It increments in the positive or negative direction, as determined by the positive or negative polarity of the voltage.
иand
UJSUjs
5050
So- К;-ле 5- 1ЛЧ5 So-K; -leep 5-1LCh5
(25)(25)
5555
где К - количество дискрет положительного направлени } 1 - количество дискрет отрицательного направлени . В результате указанного изменени синхронной фазы с образуетс частота потокосцеплени ротора where K is the number of discretes of the positive direction} 1 is the number of discretes of the negative direction. As a result of this change in the synchronous phase c, the frequency of the rotor flux linkage is formed.
1515153221615151532216
т i а , i согласно выражению (24) от 0°t i a, i according to the expression (24) from 0 °
dt at; М М о до .1 ± 45°при М dt at; M M about to .1 ± 45 ° at M
1 М jfMp. Это следует из (24) и услоКотора возникает в св зи с изменени- с ви i i в первой зоне регулиро- ем мгновенных фазных токов с частотой вани согласно характеристике блока Wg , синхронной с частотой потокосцеп- 13 нелинейности .(фиг. 4) и векторной лени ротора.диаграмме на фиг. 6.1 M jfMp. This follows from (24) and the conditioner arises in connection with the change of vi ii in the first zone by controlling the instantaneous phase currents with the vanity frequency according to the characteristic of the Wg block, synchronous with the frequency of the flow-nonlinear 13 (Fig. 4) and vectorial The laziness of the rotor. The diagram in FIG. 6
Синхронное вращение векторов токаНа фиг. 6а показано изменение взастатора и потокосцеплени ротора с 10 имного положени векторов тока стато- частотой aJs do05 после скачка фазыра i и потокосцеплени ротора v вThe synchronous rotation of the current vectors. In FIG. 6a shows the variation of the striker and the rotor flux linkage from the 10th position of the current vectors by the static frequency aJs do05 after the jump of the phaser i and the flux linkage of the rotor v in
тока на угол i, определ емый услови- первой зоне регулировани при посто нен (24), обеспечивает поддержание уг- стве величины (амплитуды) потокосцеп- ла между векторами тока статора ig илени ротора 1+ Уго(Фиг. 66) приcurrent at angle i, determined by the condition of the first control zone at a constant (24), ensures the maintenance of the angle of magnitude (amplitude) of the flux linkage between the stator current vector igles of the rotor 1+ Ugo (Fig. 66)
потокосцеплени ротора на уров- 15 различных моментах , меньших М. не ц|(М), определ емом требуемымДействие интегральной части пропормоментом М% в результате чего вы- - ционально-интегрального регул тора 6 попн етс условие (1) поддержани скорости приводит к нарастанию требуедействительного момента двигател М,мого момента в положительном направлеравного требуемому моменту М, возни- 20 кии (, М) либо в отрицательном на- кает ускорение ротора, скорость асин- правлении (М, М , что вызьшает соот- хронного двигател возрастает,напр же- ветствующее изменение фазы тока соглас- ние с выхода датчика 3 частоты враще- о (23) и фазового угла между током ни поступает на вход элемента 5 срав- статора и потокосцеплением ротора 4 нени и на вход адаптивного регул тора З согласно (24) и обеспечивает инвари- 7 момента, выпр мл етс с помощью вто- антное управление моментом в.соответ- рого блока 16 выделени модуп и пос- ствии с уравнением (1) в первой зоне .тупает на входы первого 11 и четверто- регулировани „ го 14 блоков нелинейности.Во второй зоне регулировани , коПри частоте вращени ниже гранич- 30 тора образует при превьппении требуе- ного уровн частоты вращени Ыр , какмого момента М и граничного уровн the rotor flux linking at a level of 15 different moments less than M. not cent | (M), determined by the required action of the integral part with the M% proporomement, as a result of which you select the integral and integral regulator 6; the required torque of the motor M, the instant of the moment in the positive direction of the required moment of M, the occurrence (M), or in the negative rotor acceleration, the speed of the asynchronous direction (M, M, which rises to the corresponding engine increases, therefore - related change of the phase of the current according to the output of the sensor 3 of the rotation frequency (23) and the phase angle between the current does not enter the input of the comparator element 5 and the flow coupling of the rotor 4 and the input of the adaptive regulator 3 according to (24) and provides an invari - 7 moments, rectified with the help of the second control of the moment in the corresponding modup extraction unit 16 and in accordance with equation (1) in the first zone. It is fed to the inputs of the first 11 and fourth-control 14 nonlinearity blocks In the second control zone, coP at a frequency of rotation below the limit of the torus prevppenii forms at the required level detection rotational speed Np, Kakmo moment M and the boundary layer
следует из характеристики блока определ емого условием (12),follows from the characteristics of the block defined by condition (12),
нелинейности (фиг. 2) и блока 14 не-структура электропривода переключаетлинейности (фиг. 5), изменение часто- благодар переключению св зи вхо- ты вращени w не приводит к по влению 35 вьгхода блока 13 нелинейности, оп- напр жени на выходах первого-11 иредел емой характеристикой, изображенчетвертого 14 блоков нелинейности, фиг. 4.nonlinearity (Fig. 2) and block 14; the non-structure of the electric drive switches the linearity (Fig. 5); changing the frequency due to switching the coupling of the rotation input w does not cause a 35 start of the nonlinearity block 13, the voltage on the outputs of the first -11 and determined by the characteristic of the fourth 14 blocks of nonlinearity, FIG. four.
Одновременно напр жение с выхода результате этого переключени Simultaneously, the voltage from the output of this switch
датчика 3 частоты вращени поступаетструктуры электропривода фаза токаSensor 3 rotational speed enters the structure of the drive phase current
на второй вход сумматора 18, в резуль-40 статора Eg измен етс во второй зоне тате чего в адаптивном регул торе 7регулировани как сумма синхроннойto the second input of the adder 18, as a result of the stator, Eg varies in the second zone of the tag, of which in the adaptive controller 7 is regulated as the sum of the synchronous
момента образуетс положительна об-Ф зы и посто нного фазового сдвигаmoment is formed positive about-Ф зы and constant phase shift
ратна св зь по частоте вращени дл i 45 . Синхронна фаза Ц обраформировани синхронной частоты Ws зуетс разверткой синхронной частоты Speed communication for i 45. The synchronous phase C of forming the synchronous frequency Ws is a sweep of the synchronous frequency
u)+ ЛЫдИ обеспечени синхронного . 45 s котора измен етс как сумма из- ,вращени векторов тока статора и по-меренной частоты вращени ротора со u) + LYDA ensure synchronous. 45 s which varies as the sum of i-, the rotation vector of the stator current and the measured rotation frequency of the rotor with
токосцеплени ротора и управл емой составл ющей синхронной rotor current coupling and controlled synchronous component
частоты utJ, т.е. )+ .frequency utJ, i.e. ) +.
500)5 U) + ли) ,(27) В первой зоне регулировани электропривод работает с малым посто ннымпричем управл ема составл юща син- потокосцеплением ротора го г хронной частоты, соответствующа начальном участке характеристики на-скольжению потокосцеплени ротора от- магничивани (фиг. 3) при фазовых уг-носительно ротора, измен етс с помолах между током статора и потокосцеп-щыо блока 10 делени по закону лением ротора Ец,, определ емых требуемым моментом М и пропорциональной ему 5х.т t (28) моментообразугацей составл ющей тока L f 500) 5 U) + li), (27) In the first control zone, the electric drive operates with a small constant controllable synchro-coupling component of the rotor at a chronical frequency corresponding to the initial part of the characteristic for magnetization rotor magnetic coupling (Fig. 3) when phase rotates phasewise, varies with the grind between the stator current and the flux linkage of the dividing unit 10 by the rotor law Etz, determined by the required torque M and the moment component of the current component L f
Фазовый сдвиг ц|тока статора относительно потокосцеплени ротора во второй зоне регулировани задаетс с помощью задани другой св зи потокообразующей составл ющей тока статора ijy sv моментообразующей составл ющей тока статора i g i , определ емой характеристикой третьегоThe phase shift of the stator current relative to the rotor flux linkage in the second control zone is set by setting another connection to the stator current flow component ijy sv of the stator and the torque forming stator current component i g i determined by the characteristic of the third
блока 13 нелинейности при условииblock 13 nonlinearity provided
SX SX
isxoisxo
При высоких значени х момента М величина амплитуды потокосцеплени роAt high values of the moment M, the magnitude of the amplitude of flux linking is
С помощью последовательно соединенных третьего блока 13 нелинейности и 15 тора измен етс нелинейно в зависи- первого блока 15 выделени модул со- мости от потокообразующей составл югласно характеристике на фиг. 4 при условии (29) на третий потокообразую- щий вход импульсного преобразовател 2 тока во второй зоне регулировани поступает измен емое во времени напр жение задани потокообразующей составл ющей тока статора 1, в результате чего при обеспечении услови (28) с помощью блока 10 делени потокообразующа составл юща тока статора ig равна по величине моментообразующей составл ющей тока статораWith the help of the third non-linearity unit 13 connected in series and the torus 15, it varies nonlinearly depending on the first modulus separation unit 15 and the flow-forming characteristic according to FIG. 4, under condition (29), the third flow-forming input of the pulse current converter 2 in the second control zone receives a time varying voltage setting of the flow-forming component of the stator 1 current, resulting in a condition (28) using the unit 10 for dividing the flow-forming current the stator current component ig is equal in magnitude to the moment-forming stator current component
SXSX
s s
11. eleven.
5К5K
(30)(thirty)
в св зи с этим во второй зоне регулировани поддерживаетс посто нный фазовый сдвиг между током статора и потокосцепленнем ротора, определ емый законом регулировани therefore, a constant phase shift between the stator current and the flow coupled rotor is maintained in the second control zone, determined by the law of regulation
30 thirty
arctg - t-rsvarctg - t-rsv
При этом абсолютна фаза тока статора ES, котора непрерывно измен етс от начальной фазы помощью адаптивного регул тора момента 7 и импульсного преобразовател тока 2, задаетс по закону:In this case, the absolute phase of the stator current ES, which continuously changes from the initial phase using the adaptive torque controller 7 and the pulse current converter 2, is set according to the law:
1Г1G
S So+ К г Л 5- l- l/st-Aгде Ц., К;-аЧ ,- синхронна S So + К г Л 5-l-l / st-Агде Ц., К; -аЧ, - is synchronous
Ь S о B s o
фаза.phase.
Во второй зоне регулировани момент аскнхронного двигател 1 и пото- косцепление ротора св занно измен ютс , как показано на фиг. 6, благодар изменению потокообразующей составл ющей тока статора i, котора св занаIn the second control zone, the torque of the asynchronous motor 1 and the rotor coupling are variably varied, as shown in FIG. 6, due to the change in the flow-forming component of the stator current i, which is connected
, 10, ten
с изменением требуемого момента М с,. помопу ю изменени выходных напр жений двух блоков делени 9 и 10 ввиду изменени напр жений на обоих их входах.with a change in the required torque M s. help change the output voltages of two division blocks 9 and 10 due to the change in voltage at both their inputs.
При изменении момента двигател фазовый сдвиг б i не измен етс по величине, а величина момента определ етс измен емыми величинами амплитуды тока статора i5c isio амплитуды потокосцеплени ротора (« (фиг. 6в).When the motor torque changes, the phase shift b i does not change in magnitude, and the torque value is determined by the variable values of the stator current amplitude i5c isio of the rotor flux linkage amplitude ("(Fig. 6c).
При высоких значени х момента М величина амплитуды потокосцеплени ро15 тора измен етс нелинейно в зависи- мости от потокообразующей составл ю At high values of the moment M, the magnitude of the flux linkage of the rotor changes nonlinearly depending on the flow-forming component
2020
4040
щей тока статора i вследствие насы5stator current i due to sat
щени магнитопровода, что вьфажаетс уменьшением степени увеличени амплитуды потокосцеплени ротора v г Р увеличении момента двигател (фиг 6,г).The magnetic circuit, which decreases the degree of increase in the amplitude of the rotor flux linkage, v g P increases the motor torque (Fig. 6, g).
Условие инвариантного управлени моментом (1) во второй зоне регулировани обеспечиваетс тем, что измен е25 мое во времени напр жение Uj vзадани потокообразующей составл ющей тока статора i через сумматор 19 поступает на вход последовательно соединенных апериодического звена 17 и второ30 го блока 12 напинейности, характерсти- ка которого соответствует реальной характеристике намагничивани асинхронного двигател Vr(is3) (фиг.З).The condition of invariant torque control (1) in the second control zone is ensured by the fact that the time voltage Uj v assignment of the current-forming component of the stator current i varies through time through the adder 19 to the input of the series-connected aperiodic link 17 and the characteristic 12 ka which corresponds to the actual characteristic of magnetization of the asynchronous motor Vr (is3) (Fig. 3).
В соответствии с уравнением (7) выходное напр жение апериодического звена 17 измен етс во времени инерционно по отношению к изменению входного напр жени U,s:y с посто нной времени Тр, равной посто нной времени, характеризующей изменение во времени амплитуды потокосцеплени poTopaiy(t) :In accordance with equation (7), the output voltage of the aperiodic link 17 varies in time inertia with respect to a change in the input voltage U, s: y with a time constant Tp equal to the time constant characterizing the time variation of the amplitude of the poTopaiy flow coupling (t ):
4545
Т. . L..iT.T. L..i
SV ISV I
(33)(33)
где L,where is l,
JA- 1JA- 1
(34)(34)
s-js-j
SOSO
Уменьшение взаимоиндуктивности L при росте амплитуды потокосцеплени ротора согласно характеристике намагничивани Vpd) и уравнению (34) учитываетс уменьшением коэффициента передачи второго блока 12 нелинейнос- ти (фиг. 3), в результате чего вьиис- ленна амплитуда потокосцеплени ротора Ц1The reduction in the mutual inductance L with an increase in the rotor flux linkage amplitude according to the magnetization characteristic Vpd) and equation (34) is taken into account by reducing the transmission coefficient of the second nonlinearity unit 12 (Fig. 3), resulting in a pronounced C1 rotor flux amplitude
пропорциональна выходномуproportional to the output
напр жению второго блока нелинейноети 12 U| , соответствует действительной амплитуде потокосцеплени ротора У в асинхронном двигателе 1.the voltage of the second nonlinearity unit 12 U | , corresponds to the actual amplitude of the flux linkage of the rotor U in an asynchronous motor 1.
При насыщении магнитопровода и увеличении амплитуды потокосцеплени ротора выше номинальной величины с ростом момента вьше номинального момента во второй зоне регулировани установившиес значени потокообразующей и моментообразуюр(ей составл ющих тока статора (i, -is) нарастают в меньшей степени, чем в ненасыщенном состо нии магнитопровода ввиду нарастани напр жени ц задани амплитуды 5 ротора, определ емой св зью ), потокосцеплени ротора v подаваемого с выхода второго блока 12 нелиней- . ности на вторые входы блоков 9 и 10 делени , при эТом амплитуда потокосцеплени ротора может кратковремен- 20 но возрастать на 30-40% относительноWith saturation of the magnetic circuit and increasing the amplitude of the rotor's linkage above the nominal value with increasing moment above the nominal moment in the second control zone, the established values of the current-forming and moment-forming (its components of the stator current (i, -is) increase to a lesser extent than in the unsaturated state of the magnetic circuit increasing the voltage t of setting the amplitude of the rotor 5, defined by the link), the flow coupling of the rotor v supplied from the output of the second block 12 of the non-linear. to the second inputs of blocks 9 and 10 dividing, with eTom, the amplitude of the rotor flux linking may increase briefly by 30–40% relative to
см. фиг. 6, г.see FIG. 6,
В третьей зоне регулировани при повышении частоты вращени Bbmie гра ничного уровн , определ емого услов емIn the third zone of regulation with increasing frequency of rotation Bbmie of the boundary level determined by the condition
ш, и)„w, and) „
(36)(36)
где Си 0,5-1 - относительна граничгрwhere Ci 0.5-1 is relative boundarygr
токаcurrent
номинального потокосцеплени ротора. Вследствие этого дл заданногоnominal rotor flux linkage. Because of this, for a given
во второй зоне требуемого моментаin the second zone of the required moment
М Мр выполн етс условие минимума 25 на частота вращени , напр жение статора достигает своего максимального значени , в св зи с чем инвариантное управление по условию (1) осуществл етс с помощью адаптивного регул тора 7 30 момента при действии ограничени (4) путем сниже1 и требуемого момента М, снижени потокообразующей составл ющей тока статораМ Мр the condition of minimum 25 per rotation frequency is fulfilled, the stator voltage reaches its maximum value, in connection with which the invariant control by condition (1) is carried out with the help of an adaptive moment regulator 7 30 under the action of limit (4) by decreasing 1 and the required torque M, reducing the flow-forming component of the stator current
s s
/2 -I is J Y2 -i / 2 -I is J Y2 -i
sysy
(35)(35)
В динамике при ограниченном токе статора (условие (3) выполн етс условие максимума момента (2).In dynamics, with a limited stator current (condition (3), the maximum torque condition (2) is satisfied.
Во второй зоне происходит адаптивное регулирование фазы, частоты и амплитуды тока статора и потокосцеплени ротора, значени которых по-разному измен ютс в динамике и статике.In the second zone, an adaptive adjustment of the phase, frequency and amplitude of the stator current and rotor flux linkage occurs, the values of which vary in dynamics and statics in different ways.
При больших возмущени х со стороны управлени U, или со стороны нагруз35With large disturbances on the control side U, or on the load side 35
. g.j. g.j
i i
SXSX
(37)(37)
и снижени амплитуды потоксцеплени ротора If Д uj) .and reducing the amplitude of rotor engagement If D uj).
Увеличение частоты вращени вьш1еIncreased rotational speed
ки электропривод из описанного началь- д граничного уровн (36) приводит к поного состо ни скачком переключаетс во втор ую зону регулировани , так как требуемый момент максимален М, а начальное потокосцепление минимально и близко к нулю. На выходах блоков 9 и 10 делени напр жение скачком возрастает до максимальных величин , что создает скачок моментообра влению на выходах первого 11 и четвертого 14 блоков нелинейности напр жени , возрастающего с ростом измеренной с помощью датчика 3 частоты враще- д5 ни напр жени , которое поступает на вход второго блока 16 выделени модул , выпр мл етс и после преобразовани в первом блоке 11 нелинейности, характеристика которого приведена наThe electric drive from the described beginning of the boundary level (36) leads to a different state of abrupt switching to the second control zone, since the required torque is maximum M, and the initial flow coupling is minimal and close to zero. At the outputs of dividing blocks 9 and 10, the voltage increases abruptly to maximum values, which creates a jump in the torque generation at the outputs of the first 11 and fourth 14 blocks of voltage nonlinearity, which increases with the frequency measured by the sensor 3 and the rotational voltage to the input of the second module 16 allocation module, is rectified, and after conversion in the first block 11 nonlinearity, the characteristic of which is given in
зутощей и потокообразующей составл ющих тока статора и синхронной частоты 50 Ф 2, поступает на второй вход блока до их максимальных значений, вычислен- 8 управл емого ограничени . на амплитуда потокосцеплени ротораThe static and current-forming components of the stator current and the synchronous frequency 50 Ф 2 are fed to the second input of the block up to their maximum values, the calculated control limit. rotor flux link amplitude
На выходе блока 8 управл емого ограничени напр жение U задани требуемого момента М снижаетс , в резульVр резко нарастает благодар скачку входного напр жени апериодическогоAt the output of block 8 of the controlled limitation, the voltage U sets the required torque M decreases, resulting in a sharp increase due to a jump in the aperiodic input voltage
звена 17 до его максимальных значений ее тате чего задание требуемого моментаlink 17 to its maximum values its tate which is the task of the required moment
5 «акс S маис 5 "AX S Maize
Резкое форсированное нарастание амплитуды потокосцеплени ротора V вызьгаает форсированное увеличение наМ тем меньше, чем выше частота вращени и чем вьше ЛМ на выходе первого блока 11 нелинейности. Напр жение на выходе блока 9 делени уменьшаетс , вA sharp forced increase in the flux linkage of the rotor V causes a forced increase in NM, the smaller the higher the rotation frequency and the higher the LM at the output of the first nonlinearity unit 11. The voltage at the output of dividing unit 9 decreases, in
пр жений на вторых входах блоков 9 и 10 делени и форсированное снижение моментообраэующей и потокообразующей составл ющих тока статора и управл емой составл ющей синхронной частоты, при этом происходит скачкообразный фазовый сдвиг тока статора относительно потокосцеплени ротора на угол ±45 и адаптаци злектропривода к возмущающему воздействию при выполнении условий (1)-(3) за счет установлени после завершени форсированного режима требуемой величины потокосцеплени The second inputs of blocks 9 and 10 dividing and forced reduction of the moment-forming and flow-forming components of the stator current and the controlled component of the synchronous frequency, this leads to an abrupt phase shift of the stator current relative to the rotor flux linkage by an angle of 45 and adapting the electric drive to the disturbing effect at the fulfillment of conditions (1) - (3) due to the establishment after the completion of the forced mode the required value of the flux linkage
ротора, определ емой св зью ), the rotor defined by the bond)
см. фиг. 6, г.see FIG. 6,
В третьей зоне регулировани при повышении частоты вращени Bbmie граничного уровн , определ емого условиемIn the third zone of regulation, when the rotational speed Bbmie of the boundary level increases, determined by the condition
ш, и)„w, and) „
(36)(36)
где Си 0,5-1 - относительна граничгрwhere Ci 0.5-1 is relative boundarygr
на частота вращени , напр жение статора достигает своего максимального значени , в св зи с чем инвариантное управление по условию (1) осуществл етс с помощью адаптивного регул тора 7 момента при действии ограничени (4) путем сниже1 и требуемого момента М, снижени потокообразующей составл ющей тока статораthe rotational frequency, the stator voltage reaches its maximum value, and therefore the invariant control of condition (1) is carried out using an adaptive torque regulator 7 under the action of restriction (4) by decreasing 1 and the required torque M, reducing the flow-forming component stator current
. g.j. g.j
i i
SXSX
(37)(37)
и снижени амплитуды потоксцеплени ротора If Д uj) .and reducing the amplitude of rotor engagement If D uj).
Увеличение частоты вращени вьш1еIncreased rotational speed
влению на выходах первого 11 и четвертого 14 блоков нелинейности напр жени , возрастающего с ростом измеренной с помощью датчика 3 частоты враще- д5 ни напр жени , которое поступает на вход второго блока 16 выделени модул , выпр мл етс и после преобразовани в первом блоке 11 нелинейности, характеристика которого приведена наat the outputs of the first 11 and fourth 14 blocks of nonlinearity of the voltage, increasing with increasing the voltage measured by the sensor 3 and the voltage that goes to the input of the second module 16 allocation module, is rectified and after conversion in the first block 11 of nonlinearity whose characteristic is given on
50 Ф 2, поступает на второй вход блока 8 управл емого ограничени . 50 F 2, is fed to the second input of the controlled limiting unit 8.
Ф 2, поступает на второй вход блока 8 управл емого ограничени . F 2 is fed to the second input of the controlled limiting unit 8.
На выходе блока 8 управл емого ограничени напр жение U задани требуемого момента М снижаетс , в резульМ тем меньше, чем выше частота вращени и чем вьше ЛМ на выходе первого блока 11 нелинейности. Напр жение на выходе блока 9 делени уменьшаетс , в.At the output of block 8 of the controlled limitation, the voltage U sets the required torque M decreases, as a result, the smaller the rotational speed and the higher the LM at the output of the first nonlinearity block 11. The voltage at the output of dividing unit 9 decreases, c.
2115153222221151532222
св зи с чем одновременно уменьшаютс 6,д), а амплитуда потокосцеплени моментообразующа и потокообразующа ротора падает (фиг. 6,е). Предельное Iсоставл ющие тока статора isx и itherefore, 6, e) is simultaneously reduced, and the amplitude of the flux linking moment-forming and flow-forming rotor drops (Fig. 6, e). The limiting I current component of the stator isx and i
sj амплитуда тока статора ij уменьшаетс ,sj the amplitude of the stator current ij decreases,
как показано на фиг. 6, д, при этом фазовый сдвиг Е между током статора и потокосцеплением ротора возрастает выше t45° ввиду ограничени напр жени статора.as shown in FIG. 6, d, while the phase shift E between the stator current and the rotor flux linkage increases above t45 ° due to the limiting stator voltage.
Возрастание фазового сдвига Е,, проувеличение частоты вращени до величины с- граничено условием достижени максимального фазового сдвига 1 190, при котором установившеес значение амплитуды потокосцеплени ротора равно нулю.The increase in the phase shift E ,, the increase in the rotational frequency to the value is limited by the condition of achieving the maximum phase shift 1 190, at which the steady-state value of the rotor flux linkage is zero.
Таким образом, в устройстве обеспечиваетс адаптивное векторное св занное управление моментом и потокосцеплением ротора путем адаптивного регулировани фазы тока статора иThus, the device provides adaptive vector coupled torque control and rotor flow coupling by adaptive adjustment of the stator current phase and
кообразующей составл ющей тока статора i co-component of stator current i
i.i.
- is.исходит вследствие возрастани напр жени на выходе четвертого блока 14 нелинейности согласно его характеристике , изображенной на фиг. 5. Напр же-5 трехкратного переключени структуры ™ задани снижени потокообра- регулировани фазы тока статора , - is. is due to an increase in voltage at the output of the fourth non-linear unit 14 according to its characteristic shown in FIG. 5. For example, five times a threefold switching of the structure ™ of setting a reduction in the flow-control of the stator current phase,
Эующей составл ющей тока статора igy как суммы взаимосв занных синхронной с вькода четвертого блока 14 нелиней- фазы cfg и фазового угла сдвига , ности поступает на вход сумматора 19,Повышение энергетических и динамина выходе которого образуетс снижен- 20 ческих показателей достигаетс путем ное напр жение U -у U;sx задани пото- обеспечени ивариантного и оптимального управлени моментом двигател во всем требуемом диапазоне измене1и момента и частоты вращени , предель- (38) 25 ного использовани динамических иThe next component of stator current igy as the sum of interconnected synchronous with the code of the fourth block 14 of the non-phase cfg phase and the phase angle of shear, is fed to the input of the adder 19, the increase in energy and dynamic output of which results in a decrease in indicators is achieved -y U; sx setting the flow of the engine and the variant and optimal control of the engine torque in the entire required range of variation of the torque and rotation frequency, the maximum use of dynamic and
энергетических возможностей системы : Снижение напр жени Uis«,Ha выходепреобразователь тока - асинхронныйpower system capabilities: voltage reduction Uis ", Ha output current converter - asynchronous
.разностного сумматора 19 и на входе апериодического звена 17 приводит к снижению выходного напр жени второго 30 напр жению, потер м и нагреву двига- блока 12 нелинейности и уменьшениютел .The differential adder 19 and at the input of the aperiodic link 17 leads to a decrease in the output voltage of the second 30 voltage, loss and heating of the motor 12 of the nonlinearity and reduction of the voltage.
требуемой амплитуды потокосцеплени Инвериантное и оптимальное управлеротора V(w).ние моментом достигаетс адаптивнымthe required amplitude of flux linkage; Inversion and optimal controller V (w). The moment is achieved by adaptive
Снижение выходного напр жени вто- управлением в динамике и в статике рого блока 12 нелинейности происходит ,- степенью использовани магнитопровода более интенсивно, чем снижение напр жени Ujsx задани моментообразующей составл ющей тока статора на выходе первого блока 9 делени , в св зи сThe reduction of the output voltage of the auto-control in the dynamics and statics of the nonlinearity block 12 occurs — the degree of use of the magnetic circuit is more intense than the decrease in the voltage Ujsx of setting the torque-generating component of the stator current at the output of the first division block 9, due to
чем напр жение U/jto задани управл емойдо взаимосв занных действий над фазой, составл ющей синхронной частоты йЫдчастотой и амплитудой тока статора сthan the voltage U / jto of setting the control of interconnected actions on the phase constituting the synchronous frequency of the frequency and amplitude of the stator current with
увеличиваетс с ростом частоты вращени to . В результате увеличени управл емой составл ющей синхронной частодЕигатель при реально действующих в электроприводе ограничени х по току.increases with increasing frequency of rotation to. As a result of an increase in the controlled component of the synchronous frequency generator at the actual current limitations in the electric drive.
путем св занного изменени момента и амплитуды потокосцеплени ротора вплоть до глубокого насыщени магнитопровода , что достигаетс процессомby the associated change in the torque and amplitude of the rotor flux linkage up to the deep saturation of the magnetic circuit, which is achieved by
помощью адаптивного регул тора момента .using an adaptive torque controller.
Энергетические показатели повьппаютты аЫдИ увеличени фазового сдвигг if 45 счет увеличени КПД в результате абсолютна фаза тока статора измен ет- снижени потерь во всех трех зонах с как сумма двух составп юЕ1их фазырегулировани благодар обеспечениюThe power indices increase the decay of the phase shift if 45 due to the increase in efficiency as a result of the absolute phase current of the stator changes the decrease in losses in all three zones c as the sum of the two components of their phase adjustment due to
режима, близкого или совпадающего сmode close or coincident with
5 /s() EifCw)(39) режимом минимума тока в статике уве50 личени выходной мощности асинхронно- причем с ростом частоты вращени ньше го двигател как в режиме посто нного граничного уровн u)oсинхронна фазамомента, так и в режиме посто нной5 / s () EifCw) (39) with the minimum current mode in statics increasing the output power asynchronously, and with an increase in the rotation frequency of the lower motor both in the constant boundary level mode u) the synchronous phase moment and in the constant mode
. и фазовый сдвиг if увеличиваютс мощности (граница между которыми покатем интенсивнее, чем быстрее нарас-зана на фиг. 2) в результате увеличета ет частота вращени со.,j ни предельного момента (вплоть до. and the phase shift if the power increases (the boundary between which is more intensely rolling, the faster it grows in Fig. 2), as a result, the rotation frequency co., j increases neither the limiting moment (up to
При увеличении частоты вращени 6-7-кратных значений) и предельнойWith an increase in the rotational speed of 6-7-fold values) and the limiting
требуемьй момент М снижаетс (М „ ,скорости при ограничени х по току статора , напр жени статора и суммарных греющих потерь, в том числе в диапа-ithe required moment M decreases (Mn, speed with stator current limitations, stator voltage and total heating losses, including in range-i
МM
11 eleven
М .,) , амплитуда тока статораM.,), Stator current amplitude
уменьшаетс (i s i, isn Sij) (Фиг.decreases (i s i, is Sij) (FIG.
6,д), а амплитуда потокосцеплени ротора падает (фиг. 6,е). Предельное6, e), and the amplitude of the rotor flux linkage decreases (Fig. 6, e). Ultimate
увеличение частоты вращени до величины с- граничено условием достижени максимального фазового сдвига 1 190, при котором установившеес значение амплитуды потокосцеплени ротора равно нулю.an increase in the rotational frequency to a value is limited by the condition for achieving the maximum phase shift 1 190, at which the steady-state value of the rotor flux linkage is zero.
Таким образом, в устройстве обеспечиваетс адаптивное векторное св занное управление моментом и потокосцеплением ротора путем адаптивного регулировани фазы тока статора иThus, the device provides adaptive vector coupled torque control and rotor flow coupling by adaptive adjustment of the stator current phase and
трехкратного переключени структуры регулировани фазы тока статора ,triple switching of the stator current phase control structure,
напр жению, потер м и нагреву двига- тел . voltage, loss and heat of the motor.
дЕигатель при реально действующих в электроприводе ограничени х по току.DIEGEL with current restrictions in the electric drive.
управлением в динамике и в статике степенью использовани магнитопровода control in dynamics and in statics the degree of use of the magnetic circuit
путем св занного изменени момента и амплитуды потокосцеплени ротора вплоть до глубокого насыщени магнитопровода , что достигаетс процессомby the associated change in the torque and amplitude of the rotor flux linkage up to the deep saturation of the magnetic circuit, which is achieved by
помощью адаптивного регул тора момента .using an adaptive torque controller.
Энергетические показатели повьппают231515322Energy indicators are increased 231515322
регулировани скорости, значин с с с л лspeed control, value with c c l l
тельно превышающей номинальную скорость} снижени потерь на возбуждение при отсутствии требуемого момента вплоть до значений на три пор дка ни- же потерь на возбуждение в известных динамических системах регулировани асинхронного электропривода с посто нным потокосцеплением ротора за счет снижени начального значени потоко- образующей составл ющей тока статора is-у вплоть до значений, обычно прин тых ранее лишь дл токов возбуждени двигателей посто нного тока с неза- висимым возбуждением, а именно до уровн , составл ющего согласно выраже нию (9) 5% от номинального тока двигател , при этом потери на возбуждение , пропорциональные квадрату тока, составл ют величину, меньшую 0,3% от номинальных потерь в обмотке статора .excitement losses in the absence of the required moment up to three orders of magnitude lower than the excitation losses in the known dynamic control systems of an asynchronous electric drive with constant rotor flux linkage due to a decrease in the initial value of the current-forming component of the stator current is up to the values normally accepted previously only for excitation currents of direct current motors with independent excitation, namely, to the level constituting The expression (9) is 5% of the rated motor current, and the excitation loss, proportional to the square of the current, is less than 0.3% of the nominal loss in the stator winding.
Динамические показатели асинхронного электропривода повышаютс за счет увеличени ускорени электропривода в пускотормознЫх режимах путем обеспечени максимального момента то35The dynamic characteristics of an asynchronous electric drive are increased by increasing the acceleration of the electric drive in start-up modes by ensuring maximum torque.
ка статора при ограниченном токе ста- зо ки фазы тока статора, требуемого мо- тора; увеличени полосы пропускани асинхронного электропривода путем по- вьш1ени предельно достижимого динамического момента во второй зоне регулировани j увеличени быстродействи нарастани момента при малом начальном потокосцеплении ротора и малом начальном токе возбуждени при скачкообразном переходе из первой зоны регулировани во вторую зону за счет фор- о может быть увеличен на 30-60%, а диа- сировок моментообразующей и потокооб- пазон регулировани скорости может разующе й составл ющих тока статора и форсировки управл емой составл ющей синхронной частоты и частоты тока стато- ра;увеличени ускорени м быстродейст-. дд ВИЯ нарастани скорости в третьей зоне регулировани вверх от граничной скорости за счет плавного зависимого увеличени фазового сдвига между токомthe stator with a limited stopping current of the stator current phase, the required motor; increasing the passband of the asynchronous electric drive by increasing the maximum achievable dynamic moment in the second control zone j and increasing the speed of torque build-up at low initial rotor flux coupling and low initial excitation current at a jump-like transition from the first control zone to the second zone can be increased due to the forma by 30-60%, and the moment-forming and flow-rate diasiruations of the speed regulation can disintegrate the stator current components and force the controlled state rail is the synchronous frequency and the current frequency encoder stator pa; bystrodeyst- increasing accelerations. dd VIA increase in speed in the third zone of regulation up from the boundary speed due to a smooth dependent increase in the phase shift between the current
5050
мента, и амплитуды потокосцеплени ротора .ment, and the amplitude of the flux linkage of the rotor.
Таким образом, максимальньй момент асинхронного двигател , ускорение и полоса пропускани могут быть повьшзе- ны в ij5-2 раза по сравнению с известными асинхронными электроприводами, длительно допустимьт по услови м нагрева момент асинхронного двигател Thus, the maximum torque of the asynchronous motor, acceleration and bandwidth can be ij5-2 times as compared with the known asynchronous electric drives, for a long time, the moment of the asynchronous motor
Claims (1)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843739068A SU1515322A1 (en) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | A.c. electric drive |
BG7194985A BG49803A1 (en) | 1984-05-11 | 1985-10-08 | Device for controlling an induction motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843739068A SU1515322A1 (en) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | A.c. electric drive |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1515322A1 true SU1515322A1 (en) | 1989-10-15 |
Family
ID=21118359
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU843739068A SU1515322A1 (en) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | A.c. electric drive |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
BG (1) | BG49803A1 (en) |
SU (1) | SU1515322A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467892C1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-11-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Method of increasing ac electric locomotive power efficiency and quality of electric power at locomotive current collector, and device to this end |
RU2512873C1 (en) * | 2013-01-09 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) | Alternating current electric drive |
-
1984
- 1984-05-11 SU SU843739068A patent/SU1515322A1/en active
-
1985
- 1985-10-08 BG BG7194985A patent/BG49803A1/en unknown
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент СССР № 548220, кл. Н 02 Р 5/402, 1971. Авторское свидетельство СССР 1458962, кп. Н 02 Р 7/42, 1984. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467892C1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-11-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Method of increasing ac electric locomotive power efficiency and quality of electric power at locomotive current collector, and device to this end |
RU2512873C1 (en) * | 2013-01-09 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) | Alternating current electric drive |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BG49803A1 (en) | 1992-02-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Melkote et al. | Nonlinear adaptive control of direct-drive brushless DC motors and applications to robotic manipulators | |
Soto et al. | Sliding-mode control of an induction motor without flux measurement | |
CN112187130B (en) | Method and system for controlling a permanent magnet synchronous machine | |
Kalavathi et al. | Performance evaluation of classical and fuzzy logic control techniques for brushless DC motor drive | |
Panicker et al. | Hybrid PI-fuzzy controller for brushless DC motor speed control | |
US3470428A (en) | Alternating current motor control system particularly for position regulating applications | |
Li et al. | A self-tuning fuzzy PID speed control strategy for switched reluctance motor | |
CN108448983B (en) | Method for inhibiting nonlinear interference of servo system at extremely low speed | |
SU1515322A1 (en) | A.c. electric drive | |
Panda et al. | Fuzzy gain scheduled PI speed controller for switched reluctance motor drive | |
Soyed et al. | SVM-FL-DTC control induction motor drives fed by indirect matrix converter | |
Chern et al. | Discrete integral variable structure model following control for induction motor drivers | |
Zhu et al. | Experimental investigation of variable structural PID control for switched reluctance motor drives | |
Negm | Torque optimized speed control of a 3-phase induction motor | |
Jayalekshmi et al. | Speed Tracking Performance of PMSM Using Sliding Mode and Extended State Observer | |
Mei et al. | Study of fuzzy control in direct torque control system | |
Takami et al. | Optimal-and-Robust Control Strategy Decoupling Torque and Magnetic-Flux for IM by IRM-ILQ Design Method | |
Hamid et al. | Developing the Hybrid Stepper Motor Model for Tracking Purpose Using New Methodology | |
Sahin et al. | Robust position control based on chattering free sliding modes for induction motors | |
Morales-Caporal et al. | Digital simulation of the conventional DTC with Fuzzy speed regulator for PM synchronous motor drives | |
Mehedi et al. | Fuzzy Logic Based DTC-SVM for Speed Control of Five-Phase IPMSM | |
Tahersima et al. | Optimization of speed control algorithm to achieve minimum torque ripple for a switched reluctance motor drive via GA | |
Pujar et al. | AI based direct torque fuzzy control of AC drives | |
Valikhani et al. | A novel intelligent controller for DFIG-based wind turbine system | |
SU1403330A1 (en) | Drive program control method |