SU1720136A1 - Variable current frequency electric drive - Google Patents

Variable current frequency electric drive Download PDF

Info

Publication number
SU1720136A1
SU1720136A1 SU884611473A SU4611473A SU1720136A1 SU 1720136 A1 SU1720136 A1 SU 1720136A1 SU 884611473 A SU884611473 A SU 884611473A SU 4611473 A SU4611473 A SU 4611473A SU 1720136 A1 SU1720136 A1 SU 1720136A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
power converter
output
input
converter
control unit
Prior art date
Application number
SU884611473A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Никитич Зажирко
Владимир Георгиевич Кавко
Вадим Александрович Костюк
Борис Валентинович Христолюбов
Original Assignee
Омский политехнический институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Омский политехнический институт filed Critical Омский политехнический институт
Priority to SU884611473A priority Critical patent/SU1720136A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1720136A1 publication Critical patent/SU1720136A1/en

Links

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах с синхронными двигател ми. Целью изобретени   вл етс  улучшение энергетических показателей и точности электропривода в широком диапазоне частоты вращени . Указанна  цель достигаетс  тем, что блок 8 регулировани  зоны воспроизведени  тока снабжен последовательно соединенными преобразователем 9 частота вращени -код, посто нным запоминающим устройством 10 с возможностью реализации специальной зависимости и цифроаналоговым преобразователем 11, блок управлени  б силовым преобразователем 3 снабжен распределителем импульсов 12, а компаратор 7 выпол-- нен управл емым. При этом обеспечиваетс  автоматическое поддержание суммарных дополнительных потерь в электродвигателе и силовом i преобразователе на минимальном уровне во всем диапазоне регулировани  частоты вра.щени . Уменьшение ширины токового коридора с ростом частоты вращени  приводит к повышению точности регулировани  фазных токов. 1 ил. (ЛThe invention relates to electrical engineering and can be used in controlled electric drives with synchronous motors. The aim of the invention is to improve the energy performance and accuracy of the electric drive in a wide range of rotational frequencies. This goal is achieved by the fact that the current zone playback control unit 8 is equipped with a series-connected rotational speed converter 9, a fixed memory 10 with the possibility of implementing a special relationship and a digital-to-analog converter 11, the control unit b of the power converter 3 is equipped with a pulse distributor 12, and the comparator 7 is runnable. In this case, the total additional losses in the electric motor and power converter i are maintained at a minimum level throughout the entire frequency control range of the rotor. Reducing the width of the current path with increasing rotational speed leads to an increase in the accuracy of controlling the phase currents. 1 il. (L

Description

гg

ЛL

{.-{.-

ю о yoo o

| не вг-э:| not vh-e:

С WITH

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах с синхронными двигател ми, например, дл  автономных установок , где определ ющими  вл ютс  энергетические показатели.The invention relates to electrical engineering and can be used in adjustable electric drives with synchronous motors, for example, for autonomous installations, where energy indicators are decisive.

Цель изобретени  - улучшение энергетических показателей и точности электропривода в широком диапазоне регулировани  частоты вращени .The purpose of the invention is to improve the energy performance and accuracy of the electric drive in a wide range of rotational speed control.

Начертеже изображена структурна  схема предлагаемого электропривода,The drawing shows a structural scheme of the proposed electric drive,

Электропривод содержит синхронный двухфазный электродвигатель 1 с установленным на его валу датчиком обратной св зи 2, силовой преобразователь 3, выходы которого через датчик фазных токов 4 подключены к обмоткам электродвигател  1, формирователь опорного синусоидального сигнала 5, первый вход которого предназначен дл  подачи задающего сигнала, второй вход подключен к выходу датчика обратной св зи 2, а выход формировател  опорного синусоидального сигнала 5 подключен к первому входу блока управлени  6 силовым преобразователем 3, выполненного с компаратором 7 и соединенного вторым входом с выходом датчика фазных токов 4, блок регулировани  зоны воспроизведени  тока 8, соединенный входом с выходом датчика обратной св зи 2, а выходом - с третьим входом блока управлени  6 силовым преобразователем 3. При этом блок регулировани  зоны воспроизведени  тока 8 содержит последовательно соединенные преобразователь частота вращени  - код 9, посто нное запоминающее устройство 10 и цифроаналоговый преобразователь 11, блок управлени  6 силовым преобразователем 3 содержит распределитель импульсов 12, выход которого образует выход названного блока 6, а компаратор 7 выполнен управл емым , причем его два входа и управл ющий вход образуют соответственно первый, второй и третий входы блока управлени  6 силовым преобразователем 3.The electric drive contains a synchronous two-phase electric motor 1 with a feedback sensor 2 mounted on its shaft, a power converter 3, the outputs of which are connected via the phase current sensor 4 to the windings of the electric motor 1, a driver of a sinusoidal reference signal 5, the first input of which is intended to supply a driving signal, the second the input is connected to the output of the feedback sensor 2, and the output of the shaper of the reference sinusoidal signal 5 is connected to the first input of the control unit 6 by the power converter 3, with the comparator 7 and connected by a second input to the output of the phase current sensor 4, the control unit for the current playback zone 8, connected by the input to the output of the feedback sensor 2, and the output to the third input of the control unit 6 by the power converter 3. In this case the zone control unit current playback 8 contains a serially connected converter speed - code 9, permanent memory 10 and digital-to-analog converter 11, the control unit 6 of the power converter 3 contains a distributor and The pulses 12, the output of which forms the output of the block 6, and the comparator 7 is controlled, and its two inputs and the control input form the first, second and third inputs of the control unit 6, respectively, of the power converter 3.

Электропривод работает следующим образом.The drive works as follows.

При подаче задающего сигнала, определ ющего требуемую величину момента электродвигател  1, на выходе формировател  опорного синусоидального сигнала 5 возникает сигнал, задающий требуемые фазные токи электродвигател  1, Дл  реализации частотно-токового управлени  электродвигателем 1 обеспечиваетс  изменение сигнала заданий фазных токов в синусоидальной функции угла поворота вала с помощью датчика обратной св зи 2, подключенного ко второму входу формировател  опорного синусоидального сигнала 5.When a master signal is applied that determines the required torque value of the electric motor 1, a signal is generated at the output of the reference sinusoidal signal generator 5, which sets the required phase currents of the electric motor 1. To implement frequency-current control by the electric motor 1, the reference signal of the phase currents changes in a sinusoidal shaft angle using a feedback sensor 2 connected to the second input of the driver of the reference sinusoidal signal 5.

Компаратор 7 в блоке управлени  6 силовым преобразователем 3 осуществл етThe comparator 7 in the control unit 6 by the power converter 3 performs

пофазное сравнение сигнала заданий фазных токов и сигнала с выхода датчика фазных токов 4 и имеет симметричную релейную характеристику с гистерезисом, равным 2 А г. Выходные сигналы компаратора 7 через распределитель импульсов 12 обеспечивают переключение ключей силового преобразовател  3. В результате действи  обратной св зи по фазным токам возникает режим релейного регулировани phase comparison of the reference signal of the phase currents and the signal from the output of the phase currents sensor 4 and has a symmetrical relay characteristic with a hysteresis of 2 A g. The output signals of the comparator 7 through the pulse distributor 12 provide switching of the keys of the power converter 3. As a result of feedback from the phase relay arises

фазных токов электродвигател  1, при этом токи в фазах отличаютс  от заданных на величину пульсирующей составл ющей, амплитуда которой посто нна и определ етс  шириной токового коридора Д ir, а частотаphase currents of the electric motor 1, while the currents in the phases differ from those set by the value of the pulsating component, the amplitude of which is constant and is determined by the width of the current corridor D ir, and the frequency

измен етс . ..Ширина токового коридора Д|г в предлагаемом электроприводе регулируетс  автоматически с помощью блока регулировани  зоны воспроизведени  тока 8.is changing. The width of the current corridor D | g in the proposed drive is automatically adjusted with the help of the control unit of the current playback area 8.

Частота сигнала датчика обратной св зи 2 Тд, пр мо пропорциональна  частоте вращени  са вала электродвигател  1The frequency of the feedback sensor signal 2 Td is directly proportional to the frequency of rotation of the shaft of the electric motor 1

тд-КдШ,(1)td-KdSh, (1)

преобразуетс  с помощью преобразовател converted by converter

частота-код 9.во входной код D посто нного запоминающего устройства 10Frequency code 9.Input code D of persistent storage device 10

0 Мд -КпКдШ,(2).0 Md-KpKdSh, (2).

выходной код Q которого поступает на цифроаналоговый преобразователь 11. Текущееthe output code Q of which is fed to the digital-to-analog converter 11. Current

значение выходного сигнала цифроаналого- вого преобразовател  11 определ ет величину сигнала на управл ющем входе компаратора 7 и тем самым ширину токового коридора:the value of the output signal of the digital-to-analog converter 11 determines the magnitude of the signal at the control input of the comparator 7 and thereby the width of the current corridor:

Д1г КцО.(3)D1g KtsO. (3)

В результате в процессе работы электропривода осуществл етс  функциональна  св зь ширины токового коридора с частотой вращени  швала электродвигател  1. Вид функциональной зависимости определ етс  видом функции Q(D), записанной в посто нном запоминающем устройстве 10. В предлагаемом электроприводе функци  Q(D) определена из услови As a result, during the operation of the electric drive, the functional relationship of the width of the current corridor with the frequency of rotation of the shaft of the electric motor 1 is performed. The type of functional dependence is determined by the form of the function Q (D) recorded in the persistent storage device 10. In the proposed electric drive, the function Q (D) is defined of condition

минимума суммарных дополнительных потерь в двигателе 1 и силовом преобразователе 3 во всем диапазоне регулировани  частоты вращени  следующим образом. Дополнительные потери от пульсацийminimum total additional losses in the engine 1 and the power converter 3 in the whole range of rotational speed control as follows. Additional Pulsation Loss

токов в обмотках электродвигател  1 пропорциональны квадрату ширины токового коридора Д1Г:The currents in the windings of the electric motor 1 are proportional to the square of the width of the current corridor D1G:

Рд«-д-Д1(Рф + 2Рк). (4)Rd "-d-D1 (Russia + 2Rk). (four)

где Рф, RK - соответственно активные сопротивлени  фазной обмотки электродвигател  1 и открытого силового ключа силового преобразовател  3.where Rf, RK are respectively the active resistances of the phase winding of the electric motor 1 and the open power switch of the power converter 3.

Потери на переключение силовых клю- чей силового преобразовател  3, усредненные за период фазного тока, обратно пропорциональны величине токового коридора А 1г:The switching losses of the power keys of the power converter 3, averaged over the period of the phase current, are inversely proportional to the current corridor A 1g:

Й1„H1 „

(5)(five)

D lfn Ј D lfn Ј

Рп ЗЦ,А|Г (1 ах где Еп - напр жение питани  инверторов силового преобразовател  3,Рп ЗЦ, А | Г (1 ah where Еп is the supply voltage of the inverters of the power converter 3,

Im - амплитуда фазного тока электродвигател  1,Im is the amplitude of the phase current of the electric motor 1,

Ц - индуктивность фазной обмотки электродвигател  1,C - inductance of the phase winding of the electric motor 1,

Гк - врем  включени  (выключени ) силового ключа силового преобразовател  3,Gk is the on time (power) of the power switch of the power converter 3,

Углах - Еп (Се -ИтКф)2 +((У)2 Angles - En (Ce-Itkf) 2 + ((Y) 2

//

Д1. fafl-V Е 1тГкР () ,6) ЛМСУ У4 1ф ( Рф + 2 RK ) WD1. fafl-V Е 1tГкР (), 6) LMSU Y4 1f (Rf + 2 RK) W

Се - конструктивный параметр электродвигател  1 (коэффициент противоЭДС),Ce is the design parameter of the electric motor 1 (counter-emf coefficient),

Р - число пар полюсов электродвигател  1.P is the number of pairs of poles of the electric motor 1.

Согласно (4), (5) дл  минимума суммарных дополнительных потерь необходимо регулировать ширину токового коридора Air в функции частоты вращени  соло законуAccording to (4), (5), in order to minimize the total additional losses, it is necessary to adjust the width of the air current corridor as a function of the frequency of rotation of the solo law

зs

Отсюда с учетом (1) - (3) определ ем функцию Q(D), которую необходимо реализовать в посто нном запоминающем устройстве 10Hence, taking into account (1) - (3), we define the function Q (D), which must be implemented in the persistent storage device 10

--------

Q VK(1-(aD + b)2-cP2) , (7)Q VK (1- (aD + b) 2-cP2), (7)

где константы К, а, Ь, с завис т от параметров электродвигател  1, силовых ключей си- левого преобразовател  3, коэффициентов преобразовани  датчика обратной св зи 2-Кд , преобразовател  частотэ-код 9 -Кп и цифроаналогового преобразовател  11 Кцwhere the constants K, a, b, c depend on the parameters of the electric motor 1, the power switches of the power converter 3, the conversion factors of the feedback sensor 2-cd, the frequency converter 9-kp and the digital-analog converter 11 cts

En Im Tjc КцEn Im Tjc Cr

41ф(Т ф+2Рх)41f (T f + 2Px)

. а. but

Кп Кд ЕПKp Kd EP

No

КпCP

UlmPUlmp

Rn ЕпRn En

Таким образом, при реализации в посто нном запоминающем устройстве 10 функции Q(D) вида (7) в предлагаемом элек5 Thus, when implemented in the permanent storage device 10, the functions Q (D) of the form (7) in the proposed elec

10ten

2020

2525

30 thirty

3535

00

5 five

00

5five

троприводе обеспечиваетс  автоматическое поддержание суммарных дополнительных потерь в электродвигателе 1 и силовом преобразователе 3 на минимальном уровне во всем диапазоне регулировани  частоты вращени , что улучшает энергетические по казатели электропривода. Уменьшение ширины токового коридора с ростом частоты вращени  приводит к повышению точности регулировани  фазных токов электродвигател  1 а, следовательно, и точности электропривода в целом.This drive automatically maintains the total additional losses in the electric motor 1 and the power converter 3 at a minimum level over the entire range of rotational speed control, which improves the energy performance of the electric drive. Reducing the width of the current path as the frequency of rotation increases leads to an increase in the accuracy of controlling the phase currents of the electric motor 1 and, consequently, the accuracy of the electric drive as a whole.

Claims (1)

Формула изобретени  Электропривод с частотно-токовым управлением , содержащий синхронный двухфазный электродвигатель с установленным на его валу датчиком обратной св зи, силовой преобразователь, выходы которого через датчик фазных токов подключены к обмоткам электродвигател , формирователь опорного синусоидального сигнала, первый вход которого предназначен дл  подачи задающего сигнала, второй вход подключен к выходу датчика обратной св зи , а выход формировател  опорного синусоидального сигнала подключен к первому входу блока управлени  силовым преобразователем , выполненного с компаратором и соединенного вторым входом с выходом датчика фазных токов, блок регулировани  зоны воспроизведени  тока, соединенный входом с выходом датчика обратной св зи, а выходом - с третьим входом блока управлени  силовым преобразователем, отличающийс  тем. что/ с целью улучшени  энергетических показателей и точности в широком диапазоне регулировани  частоты вращени  вала электродвигател , блок регулировани  зоны воспроизведени  тока снабжен последовательно соединенными преобразователем частота вращени  - код, посто нным запоминающим устройством и цифроанзлого- вым преобразователем, блок управлени  силовым преобразователем снабжен распределителем импульсов, выход которого образует выход названного блока, а компаратор выполнен управл емым, причем его два входа и управл ющий вход образуют соответственно первый, второй и третий входы блока управлени  силовым преобразователем , выход компаратора подключен к входу распределител  импульсов, з посто нное запоминающее устройство блока регулировани  зоны воспроизведени  тока выполнено с возможностью реализации следующего соотношени :An electric frequency-controlled electric drive containing a synchronous two-phase electric motor with a feedback sensor mounted on its shaft, a power converter whose outputs through the phase current sensor are connected to the windings of the electric motor, the driver of the reference sinusoidal signal, the first input of which is intended to supply the driving signal , the second input is connected to the output of the feedback sensor, and the output of the reference sine wave shaper is connected to the first input of the block the power converter, made with a comparator and connected by a second input to the output of the phase current sensor, a control unit for adjusting the current playback area connected to the output of the feedback sensor, and an output to the third input of the power converter control unit, characterized by that / in order to improve energy performance and accuracy in a wide range of frequency control of the motor shaft, the current zone control unit is equipped with a series-connected frequency converter — a code, a permanent storage device and a digital-junction converter, a power converter control unit — equipped with a pulse distributor, the output of which forms the output of the named block, and the comparator is controllable, with its two inputs and control input about form a respective first, second and third inputs of the power converter of the control unit, the comparator output is connected to the input of the pulse distributor, of a ROM unit reproducing control current zone configured to implement the following ratios: (1-(aD + b)2-cD2) .(1- (aD + b) 2-cD2). где Q, D - выходной и входной сигналы указанного устройства, К.а.Ь.с - константы, определ емые параметрами основных узлов электропривода:where Q, D are the output and input signals of the specified device, K.a.b.c are constants defined by the parameters of the main nodes of the electric drive: Е2 | . уЗ n lm к .цE2 | . UZ n lm to .ts 4 Ц, ( Рф + 2 R )4 C, (Russia + 2 R) ( UbnP 2 КпКдЕп (UbnP 2 KpKdEp где Кд - коэффициент преобразовани  датчика обратной св зи (по частоте вращени ), Кп, Кц - соответственно коэффициенты преобразовани  преобразовател  частота - код и цифроаналогового преобразовател ,where Kd is the conversion coefficient of the feedback sensor (in terms of rotational speed), Kp, Kc are the conversion ratios of the frequency converter — the code and the digital-to-analog converter, respectively Еп - напр жение источника питани  силового преобразовател ,En is the power supply voltage of the power converter, Гк - врем  включени  (выключени ) ключевых элементов силового преобразовате- л ,Gk is the on / off time of the key elements of the power converter, RK - активное сопротивление открытого ключевого элемента силового преобразовател ,RK is the active resistance of the open key element of the power converter, Рф, Ц - активное сопротивление и ин- дуктивность фазной обмотки электродвигател ,RF, C - active resistance and inductance of the phase winding of the electric motor, Р - число пар полюсов электродвигател ,P - the number of pairs of poles of the motor, С« - конструктивный параметр электро- двигател  (коэффициент противоЭДС),С «is a constructive parameter of an electric motor (counter-emf coefficient), lm - амплитуда фазного тока электродвигател .lm is the amplitude of the motor phase current.
SU884611473A 1988-12-01 1988-12-01 Variable current frequency electric drive SU1720136A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884611473A SU1720136A1 (en) 1988-12-01 1988-12-01 Variable current frequency electric drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884611473A SU1720136A1 (en) 1988-12-01 1988-12-01 Variable current frequency electric drive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1720136A1 true SU1720136A1 (en) 1992-03-15

Family

ID=21412066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU884611473A SU1720136A1 (en) 1988-12-01 1988-12-01 Variable current frequency electric drive

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1720136A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1376210, кл. Н 02 Р 7/42. 1986. Авторское свидетельство СССР № 1149365, кл. Н 02 Р 7/42, 1983. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5545964A (en) Control of switched reluctance machines
US5469039A (en) Control of switched reluctance machines
US5319299A (en) Charging control apparatus for vehicle
JP5129908B2 (en) Electric motor with two-mode power supply switching
CA2171107A1 (en) Pulse width modulating motor controller
SU1720136A1 (en) Variable current frequency electric drive
US6333610B1 (en) Speed control device for an electronically commutated multiphase electric motor
KR0138780B1 (en) Method for controlling the current direction of d.c motor
EP0127896A2 (en) Digitally controlled rectifying system for driving a motor
US20220103112A1 (en) Method and device for actuating an electric machine, and electric drive system
SU1492078A1 (en) Wind power plant, method and apparatus for controlling same
SU1376202A1 (en) D.c. electric drive
JP2843411B2 (en) DC motor constant speed controller
SU1422345A1 (en) Device for delta to star switching of induction motor stator winding phases
SU720660A1 (en) Device for controlling step electric motor
SU1066023A1 (en) Method of frequency control of multiwound motor
SU1705995A1 (en) Two-position system for controlling motor current
SU884062A1 (en) Rotational speed regulator for dc micromotor
SU1116515A2 (en) Device for adjusting speed of three-phase asynchronous phase-wound rotor motor
SU1184059A1 (en) Method of controlling thyristor converter
SU1617611A1 (en) Induction electric drive
SU1510061A2 (en) Frequency0controlled electric drive
SU1257772A1 (en) Traction rectifier electric motor
JPS6217478B2 (en)
SU1124417A1 (en) Device for adjusting asynchronous motor